摘要：在點源汙染逐步得到控制後，城市面源汙染問題日益突出，已成為目前水環境汙染控制的重點和難點。城市面源汙染是指存降水條件下，雨水和徑流沖刷城市地面，使溶解的或固體汙染物從非特定的地點匯人受納水體，引起的水體汙染。
在廣泛調研國內外相關領域研究成果的基礎上，對城市面源汙染的成因和特點、研究歷程、面源汙染物的遷移轉化機制、汙染負荷模型以及面源汙染的防控機制進行論述。
關鍵詞：城市面源汙染；遷移轉化；研究進展
隨著城市化的迅速發展，城市化與城市建設極大地改變了城市原有地表環境，取而代之的是大量的建築物和道路，導致城市地表硬化率急劇增加，不透水比例增大，使得雨天特別是暴雨天氣產生大量的徑流不能通過城地表滲透到土壤中或者是被植物截流，只能通過分流制或合流制系統把徑流排放到受納水體中，對受納水體的水質造成明顯的破壞。在美國，面源汙染已成為水環境汙染的第一因素，60％的水汙染起源於面源。
面源汙染(non-point source pollution)，是指溶解的或固體汙染物從非特定的地點，在降水和徑流沖刷作用下，通過徑流過程而匯入受納水體(如河流、湖泊、水庫、海灣等)，引起的水體汙染。城市面源汙染是僅次於農業面汙染源的第二大面汙染源，是指暴雨產生的徑流沖刷地面汙染物（城區垃圾、工業垃圾、採礦灰塵、糞便、化肥、重金屬、大氣乾濕沉降物，點源無組織排放散布在地面上的排放物、天然植物的殘餘物等），通過地表徑流面帶入江河湖泊水庫等環節而產生的汙染，它是相對於點源汙染而言的一種環境汙染型別，亦稱為城市非點源汙染。不同於點源汙染，城市面源汙染表現出隨機性、差異性和滯後性等特點，這是因為其發生源。
遷移途徑和汙染物濃度等差別較大；城市面源汙染物質一部分直接沉積在地表，其他部分則飄散在空氣中或隨降塵或降雨進入路面或土壤表面。沉積於地表的、或通過降塵或降雨進入路面的汙染物在降雨徑流過程中將最終進入地表水體，影響水體水質，進而直接或間接影響動植物和人類的生存與生活。
1. 城市面源汙染特徵及影響因素
1.1 城市面源汙染特徵
韓冰在研究中指出城市面源汙染的幾大特徵：
（1）城市地表徑流中汙染物以ss為主，其濃度明顯大於城市汙水的值；
（2）重金屬及碳氫化合物的濃度在數量級上與未經處理的城市汙水基本相同；
（3）cod、bod5、總大腸菌數、總氮和總磷濃度值都低於未經處理的城市汙水；
（4）不同使用功能地表的降雨徑流過程排汙狀況中，商業區汙染負荷最大；
（5）城市地表徑流汙染物中的金屬主要來自屋頂徑流；
（6）碳氫化合物和鉛主要是吸附在顆粒上，其他汙染物浮動性較大，對於路面和綠地徑流，汙染物大多數吸附在顆粒上，屋頂徑流中有一大部分的汙染物，如zn和cd呈溶解狀態；
（7）地表徑流汙染物濃度變化範圍很大，不僅表現在不同地區，而且即使在同一地區變化範圍仍然很大。這與不同地區的氣象條件及地表汙染狀況等因素有關。
同時，城市面源汙染在區域上也存在一些特點，總體概括如下：
（1）北方城市屋面徑流汙染物濃度高於南方城市；
（2）南方城市道路徑流汙染物濃度較高於北方城市；
（3）對於屋面徑流和路面徑流，特大城市的汙染物程度均高於中等城市。
總結而言就是，城市面源汙染，北方汙染程度高於南方。
1.2 城市面源汙染的影響因素
影響城市面源汙染的因素很多，主要包括：降雨強度、降雨量、降雨歷時、城市土地利用型別(如居民區、工業區、商業區、城市道路等)、大氣汙染狀況、地表清掃狀況等。降雨強度決定著淋洗地表汙染物的能量的大小；降雨量決定著稀釋汙染物的水量，降雨歷時既決定著汙染物被沖刷的時間也決定著降雨期間的汙染物向地表輸送的時間；城市土地利用型別決定著汙染物的性質及累積速率；大氣汙染狀況決定著降雨初期雨水中汙染物含量；城市地表清掃的頻率及效果影響著晴天時在地表累積的汙染物數量。
2. 數值模擬和遙感技術在城市面源汙染**的應用
數值模擬是研究地下水環境最有效的方法之一，現已開發出visual modflow、gms等專用於地下水模擬的系統，在國內外得到廣泛認可和應用。但是，如何降低模型的不確定性成為數值模擬面臨的主要挑戰。隨著計算機技術的快速發展，利用數學方法來解決面源汙染問題成為越來越值得研究的重點。
以氮負荷為例：地表的面源氮負荷汙染地下水需要經過2個過程——首先經降雨淋洗進入包氣帶，在這一過程中會發生氮的礦化、固定化、硝化、反硝化、被植物吸收等作用，引起實際進入到地下水中的氮負荷的變化；穿過包氣帶，氮素垂向遷移進入飽和帶，經過對流、擴散並發生一系列反應後，此時的氮負荷才是汙染地下水的真實值。因此，對地表氮負荷汙染地下水的數值模擬可以分為兩個部分來考慮，非飽和帶中垂向遷移模型和地下水汙染遷移模型。
從20世紀70年代人們開始對面源模型進行研究以來，已經開發了很多模型可以用來模擬城市面源汙染。具有代表性的模型有：由美國普度大學農業工程系beasley和hug．gins於2023年提出的基於降水事件的分布式引數模型an—swers；；由美國農業部農業研究署(usda—ars)和土壤保護署於1986聯合開發的基於降水事件的分布式引數模型agnps；由丹麥水工試驗所(danish hydraulic institute)2023年開發的mikeshe；由williams等和arnold等開發提供的物理分布模型swrrb／swat等等。
在現有的面源模型中，，從而建立數學模型進行模擬和**。常用的模型有gleams、hydrus-1d等，均可以在包氣帶中得到較好的模擬效果。飽和帶中氮的模擬是通過建立地下水動力學方程，並在實驗室測定模型需要的引數，對地下水的水質水量等進行模擬。
數值模擬法以其有效性、靈活性和相對廉價性逐漸成為地下水研究領域的一種不可或缺的重要方法，並受到越來越多的重視和廣泛的應用。目前較常使用的是visual mod—flow、gms、feflow等模型，在一些地區已經有了較成功的模擬範例。其中，gms不僅可以模擬地下水中汙染物質的遷移轉化過程，還可以將包氣帶中汙染物的垂向遷移考慮進來，共同模擬。
rs可適時獲取對地觀測的空間資訊，gis具有強大的空間資料管理、分析和制它們可以廣泛應用於具有空間特徵的城市面源汙染研究。rs和gis在面源汙染研究中的應用本質上是rs及gis與面源模型的結合問題。將gis與專業模型有機結合，通過空間分析和統計為環境模型提供基礎資料與引數，進行水質評價與**，以輔助水汙染控制規劃決策。
gis能存貯、處理、顯示大量與非點源汙染有關的資料資料，rs技術是一種測定溶質傳輸模型所需要的物理、化學、生物特性及其它資料資料最經濟有效的方法。非點源汙染模型將這些方法有機地結合來模擬非點源汙染物的時間與空間變化。蔣勇軍等以雲南省瀘西縣小江典型岩溶城市流域為研究單元，利用2023年和2023年的地下水質資料及2023年的航片和2023年的tm影像，在gis支援下，研究其20年來的地下水質的時空變化及原因。
將地下水模型和gis技術結合可以有效的模擬水流和水體中面源汙染物的變化。王明新等針對於面源汙染機理模型在實際運用中的限制，將人工神經網路引入地下水非點源汙染格局的模擬和預報中，建立了基於gis的bp神經網路模型用以模擬分析農區淺層地下水no3-n含量及其空間分布特徵。毫無疑問，rs與gis正推動溶質資料蒐集、傳輸模擬、空間資料庫三者有機結合，以評價地下水面汙染問題。
然而值得注意的是，利用gis模擬的結果也不能完全取代田間試驗和調查。
3. 總結
我國年降雨量達6.2萬億m3，但在城市，傳統的雨水排放方式既使得大量的雨水資源白白流失，同時也造成了水環境的汙染。隨著城市建設的不斷發展，不透水面積比例不斷增加，雨水資源流失量還將不斷增大，如果能將流失的雨水進行有效的收集處理和利用，將會成為解決城市水資源短缺的重要措施之一。
如果合理地利用雨水滲濾回灌，可涵養地下水源，增加土壤中的含水量，防止地面沉降，調節城市氣候，減少城市熱島效應，改善城市生態環境。因此，解決好城市面源汙染控制問題，特別是源頭控制問題，對城市社會經濟可持續發展具有重大意義，也是為城市建設規劃與城市面源汙染控制的有機結合提供新的思路和理念。
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