排水管道作為城市發(fā)展中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著收集和輸送污水、防洪排澇、水污染防治等重要功能。排水管道內(nèi)賦存的污染物種類繁雜〔主要包括懸浮固體（SS）、有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)物（氮、磷）和重金屬（Cu、Zn等）〕，具體組成因匯水面特性差異而有所不同。近年來(lái)，隨著環(huán)境分析技術(shù)的發(fā)展，微量有機(jī)污染物（又稱痕量有機(jī)污染物，micro-pollutants），如雌激素、農(nóng)藥、藥品和個(gè)人護(hù)理品（PPCPs）、非離子表面活性劑等亦被廣泛檢出。

污染物在排水管道污水輸送過(guò)程中發(fā)生降解轉(zhuǎn)化，帶來(lái)了諸多環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，一方面影響排水管道的正常運(yùn)行，危害管網(wǎng)系統(tǒng)周邊環(huán)境。硫循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生的H2S（硫化氫）是造成管道腐蝕的罪魁禍?zhǔn)祝粎捬跸^(guò)程產(chǎn)生的CH4（甲烷）、N2O（氧化亞氮）是重要的溫室氣體，其中CH4的溫室效應(yīng)潛能是CO2的21——23倍，而N2O的溫室效應(yīng)潛能則是CO2的300倍之多。另一方面影響后續(xù)污水處理廠的處理效能。污染物沿程降解使污水處理廠進(jìn)水ρ（CODCr）偏低、處理效率低下。因此，了解排水管道內(nèi)不同賦存水平污染物的遷變規(guī)律，對(duì)降低排水系統(tǒng)損耗、提升管網(wǎng)運(yùn)行效率具有重要意義。

多數(shù)研究表明，排水管道內(nèi)污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程是多種因素綜合作用的結(jié)果：①管道污水中基質(zhì)濃度較高，微生物生長(zhǎng)底物充足，存在具有定向降解性能的微生物。②管道上中途設(shè)施的設(shè)置，制造好氧~厭氧交替的內(nèi)部環(huán)境。③城市排水管道一般規(guī)模大、路線長(zhǎng)，具備充足的水力停留時(shí)間。因此，排水管道內(nèi)污染物的遷移轉(zhuǎn)化極易實(shí)現(xiàn)。

自20世紀(jì)50年代以來(lái)，國(guó)外學(xué)者就開(kāi)始針對(duì)排水管道內(nèi)污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律展開(kāi)研究，并已積累了大量研究成果，國(guó)內(nèi)研究雖起步較晚，但相關(guān)研究也在不斷推進(jìn)?，F(xiàn)階段對(duì)于懸浮固體、營(yíng)養(yǎng)物（氮、磷）以及硫化物在管道內(nèi)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究較多，對(duì)微量有機(jī)污染物的研究較少。多數(shù)研究停留在賦存水平的推斷，鮮有涉及轉(zhuǎn)化機(jī)理的分析，未能全面體現(xiàn)排水管道內(nèi)部環(huán)境的復(fù)雜性。

排水管道內(nèi)污染特性研究

排水管道內(nèi)污染特性主要體現(xiàn)于污水水質(zhì)和沉積物性質(zhì)。污染特性變化受污染物遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程影響，其程度與管道內(nèi)水力條件、微生物作用及匯水面特性等因素有關(guān)。

污水水質(zhì)變化

排水管道內(nèi)污水輸送過(guò)程中，水量水質(zhì)時(shí)刻變化。不同學(xué)者通過(guò)采樣檢測(cè)，均發(fā)現(xiàn)了管道沿程污染物濃度降低的現(xiàn)象。污染物沿程降解使污水處理廠進(jìn)水ρ（CODCr）偏低、處理效率低下，易造成能源資源的浪費(fèi)。

管道內(nèi)污染物發(fā)生沉積或生物降解，以及管道外部水源的入流入滲共同造成了污水水質(zhì)的變化。郝曉宇通過(guò)模擬管道試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)污水中以溶解態(tài)存在的污染物易被生物降解，以顆粒態(tài)存在的污染物生物降解困難，多向管道底部沉積。Nielsen等發(fā)現(xiàn)，不同溫度下排水管道污水中糖類、乙酸、蛋白質(zhì)、SCOD及TCOD的轉(zhuǎn)化均與微生物作用有關(guān)，且轉(zhuǎn)化過(guò)程基本遵循高活性的零級(jí)反應(yīng)模式。對(duì)于地勢(shì)低平、地下水水位較高的地區(qū)，管網(wǎng)水質(zhì)易受外來(lái)水入滲的影響。余黎等對(duì)上海某污水處理廠外來(lái)水進(jìn)行核算分析，保守估計(jì)純污水排放ρ（CODCr）為200 mgL，外來(lái)水ρ（CODCr）以河流實(shí)測(cè)值（13.6 mgL）計(jì)，污水廠進(jìn)水ρ（CODCr）實(shí)測(cè)值僅為56.2 mgL，水量平衡計(jì)算發(fā)現(xiàn)，外來(lái)水量約占總水量的77.15%.研究表明，雨污混接、地下水入滲及河水倒流均可導(dǎo)致外來(lái)水入滲。低濃度的外來(lái)水進(jìn)入排水管道與原污水混合后，大大降低了原污水中污染物濃度，造成污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)的變化。

沉積物動(dòng)態(tài)變化

管道沉積物主要來(lái)源于污水中懸浮物質(zhì)的沉降。沉積物的累積使城市排水管網(wǎng)中普遍出現(xiàn)了不同程度的淤積和堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致管道過(guò)流能力下降。沉積物性質(zhì)與匯水面特性有關(guān)，且很大程度上取決于沉積物的動(dòng)態(tài)變化。

污水中懸浮物沉積以及沉積物隨水流沖刷再次懸浮是沉積物動(dòng)態(tài)變化的主要表現(xiàn)。動(dòng)態(tài)過(guò)程決定了管道底部積泥厚度及水流沖刷時(shí)污染物的釋放強(qiáng)度。水力條件是影響動(dòng)態(tài)過(guò)程的關(guān)鍵因素，主要體現(xiàn)為污水流速和水流剪力的變化。Regueiro-picallo等通過(guò)動(dòng)態(tài)攝影技術(shù)對(duì)城市排水管道內(nèi)沉積物的釋放情況進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，由于存在較高的水流剪力，附著于管壁上的沉積物中有25%——50%的污染物會(huì)隨污水流動(dòng)而釋放。盧慧采用不銹鋼管模擬實(shí)際排水管道，發(fā)現(xiàn)隨著污水流速?gòu)?.05 ms升至0.11 ms，水流沖刷強(qiáng)度及擾動(dòng)性逐漸增強(qiáng)，部分沉積物發(fā)生遷移，顆粒沉積量逐漸減少。桑浪濤等在得出類似結(jié)論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定了0.6 ms是大顆粒污染物（>40μm）被沖刷的臨界流速。

在管道內(nèi)特定環(huán)境下，微生物作用、pH等也能對(duì)沉積物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生影響。微生物代謝活動(dòng)過(guò)程中分泌胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）形成的生物膜，能夠填補(bǔ)顆粒間的空隙，增強(qiáng)顆粒間聯(lián)結(jié)，降低沉積物顆粒表面粗糙度，從而使近床面的水流剪力減小，沉積物的抗沖蝕能力提高。pH變化能刺激微生物的活性，一方面促進(jìn)沉積物中氮、磷等污染物的降解和釋放；另一方面也能促使H2S、CH4等氣體生成，氣體的產(chǎn)生和聚集會(huì)使沉積物體積變大且內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得松散，從而削弱了沉積物的機(jī)械強(qiáng)度和抗水力沖蝕性能。