净水技术 | 科普：一场降雨过后，其带来的污染结束了吗？

每逢汛期，人们都会发现一个熟悉的现象：平日里较为清澈的城市河道，在一场降雨后迅速变得浑浊，部分河段甚至出现黑臭和垃圾漂浮。研究表明，污染物不仅会在降雨期间迁移，还可能滞留在排水管网中，并在后续降雨中再次释放，形成持续性污染风险。

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城市河道为什么一下雨就变脏？

城市降雨径流污染属于典型的城市面源污染。在无雨期间，道路积尘、轮胎磨损颗粒、建筑扬尘、大气沉降物、落叶及生活垃圾等污染物不断积累于城市表面；降雨发生后，地表径流迅速形成，将这些污染物冲刷进入雨水口和排水管网，最终排放至城市水体。

图1 城市降雨径流污染形成

地表径流并不是降雨时城市河道污染的唯一来源。近年来排水系统调查表明，由于历史建设、管线改造或施工管理等原因，部分生活污水被错误接入雨水管网并蓄存其中，降雨期间与地表径流共同汇流进入河道，加剧河道污染。而对于采用合流制排水系统的城市，当降雨强度超过管网截流能力时，还可能发生合流制溢流。未经处理的雨污混合水直接排入受纳水体，是暴雨期间河道污染的重要来源之一。

需要强调的是，降雨本身不会产生污染物，河道污染本质上是城市长期积累污染物在降雨作用下集中释放的结果。

数据补充：美国 EPA 全国城市径流计划（NURP）曾汇集 28 个城市区域、81 个城市监测站点和超过 2300 场降雨事件的数据。相关结果显示，城市降雨径流的典型污染水平并不低：TSS 典型浓度常采用约 100 mg/L，TP 约 0.33 mg/L，TKN 约 1.50 mg/L；BOD5 和 COD 的中位事件平均浓度约为 9 mg/L 和 65 mg/L。这说明降雨径流并非“清水”，而是具有明确污染负荷的城市面源污染载体[1-3]。

初期冲刷效应通常具有较强的不确定性，但工程与研究中常采用“前 30% 径流体积输送 80% 污染物质量”作为强初期冲刷的判别标准之一。该标准并不意味着所有降雨均满足这一比例，而是提示污染负荷在降雨过程中的时间分布往往高度集中[4]。

合流制溢流的量级也说明暴雨期污染排放不可忽视。美国 EPA 资料显示，美国约有 772 个社区使用合流制排水系统，涉及约 9350 个 CSO 排放口；估计每年约有 8500 亿加仑未经处理的污水与雨水混合水通过 CSO 排放进入环境[5]。

混错接问题同样具有可观的规模效应。Ellis 和 Butler 对英格兰与威尔士资料的综述显示，约 1%—5% 的物业可能存在足以影响地表水水质的混错接；在局部地区，错误接管比例可达 20%—30%。英国环境、食品与农村事务部（DEFRA）相关资料还估计，英国仍有约 15 万—50 万户住宅存在排水混错接问题[6-7]。

图2 分流制管网混错接与合流制溢流示意图

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积水退去，污染还在继续

每年汛期，一场降雨往往只持续几个小时，而它对城市水环境的影响却可能持续数天甚至更长时间。对于普通市民来说，暴雨结束意味着积水退去、交通恢复、城市重新回归平静；然而，对于城市排水系统而言，一场降雨带来的污染并不会随着最后一滴雨水停止而结束。

近年来，国内外越来越多的连续监测研究发现，在降雨结束后的数小时至数天内，城市河流中的悬浮颗粒物（TSS）、化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）等指标仍可能出现明显波动。有些河段甚至在没有新的降雨条件下，仍然发生污染浓度升高的现象。

此外，在管网、检查井、排水沟等设施中，由于流速降低、局部回流以及颗粒沉降等作用，相当一部分颗粒态污染物沉积下来，形成底泥或沉积层。这些沉积物也成为了后续降雨污染输出的重要来源。

数据补充：管网沉积物可能显著放大暴雨污染输出。Chen 等对合流制溢流污染特征的研究表明，管网沉积物可成为溢流污染的主要来源，其贡献率最高可达 70%。这一结果说明，降雨期间河道污染并非仅来自地表冲刷，排水系统内部“存量污染”的再动员同样需要关注[8]。

图3 排水管网中污染物滞留与迁移

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从一场降雨到整个汛期：重新认识

城市降雨径流污染

城市降雨径流污染研究通常以单场降雨事件作为分析对象，重点关注一次降雨产生了多少径流、输出了多少污染负荷，以及污染物对受纳水体的短期影响。这种事件分析方法建立了城市雨水污染研究的重要理论基础，也是目前多数雨水模型和污染控制措施的依据。

然而，随着连续在线监测技术的发展，越来越多研究发现，不同降雨事件之间并非彼此独立，而是存在明显的连续性。一场降雨形成的污染物沉积，会改变下一场降雨开始时管网中污染状态；前一次降雨未完全输出的污染物，还可能在后续降雨过程中再次进入水体，并继续向下游迁移。污染物不断经历积累—冲刷—沉积—滞留—再悬浮—再迁移等过程，形成跨越多个降雨事件的连续循环。

图4 汛期持续污染示意图

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展望：走向全过程监测、模拟与控制

随着在线监测、连续水文水质模拟、数字孪生、人工智能预测和实时调控技术的发展，城市降雨径流污染控制有望从雨后治理转向“过程识别—风险预警—精准调控”的主动管理模式，应强化雨水管网系统沉积污染识别、混错接排查、初期冲刷控制与连续降雨风险评估。

图5 城市降雨污染全过程监测、模拟与控制

参考资料

[1] U.S. Environmental Protection Agency. Results of the Nationwide Urban Runoff Program: Volume I: Final Report[R]. Washington, D.C.: U.S. Environmental Protection Agency, 1983.

[2] Smullen J T, Shallcross A L, Cave K A. Updating the U.S. nationwide urban runoff quality data base[J]. Water Science and Technology, 1999, 39(12): 9-16.

[3] National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Improving the EPA Multi-Sector General Permit for Industrial Stormwater Discharges[R]. Washington, D.C.: The National Academies Press, 2019.

[4] Bertrand-Krajewski J L, Chebbo G, Saget A. Distribution of pollutant mass vs volume in stormwater discharges and the first flush phenomenon[J]. Water Research, 1998, 32(8): 2341-2356.

[5] U.S. Environmental Protection Agency. Urbanization - Wastewater Inputs[EB/OL]. (2026-01-22)[2026-08-17]. https://www.epa.gov/caddis/urbanization-wastewater-inputs.

[6] Ellis J B, Butler D. Surface water sewer misconnections in England and Wales: Pollution sources and impacts[J]. Science of the Total Environment, 2015, 526: 98-109.

[7] Chartered Institution of Water and Environmental Management. Drain misconnections: How they affect our environment[EB/OL]. (2019-03-26)[2026-08-17]. https://www.ciwem.org/news/drain-misconnections.

[8] Chen Y, Shi X, Jin X, et al. Characteristics of overflow pollution from combined sewer sediment: Formation, contribution and regulation[J]. Chemosphere, 2022, 298: 134254.

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排版：李滨妤

审核：孙丽华

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