城市雨水管网水体检测的采样时机选择与污染物特征分析

城市雨水管网是承接降雨径流与地表污染物的关键通道，其水体质量直接影响受纳水体生态安全与城市水环境治理效果。然而，雨水管网水体具有“雨旱交替、荷载波动”的显著特征，采样时机的选择直接决定检测数据的代表性——若错过降雨初期的高浓度污染峰，或未覆盖旱期基底污水的本底值，将导致污染物特征分析偏差，进而影响治理决策的科学性。本文围绕采样时机的关键逻辑与污染物的具体特征展开，结合实际工况梳理实操要点，为雨水管网水体检测的精准实施提供支撑。

采样时机选择的核心原则

采样时机的选择需以“还原管网水体真实状态”为核心，首要遵循“代表性原则”——需覆盖管网水体的全周期特征，既包括降雨时的径流过程，也不能遗漏旱期的静置污水。例如，若仅采集降雨中期水样，将无法捕捉初期径流中由地表沉积物、机动车油污等带来的高浓度污染峰值；而仅测旱期水样，则会忽略降雨对管网沉积物的冲刷效应。

其次是“动态性原则”。雨水管网水体随降雨过程呈现“上升-峰值-消退”的动态变化，采样需匹配这一规律——如降雨初期（0-30分钟）是污染物快速累积阶段，降雨中期（30-120分钟）是管网荷载稳定阶段，降雨后期（120分钟后）是径流稀释阶段，每个阶段的污染物浓度与组成差异显著。

最后是“关联性原则”。需结合管网工况（如合流制溢流频率、分流制混接率）与周边环境（如商业区、工业区、居民区）调整时机——例如，工业区周边管网在暴雨天可能因初期径流携带重金属污染物，需提前5-10分钟采样；而商业区管网则需关注餐饮油污在降雨初期的集中冲刷。

降雨事件中的动态采样节点

降雨初期是采样的“关键窗口期”。降雨开始后的0-15分钟，地表累积的污染物（如道路灰尘、落叶腐殖质、轮胎磨损颗粒）被快速冲刷进入管网，此时COD、SS（悬浮物）、石油类等污染物浓度可达旱期的5-10倍。例如，某城市主干道周边管网监测显示，降雨10分钟时SS浓度达800mg/L，而旱期仅为50mg/L，差距达16倍。

降雨中期需关注“稳定径流阶段”。当降雨持续30-60分钟后，地表易冲刷污染物基本被带走，管网径流以“管网沉积物再悬浮”为主要污染来源——此时污染物浓度虽有所下降，但颗粒态污染物（如PM2.5级悬浮物）的占比升高至60%以上，这部分污染物易在受纳水体中沉积，长期影响底泥生态。

降雨后期需捕捉“稀释与消退过程”。当降雨持续超过120分钟，径流逐渐被雨水稀释，污染物浓度降至稳定低值，但需注意合流制溢流（CSO）的情况——若降雨量超过管网截流倍数（通常为3-5倍），溢流口会排放高浓度混合污水，此时需在溢流口开启前3-5分钟采样，以准确记录溢流污水的污染特征。

旱期基底污水的补充采样策略

旱期（通常指连续72小时无降雨）是管网水体的“本底状态”，其水样能反映管网的日常污染负荷——如居民生活污水渗漏带来的氨氮、化粪池溢出的总磷，以及管网腐蚀释放的总铁、总锰等。例如，某居民区管网旱期水样中氨氮浓度达25mg/L，远超地表水V类标准（2mg/L），溯源发现是周边3个老旧化粪池存在渗漏。

旱期采样需注意“水样的均匀性”。旱期管网水体流速慢，污染物易沉降，因此需使用深度采样器采集“管中上层”（管深1/3处）与“管底”（管深2/3处）的混合水样，按1:1比例混合，避免仅采表层水导致浓度偏低（如某管网表层水SS浓度为30mg/L，管底水达120mg/L）。

此外，旱期采样频率需与管网清淤周期联动。若管网每年清淤1次，需在清淤前1个月（沉积物累积峰值期）与清淤后1个月（清淤效果稳定期）各采1次——清淤前的水样能反映沉积物累积后的本底值，清淤后的水样则可评估清淤对SS、COD等指标的改善效果（如清淤后SS浓度从120mg/L降至40mg/L）。

特殊天气与管网工况下的时机调整

暴雨天气（日降雨量≥50mm）需“提前预采样”。暴雨的强冲刷力会快速启动管网沉积物的“二次污染”，污染物峰值出现时间比普通降雨早5-10分钟——例如，某城市工业区管网在暴雨天，降雨5分钟时重金属Pb浓度达0.8mg/L，而普通降雨需15分钟才达此浓度，提前采样能避免错过峰值。

连绵雨（连续3-5天小雨）需“增加过程采样”。连绵雨的低强度降雨会持续冲刷地表轻度沉积物，导致管网水体污染物浓度呈“缓慢上升-持续稳定”趋势，而非普通降雨的“峰值-消退”模式。例如，某居民区管网在连绵雨第3天，COD浓度从初始的80mg/L升至150mg/L，且持续48小时未下降，原因是地表落叶腐殖质被持续带入。

对于存在“混接”的分流制管网（如生活污水接入雨水管），需在“旱雨交替期”采样。混接会导致旱期雨水管中存在生活污水，而降雨时雨水会稀释混接污水，因此需在降雨前2小时（混接污水本底值）与降雨后2小时（稀释后浓度）各采1次——例如，某混接区域降雨前雨水管COD浓度达300mg/L，降雨后2小时降至120mg/L，两者的污染物组成差异显著（前者以有机物为主，后者以悬浮物为主）。

污染物的主要来源与分类

雨水管网污染物主要来自三大类：“面源污染”“点源污染”与“内源污染”。面源污染是最主要的来源（占比60%-80%），包括地表沉积物（道路灰尘、绿地落叶）、机动车排放（轮胎磨损颗粒、尾气颗粒物）、建筑施工扬尘等——例如，道路灰尘中的污染物占面源污染的40%，主要成分为SS、COD、重金属Zn。

点源污染来自“固定污染源非法接入”，如餐饮企业将厨房油污直接排入雨水管、洗车店将含洗涤剂的废水接入雨水管。例如，某商业区雨水管检测显示，旱期COD浓度达500mg/L，溯源发现是3家餐饮企业将厨房废水接入雨水管，其中动植物油含量达80mg/L，远超《污水排入城镇下水道水质标准》（20mg/L）。

内源污染来自“管网自身沉积物”。雨水管网在旱期会累积泥沙、有机物、重金属等沉积物，当降雨时被冲刷，形成“二次污染”。例如，某城市老城区管网沉积物中，有机物含量达20%（以COD计），重金属Zn含量达1500mg/kg，降雨时这些污染物会被冲刷进入水体，占降雨期污染物总负荷的30%-50%。

颗粒态污染物的特征解析

颗粒态污染物（以SS为代表）是雨水管网水体的“主要污染载体”，占污染物总负荷的60%-70%。其核心特征是“粒径分布”——雨水管网中的颗粒态污染物以“细颗粒”（粒径≤100μm）为主，占比达70%以上，原因是地表沉积物经雨水冲刷后，粗颗粒（≥500μm）易在管网入口处沉降，而细颗粒随径流进入管网。

细颗粒的“吸附能力”是其关键特征。细颗粒（≤100μm）的比表面积大（可达100m²/g），易吸附重金属（如Pb、Zn）与持久性有机物（如PAHs）——例如，某城市雨水管网细颗粒中，Pb的吸附量达50mg/kg，是粗颗粒的3-5倍，这意味着细颗粒是重金属与有机物的“主要迁移载体”。

此外，颗粒态污染物的“沉降性”影响管网淤积与受纳水体污染。细颗粒（≤50μm）的沉降速度慢（≤0.01cm/s），易随径流进入受纳水体，导致水体富营养化或底泥污染；而粗颗粒（≥200μm）沉降速度快（≥0.1cm/s），易在管网中累积，形成内源污染。

溶解态污染物的迁移规律

溶解态污染物（如COD、氨氮、溶解性重金属）虽占比低于颗粒态（约30%-40%），但具有“易迁移、易降解”的特征。其迁移规律与“降雨强度”密切相关——降雨强度越大，溶解态污染物的稀释速度越快，例如，暴雨天（降雨强度≥50mm/h）时，溶解态COD浓度从初期的200mg/L降至中期的80mg/L，而小雨天（≤10mm/h）仅降至150mg/L。

管网材质会影响溶解态污染物的释放。金属管网（如铸铁管）易腐蚀，会释放溶解态Fe、Mn——例如，某铸铁管雨水管网旱期溶解态Fe浓度达1.2mg/L，而PVC管管网仅0.3mg/L；混凝土管会释放溶解性硅酸盐，导致水体pH值升高（如混凝土管雨水pH达8.5，而PVC管为7.2）。

周边污染源决定溶解态污染物的组成。商业区周边管网的溶解态污染物以“有机物”（如餐饮油污中的脂肪酸）为主，工业区以“溶解性重金属”（如电镀废水的Cr6+）为主，居民区以“氨氮”（如生活污水渗漏）为主。例如，某工业区雨水管网溶解态Cr6+浓度达0.5mg/L，远超地表水Ⅲ类标准（0.05mg/L），溯源发现是周边电镀厂的废水混接。

合流制与分流制管网的污染物差异

合流制管网（雨水与污水共用管道）的水体特征是“雨旱混合”。旱期时，管网内是生活污水与工业废水的混合水，污染物浓度高（COD≥300mg/L，氨氮≥20mg/L）；降雨时，雨水稀释污水，污染物浓度下降，但易发生溢流（CSO），溢流污水的污染物浓度介于旱期污水与雨水之间（COD≥150mg/L，SS≥200mg/L）。

分流制管网（雨水与污水分开）的水体特征是“雨旱分明”。旱期时，雨水管内基本无水流（或仅少量混接污水），污染物浓度低（COD≤100mg/L，SS≤50mg/L）；降雨时，雨水管内是地表径流，污染物浓度随降雨过程波动（初期COD≥200mg/L，中期≤100mg/L）。

两者的污染物组成差异显著。合流制管网的溶解态污染物占比更高（≥40%），因旱期污水中的溶解态有机物（如蛋白质、碳水化合物）占比大；分流制管网的颗粒态污染物占比更高（≥70%），因雨水径流携带的地表沉积物以颗粒态为主。例如，某城市合流制管网溶解态COD占比达45%，而分流制仅25%。