摘要
苏州河道众多，河道周边人居稠密,服务业发达,建筑密集,可渗透地面面积较少，城区河道水流缓慢，“控源截污”和减排等工程实施后，河道水质得到一定的改善，但是仍需继续加强河道污染控制。雨水管道沉积物作为入河污染源之一，在降雨径流的作用下沉积物内的污染物质被冲刷释放进入河道。本研究于2020年~2021年雨季和旱季在苏州典型功能区，即生活区（A1）、商业区（A2）、历史文化保护区（A3）和文教区（A4）采集了8个代表性样点管道沉积物、街尘和沉积物上覆水样品，测定了管道沉积物、街尘和上覆水的碳氮磷类污染物指标的含量，以及管道沉积物和街尘的重金属含量，评价了管道沉积物和街尘的污染程度，并分析不同粒径沉积物-街尘间的迁移特征；以苏州典型管道沉积物为例开展雨水管道沉积物-上覆水污染物交换的室内模拟实验，解析了环境因子对氮磷交换过程的影响，通过响应面法优化，明确环境因子交互作用对氮磷污染物交换通量的影响。 苏州典型区域雨水管道沉积物中污染物氮、磷含量较高，重金属含量较低。管道沉积物-街尘中碳氮磷类污染物含量分布特征总体表现为：A2gt;A1gt;A3gt;A4，沉积物ω(TOC)、ω(TN)、ω(TP)和ω(NH4+-N)与D50（中值粒径）显著正相关，干管内沉积物ω(TOC)、ω(TN)和ω(TP)低于支管，NH4+-N分布规律则相反。管道沉积物中TOC、TP和NH4+-N三者污染负荷主要集中在粒径≤75μm和250~1000μm的颗粒物上，TN负荷主要来源于250~1000μm的沉积物颗粒，TOC、TN和TP污染负荷雨季高于旱季。管道沉积物TP与TN呈现一定的富集特性，TP在粒径≤75μm的沉积物中更容易富集。 管道沉积物中ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Pb)、ω(Cr)、ω(Ni)、ω(As)和ω(Cd)平均值分别为264.0、315.7、482.5、127.6、47.2、19.9和1.3mg·kg-1，地累积指数的平均值分别为：2.73、1.58、3.24、-0.18、0.08、0.21和3.01，由大到小排序：Pbgt;Cdgt;Cugt;Zngt;Asgt;Nigt;Cr，污染程度分为5类，Pb和Cd的污染最为严重，均处于4级（偏重度）污染，Cu为3级（中度）污染，Zn为2级（偏中度）污染，Ni和As为1级（轻度）污染，Cr基本无污染为清洁。潜在风险系数（Ei）平均值依次为Cdgt;Pbgt;Cugt;Asgt;Nigt;Zngt;Cr，管道沉积物重金属综合生态危害指数（RI）值介于208.0~1192.0，平均值为652.6，处于极重危害风险水平。 苏州城区典型雨水管道沉积物-上覆水污染物迁移呈现一定的规律：静态条件下，上覆水中COD、NH4+-N、PO43--P、TN和TP浓度短暂上升后随着培养时间增加而呈现反复波动，呈现出管道沉积物向上覆水释放趋势，NO3--N则运动方向相反，表明其在上覆水中被消耗。污染物平均交换通量由大到小排列为A2gt;A1gt;A3gt;A4。支管沉积物污染物的交换通量大于干管。上覆水温度、pH和流速的变化对沉积物的释放有着一定影响。控制单因子变化条件下，苏州雨水管道沉积物-上覆水中COD、TN、NH4+-N、TP和PO43--P交换通量随着温度、流速的增加而增大，NO3--N交换通量随着温度和流速的增大而降低。 基于响应面法对环境因子与管道沉积物-上覆水界面间交换通量的关系进行拟合，得出温度（X1）、pH（X2）、流速（X3）与COD（Y1）、TN（Y2）、NH4+-N（Y3）、NO3--N（Y4）、TP（Y5）和PO43--P（Y6）均符合二次多项式回归模型。可以看出，温度和pH的交互作用对雨水管道沉积物-上覆水COD通量的影响达到显著水平，pH和流速交互作用对TN、NH4+-N、TP和PO43--P通量均有显著影响，温度和pH以及温度和流速间均对NO3--N通量有显著影响。
NETL