论文总字数：18085字

目 录

1.引言 4

1.1非点源污染概述 4

1.2城市地表积尘的危害 5

1.3国内外研究进展 5

1.3.1地表积尘采样技术发展 6

2.材料与方法 6

2.1采样点描述 6

2.2样品采集与分析 7

2.3分析与计算方法 9

2.3.1污染负荷函数 9

2.3.2 TN、TP的累计浓度 9

2.3.3分级粒子污染物累积效应 9

2.4实验质量保证 9

3.结果与讨论 10

3.1样品形态特征 10

3.2粒径分布特征 10

3.3污染物分布特征 11

3.3.1TN、TP浓度特征 11

3.3.2污染物累积效应 13

3.3.3TN、TP污染负荷 14

4.讨论与展望 15

5.结论 16

参考文献 16

致谢 18

城市路面及屋面积尘总氮及总磷污染特征研究

张彦星

.China

Abstract: When the point source pollution is paid more and more attention, the control of non-point source pollution should become the focus of the environmental workers at the present stage.With the increase of non-point source pollution, people gradually realize the relationship between surface dust and runoff pollution, As a source of water pollution, dust is becoming more and more attention by researchers, and the surface dust is a mixture of various pollutants with abundant sources, which is closely related to the atmospheric environment and water environment pollution. Good environmental factors that reflect the degree of environmental pollution in the region, in the pollution research has a pivotal position.

In this study, the total dust (TN, TP) of urban surface dust was used as the object of study, and the dust particle size distribution was analyzed and the difference of total nitrogen and total phosphorus pollution between pavement and roof dust were analyzed. Different particle size of the particles put forward different control and treatment measures.

In order to understand the pollution characteristics and differences of total nitrogen and total phosphorus in pavement and roof dust, in September 2014 to June 2015, the road area of ​​a specific road before the School of Environmental Science and Engineering, Nanjing University of Information Science and Technology Dust sampling, the roof of a roof of the roof of a specific roof for dust sampling, respectively, the particle size distribution and nutrient pollution concentration analysis.The results show that the roof and road surface dust characteristics are quite different, road area The proportion of dust particles is higher than that of roof dust, and the mass fraction of particles in the total particle (lt;2000μm) is 24.8% and 28.1%, respectively, from 250-500μm to 800-3000μm. The mass fraction of 250-500μm particles in the area is the largest, with an average of 31.7% .According to the analysis of the content of pollutants in different particle sizes, the content of pollutants in the particles decreases with the increase of particle size, 500μm of particulate matter adsorption of pollutants mass fraction, should focus on treatment.

Key words: Road dust; Roof dust; Total nitrogen; Total phosphorus; Pollution characteristics

1.引言

1.1非点源污染概述

通常状况下，人们将城市污染分为点源污染和面源污染两种。点源污染是指有固定排放点的污染源，在数学模型中常用一点表示以简化计算，如工业废水及城市生活污水，由排放口集中汇入江河湖泊。面源污染是指通过降雨和地表径流冲刷，将大气和地表中的污染物带入受纳水体，使受纳水体遭受污染的现象。当点源污染得到有效控制后，面源污染造成的影响日渐凸显，对地表水体产生严重的污染效应。城市地表积尘是面源污染的一个重要来源，越发受到科研工作者的关注。随着科学技术的不断发展，城市高层建筑所占比率不断增加，导致水泥及沥青等不透水材质的表面面积不断增加。南京北郊是城市变迁的典型地区，原先南京北郊主要以农业用地为主，但由于近几年高新开发区、六合工业区的建造和扩张，施工现场扬尘污染严重。特别是扬尘中PM10及PM2.5等污染物对周边居民的健康造成严重威胁，同时也影响大气能见度，对居民生活产生不便。从而地表积尘污染的控制就成为水环境治理中的重点及难点。

现阶段非点源污染成为水环境质量下降最主要的原因。在我国城市面源污染的一大来源是生活污水的排放，城市面源污染是指溶解的或固体污染物从非特定的地点，在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（如河流、湖泊、水库、 海湾等）引起的水体污染。

随着城市工业化的不断推进，不透水表面（total imperious area, TIA）占城市总表面的比率逐年提升。以我国东部城市苏州为研究对象，1948年苏州城内的不透水表面覆盖率为36.31%，1980年为65.27%，2005年快速增长到88.14%。因此地表径流污染在水污染中的比重越来越大，面源污染的重要性已经不可忽视。另一方面水污染处理技术日臻完善，点源污染由于其影响范围较小的特质可以得到良好的处理或控制。面源污染在此前并没有得到太多关注，而近年来，道路积尘与水环境的交叉污染已成为各研究人员为改善水质而急需解决的问题。

非点源污染的污染物质大部分来源于人类生产生活，主要有交通运输（机动车尾气排放，轮胎磨损而释放出的橡胶、重金属等物质），工程建造（施工过程中的扬尘及固体废弃物的堆积），工厂排放（污染物质主要为细颗粒物、重金属、多环芳烃等），陆生生物的释放（动植物死亡释放出营养盐）以及风化，侵蚀等自然作用（外露在空气中的铝合金等材质的建筑材料受到侵蚀，尤其是酸雨的侵蚀）。其中交通运输中车辆轮胎的磨损，表面材料的析出，工程建造带起的灰尘，废水废气的排放，侵蚀风化带来的材料颗粒物的释放等皆能吸附在固体表面，这就是城市地表积尘的来源。这些积尘表面富集了大量污染物质，所以对于地表积尘的研究是研究面源污染的核心。

1.2城市地表积尘的危害

地表积尘是生态环境污染的重要组成部分，各种有毒有害物质附着在颗粒物上，对环境污染的引发、传递、迁移、转化起到了至关重要的作用^[1]。地表积尘污染即路面及屋面等不透水表面的灰尘颗粒物对生态环境造成的污染效应。相关文献指出，热岛环流、酸雨、表面降尘以及通过大气、水、噪声等环境介质传递的污染，构成了生态环境污染的源。作为城市面源污染的重要组成，路面及屋面积尘对人类生存环境有以下危害：

(1)路面及屋面积尘本身的危害。路面及屋面积尘与大气沉降关系密切，大气沉降对路面及屋面积尘有不可忽视的贡献作用^[2]，不同大小的灰尘颗粒物也有不同的环境效应和对人类健康的威胁^[3]。一般情况下，研究者将颗粒物按粒径不同分为如下几类：1.总悬浮颗粒物（TSP）；2.空气动力学直径大于10μm，可以通过重力作用悬浮在空气中的称为大气降尘；3.空气动力学直径小于10μm的称为飘尘或可吸入颗粒物，能通过呼吸作用进入呼吸道，对健康危害很大；4.空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物称为可入肺颗粒物，可通过呼吸作用进入肺泡组织^[3]。大量研究表明，空气动力学直径小的颗粒物越多，对环境及人体的危害就会越大。其中大气飘尘和可入肺颗粒物对健康威胁最大，空气动力学直径在0.1-1μm间的灰尘颗粒会附着于人的肺泡上。不同粒径的颗粒物在肺泡组织中有不同的沉积率，当积尘的空气动力学直径为2-4μm时，积尘的沉积率达到最大。所以，这些可入肺颗粒物对人体的健康有重大威胁，它们可通过呼吸道进入人体附着在肺泡上，从而引起尘肺，也大大增加了肺癌的发生率。此外，悬浮在空气中的颗粒物也是造成大气能见度降低的重要因素，空气浑浊对交通出行及市容市貌有很大的影响。
(2)路面及屋面积尘附着的污染物的危害。地表积尘是一种组成复杂的环境介质，各种种类污染物质附着在上面，如重金属、无机离子、有毒有机物等 ^[4]。微量元素如铜、镉、铬、锌、汞等，持久性有机污染物（PoPs），营养盐因素：如氮、总氮、总磷、氨氮、磷酸盐等。这些污染物质附着在路面及屋面积尘上，随着积尘的迁移而迁移，从而造成更大规模的污染。

1.3国内外研究进展

在1970年左右，各类杂志上已刊登关于地表积尘的初步研究的文章。1975年，自然杂志上刊登了一篇关于路面积尘中重金属铅的文章，作者是day ^[3]。这篇文章引入了一个全新的概念：城市地表积尘。在上世纪七八十年代，国外许多研究员从各个角度对地表积尘进行分析研究，比如地表积尘来源、粒径分布及附着的污染物质，并在各类杂志上刊登了有关城市地表积尘^[4]、街边灰尘^[5]、道路积尘^[6]等多篇研究报告。众学者以不同地区路面积尘中重金属为检测指标分析颗粒物富集的污染物质，逐渐引起了人们对面源污染的重视。1980年至今，国内外对于城市地表积尘的研究无论从数量还是从内容上都日渐丰富，然而对积尘的定义及研究方法没有一致的标准，从而涌现出不同的称谓，如路边积尘、道路沉积物、街边积尘、街心积尘、路面积尘等^[7]。国内研究员对于道路积尘的研究始于长安大学的杜佩轩教授，他在《陕西地质》杂志上刊登了《城市灰尘概念，研究内容与方法》，这篇文章概括论述了道路积尘的概念及研究方法。表面积尘一般指附着在各种不透水表面的灰尘，上面附着了多种污染物质。1995年，杜佩轩教授研究组在清理一个矿物陈列室时，挖出体积巨大的表面尘土，从而认识到表面积尘对环境的影响。在开始的研究时，他采用了“街尘”这一概念，随后的研究中，他统一将“街尘”命名为地表灰尘而沿用至今 ^[8-9]。在对印度的地表积尘组成成分及污染情况进行分析时，Anju^[10]对地表积尘有了一个统一的定义：城市地表灰尘是由各种自然及人类活动产生的细小颗粒物，城市地表积尘中污染物的浓度能很好地表征该地区的污染情况；杜佩轩研究组^[11]分析了采集到的地表积尘的颗粒物大小，发现地表积尘的颗粒物比一般灰尘粗，粒径较大的颗粒物所占比重较大。Sutherland^[12-14]等人从来源上分析地表积尘，地表积尘的来源有汽车轮胎的磨损、大气干沉降、动植物的释放等，所以地表积尘是一个复杂的污染综合体。

1.3.1地表积尘采样技术发展

路面及屋面积尘的采样方法有多种，视采样点情况而定，下面介绍几种常见采样方法(1)对道路积尘形态特征进行研究时，一般采用家用真空吸尘器采集，此方法的优点是操作难度低，便捷，缺点是精细度较低，细颗粒物采集率偏低。(2)对于要求较高的研究，如地表积尘污染物富集规律，通常采用更为精密的工业采集器收集样品(3)为了保证收集率，近年来国外研究员又发明了湿式采集法，在样品采集之前，先用去离子水将样品湿润，这样能最大限度保证采样区样品被全部采集。这种方法的好处是精确度高，实验误差小。从实验条件及成本方面考虑，现阶段的地表积尘研究多采用第一种方法进行采样。

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