城市面源污染因 “分散性、随机性、隐蔽性” 特点,成为水质管控的核心难点 —— 其污染来源涵盖降雨径流携带的地表污染物(如泥沙、化肥、垃圾)、城市绿地农药流失、交通路面油污等,且污染负荷随降雨强度、季节变化剧烈波动,传统 “固定点位、定期采样” 的监测模式难以精准捕捉污染特征。因此,城市水质监测需围绕面源污染的 “产生 - 迁移 - 入河” 全流程,针对性设计 “时空覆盖、参数适配、技术融合” 的监测方案,实现从 “被动监测” 到 “主动溯源、精准管控” 的转变。
一、监测方案设计的核心逻辑:紧扣面源污染 “三特性”
城市面源污染的 “分散性” 要求监测覆盖从源头到受纳水体的全路径,“随机性” 要求监测具备动态响应能力,“隐蔽性” 要求监测结合多技术手段穿透污染表象。基于此,监测方案设计需遵循三大逻辑:
全路径覆盖:从面源污染产生的 “源头区域”(如城市道路、住宅小区、绿地),到污染迁移的 “传输通道”(如雨水管网、明沟、植草沟),再到污染汇入的 “受纳水体”(如城市内河、景观湖),布设完整监测链条,避免 “断链” 导致污染溯源困难;
动态适配:针对降雨触发的面源污染(占城市面源污染总量的 70% 以上),设计 “降雨响应式监测”,在降雨前、降雨中、降雨后动态调整监测频次,捕捉污染峰值;
多技术融合:结合在线监测、移动监测、遥感监测等手段,弥补单一技术的局限 —— 在线监测实现实时数据采集,移动监测覆盖分散源头,遥感监测掌握大面积污染分布,形成 “点 - 线 - 面” 结合的监测网络。
二、针对性监测方案设计:从 “源头 - 传输 - 受纳” 全流程管控
(一)源头区域监测:锁定污染产生的核心来源
城市面源污染的源头差异显著(如道路以油污、颗粒物为主,绿地以农药、氮磷为主),需按源头类型差异化布设监测点,精准识别高污染区域。
城市道路:聚焦交通相关面源
监测点位:在主干道(如城市快速路、商业区道路)、次干道的雨水篦子旁,以及隧道出入口、公交站台等车流密集区域,布设 “微型水质监测仪 + 雨量计”;
监测参数:重点监测悬浮物(SS,反映道路泥沙冲刷量)、化学需氧量(COD,反映有机物与油污)、总磷(TP,反映轮胎磨损颗粒)、重金属(如铅、锌,来自刹车磨损);
监测频次:旱季每 24 小时采样 1 次,掌握背景污染水平;降雨时启动 “实时监测”,每 5-10 分钟采集 1 次数据,捕捉降雨初期 “第一股径流” 的污染峰值(通常降雨前 30 分钟污染浓度最高)。例如,某城市主干道监测发现,降雨初期 SS 浓度达 800mg/L,是旱季的 20 倍,COD 浓度达 300mg/L,主要来自路面油污与轮胎碎屑。
住宅小区:关注生活与绿化面源
监测点位:在小区雨水管网出口、透水铺装与非透水铺装的汇水点、绿化灌溉排水口布设监测设备;
监测参数:重点监测氨氮(NH3-N,反映生活污水混流或绿化肥料流失)、总氮(TN,反映化肥使用)、LAS(表面活性剂,来自洗涤剂);
特色监测:对比不同类型小区(新建海绵小区 vs 老旧小区)的面源污染差异 —— 海绵小区因透水铺装、雨水花园的拦截,SS 削减率可达 40%-60%,而老旧小区因硬化率高,污染负荷显著更高。某城市监测数据显示,老旧小区雨水出口 TN 浓度达 15mg/L,是海绵小区的 3 倍。
城市绿地与公园:追踪农业类面源
监测点位:在绿地边缘的排水明沟、公园湖泊的入流口布设监测点;
监测参数:重点监测有机磷(反映农药使用)、TN、TP(反映化肥流失)、叶绿素 a(反映藻类生长潜力);
季节性调整:春季(绿化施肥期)与夏季(病虫害防治期)增加监测频次(每周 2-3 次),冬季(无施肥用药)可降低至每周 1 次。某城市公园监测发现,春季施肥后 1 周内,雨水径流中 TP 浓度达 2.5mg/L,远超地表水 V 类标准(0.4mg/L),需优化施肥时间与用量。
(二)传输通道监测:掌握污染迁移过程与削减效果
雨水管网、明沟、海绵设施等传输通道,是面源污染从源头迁移至受纳水体的关键环节,监测需聚焦 “污染在传输中的变化” 与 “设施的拦截效能”。
雨水管网:监测混流与淤积影响
监测点位:在管网的关键节点(如管网交汇口、截流井、出户管)布设 “管道水质传感器 + 超声波流量计”;
核心目标:一是识别 “雨污混流”(旱季管网仍有 COD、氨氮超标,可能存在生活污水私接),二是监测管网淤积导致的污染释放(淤积物被雨水冲刷,可能使 SS、COD 浓度升高);
技术适配:采用耐冲刷、防堵塞的传感器(如带自动清洗功能的电极),避免管网内泥沙、垃圾损坏设备。某城市老城区雨水管网监测发现,旱季仍有 COD 浓度达 80mg/L,追溯后发现 12 处居民私接雨水管排放生活污水,整改后雨季污染负荷下降 30%。
海绵设施:评估控污减流效果
监测点位:在海绵设施(植草沟、生物滞留池、雨水调蓄池)的进口与出口分别布设监测点;
监测参数:重点监测 SS、COD、TN、TP 的进出口浓度差,计算设施削减率;
效能评估:例如,植草沟对 SS 的削减率通常为 50%-70%,若监测发现某植草沟削减率仅 20%,需排查是否存在植被枯萎、土壤板结等问题。某城市生物滞留池监测显示,其对 TP 的削减率达 45%,但暴雨时因水力负荷过大,削减率降至 15%,需扩大设施规模。
明沟与河道支流:追踪分散污染汇聚
监测点位:在城市明沟的入河口、支流汇入主干河的断面布设移动监测站;
监测方式:采用 “便携式多参数水质仪 + 手持流量计”,降雨期间每 1-2 小时巡测 1 次,绘制污染迁移路线图;
关键作用:识别 “小散乱” 污染源(如沿街商铺倾倒垃圾、工地雨水直排),这类污染易通过明沟快速汇入河道,却难以通过固定监测捕捉。某城市通过明沟巡测,发现 3 处工地未设置沉淀池,雨水携带大量泥沙(SS 浓度达 1200mg/L)直排,及时要求整改。
(三)受纳水体监测:评估面源污染对水体的最终影响
城市内河、景观湖、人工湿地等受纳水体,是面源污染的最终受体,监测需结合水体功能,评估面源污染对水质的综合影响。
监测点位优化
空间布局:在受纳水体的入流口(如雨水管网排放口、支流汇入处)、核心功能区(如景观水区、鱼类栖息地)、出口断面分别布设监测站,形成 “梯度监测”;
重点关注:入流口需加密监测(每 30 分钟 1 次),捕捉面源污染脉冲输入;核心功能区需连续监测(24 小时不间断),确保水质达标。
监测参数与目标适配
景观水体:重点监测透明度(反映 SS 影响)、DO(反映有机物耗氧)、异味物质(如硫化氢),确保感官指标达标;
生态水体:重点监测 TN、TP、叶绿素 a,防范富营养化与藻类爆发;
黑臭水体治理区:需结合面源污染特征,监测 SS、COD、氨氮,判断面源污染是否导致黑臭反弹。例如,某黑臭河道治理后,旱季水质达标,但雨季因面源污染输入,DO 降至 1.8mg/L,氨氮升至 9mg/L,通过监测发现是周边道路雨水径流贡献了 60% 的污染负荷,据此在排水口建设前置塘,削减面源污染。
污染负荷核算
结合受纳水体的流量数据(如超声波流量计监测),计算面源污染的总输入负荷(污染负荷 = 入流口浓度 × 入流流量 × 时间),对比水体自净能力,判断是否存在 “超负荷” 风险;
例如,某景观湖的 TN 自净能力为 5kg/d,监测发现雨季面源输入 TN 达 8kg/d,远超自净能力,需增加海绵设施拦截,降低输入负荷。
三、技术支撑与保障:确保监测方案落地见效
(一)动态监测技术体系
在线监测设备:采用 “低功耗、抗干扰” 的传感器,如雨水管网使用的管段式 COD 传感器(耐泥沙冲刷)、道路使用的无线传输微型监测仪(无需市电,太阳能供电);
移动监测装备:配置车载式水质监测车(可实时分析 SS、COD、氨氮)、无人机水质采样系统(覆盖大面积水体或偏远区域);
遥感监测补充:利用卫星遥感(如哨兵 2 号卫星)监测城市绿地覆盖、水体叶绿素 a 分布,辅助识别面源污染高发区域(如绿地覆盖率低、硬化率高的区域,面源污染通常更严重)。
(二)数据管理与应用
实时预警平台:构建 “城市面源污染监测预警平台”,整合各监测点数据,当污染浓度超标时(如 SS>500mg/L、COD>200mg/L),自动推送预警信息至运维人员,及时排查污染源;
污染溯源模型:基于监测数据,建立 “面源污染溯源模型”,通过不同源头的污染特征(如道路污染含高锌、绿地污染含高磷),反推各源头的贡献占比,为管控提供靶向依据;
治理效果评估:定期对比监测数据(如海绵设施建设前后、道路改造前后的污染负荷),量化面源污染管控成效,优化治理方案。
(三)运维与质量控制
针对性运维计划:雨水管网传感器每季度清理 1 次(防止泥沙堵塞),道路微型监测仪每 2 个月校准 1 次(确保精度),雨季前全面检修所有设备;
数据质量保障:采用 “平行样比对”(在线数据与实验室分析数据对比)、“空白实验” 等手段,确保数据误差≤±5%;
人员能力适配:开展面源污染监测专项培训,确保运维人员掌握 “降雨响应式监测” 的操作流程,能快速处理设备故障。
四、实践案例:某城市面源污染监测方案成效
某东部城市针对建成区 150 平方公里范围,设计城市面源污染针对性监测方案,运行 1 年后成效显著:
源头识别:通过道路、小区、绿地监测,锁定 32 处高污染源头(如 2 处大型工地、8 个老旧小区),针对性实施整改后,周边雨水径流 SS 削减率达 55%;
传输优化:监测发现 10 处雨水管网存在雨污混流,整改后雨季 COD 输入负荷下降 40%;优化 5 处海绵设施运行,TP 削减率从 30% 提升至 55%;
受纳水体保护:受纳内河的雨季 DO 达标率从 65% 提升至 90%,SS 浓度从 200mg/L 降至 80mg/L,面源污染导致的黑臭反弹次数从每年 8 次降至 2 次。
五、总结
城市面源污染的水质监测,需突破传统模式的局限,以 “全流程覆盖、动态响应、精准溯源” 为核心,针对源头、传输、受纳三个环节设计差异化方案,结合多技术手段捕捉污染特征。只有通过这样的针对性监测,才能清晰掌握面源污染的 “来源 - 路径 - 影响”,为污染管控提供科学依据,从根本上解决城市面源污染这一水质管控难点,推动城市水环境质量持续改善。