《Journal of Environmental Management》：Flow-dominated wet-month total suspended solids loading across Great Lakes wastewater permit units
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•多雨月份对应的出水流量高出21.7%。•TSS负荷上升25.9%，而流量加权浓度上升3.4%。•精确的DMR报告键值对齐恢复了负荷指标之间的一致性。•暖季和1公里Daymet分析重现了以流量为主导的模式。•前10%的单位贡献了76.5%的标准化TSS正负荷差异。引言降雨会改
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多雨月份对应的出水流量高出21.7%。
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TSS负荷上升25.9%，而流量加权浓度上升3.4%。
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精确的DMR报告键值对齐恢复了负荷指标之间的一致性。
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暖季和1公里Daymet分析重现了以流量为主导的模式。
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前10%的单位贡献了76.5%的标准化TSS正负荷差异。
引言
降雨会改变进入市政污水系统的水量及其组成（Zeydalinejad等，2024）。流入和渗入（I/I）可能增加输送和处理流量，缩短水力停留时间，动员沉积固体，并增加旁通或溢流压力（Muttil等，2023；Perry等，2024；Suchowska-Kisielewicz和Nowogoński，2021）。这些机制在可观测的月度特征上表现为不同的信号（Zhang等，2025），但区域排放记录无法区分其背后的事件级路径。多雨月份可能携带更多污染物质量负荷，原因可能是排放了更多的水、出水浓度上升，或二者兼而有之（Phillips等，2012）。这一区分可以指导后续调查应聚焦于收集系统流入、流量管理、处理性能还是事件监测（Ianes等，2024）。
许多雨季污水研究采用了事件级设计、合流制溢流（CSO）调查，或对少数城市流域的密集监测（Batista-Andrade等，2023；Botturi等，2021；Sojobi和Zayed，2022；Zan等，2023）。这些设计能够解析事件内的动态变化，但其针对特定场地和事件的测量结果难以在受监管的处理系统之间进行比较（Mutzner等，2022；Razguliaev等，2024）。相比之下，全国ICIS-NPDES记录支持对排放模式进行地理和许可级别的筛查（Wang等，2024b）。使用这些记录需要仔细的统一处理，因为排放监测报告在参数、统计基础、监测位置、单位和排放口之间存在区别。因此，流量、浓度和质量速率之间表现出的差异可能源于报告结构而非同一许可-月内的环境变化。
总悬浮固体（TSS）是一个有用的诊断案例，因为浓度和质量速率字段在DMR中广泛报告，使得可以在匹配的报告基础上检查同一TSS质量信号的水量和浓度组分（Ianes等，2024）。雨季过程可以动员管道沉积物并增加颗粒相关物质对污染物传输的贡献（Niu等，2025；Regueiro-Picallo等，2020），而更高的排放流量本身即使浓度变化不大也会增加质量传输。当流量和浓度由相同记录构建时，重建负荷必然遵循连接流量和浓度的质量守恒恒等式。我们将质量守恒恒等式作为实施检验，然后考察拟合的流量和浓度关联的相对大小和可重复性。单独报告的EPA TSS质量速率在报告键值与组分组变量匹配时提供了额外的负荷比较。
美国五大湖流域被选为一个大型、水文相连的淡水区域，其市政排放许可跨越八个州，具有显著的季节对比和广泛的系统规模差异。这一设置允许在保持连贯的区域管理背景的同时，对多样化的受监管系统进行一致的报告对齐框架评估。本方法的主要贡献是将精确的DMR报告键值对齐与区域内同一许可单位的月度TSS质量信号的流量和浓度组分比较相结合。我们实现了四个目标：(1)在精确报告基础上估计月度内许可范围内的降水量与出水流量、流量加权TSS浓度和重建TSS负荷的关联；(2)在精确和更广泛匹配下评估重建质量速率与EPA报告质量速率之间的一致性；(3)考察对天气产品、降水相态、时间段、截尾和范围规则的稳健性；(4)将合并关联转化为二级标准化质量差异并描述其在许可单位中的分布。主要对齐样本中的月度总降水量模型作为主要分析。其他暴露定义和构建检验作为敏感性分析，而许可单位斜率和时间优先排序作为探索性分析。本研究未前瞻性注册，上述月度关联均不解释为事件级或因果效应。
章节摘要
研究设计与分析样本
源队列从美国环境保护署（EPA）综合合规信息系统-国家污染物排放消除系统（ICIS-NPDES）中的设施、许可、组分和许可特征记录中汇编。当许可单位的设施类型指示符为POTW，或关联的许可组分编码为POT或其描述包含POTW时，该许可单位被归类为市政污水处理设施（POTW）。明确编码为退役的许可记录被排除在外。
分析样本与覆盖范围
区域队列包含675个与POTW相关的许可单位和95,309个许可-月。至少有一个精确正流量-浓度匹配的许可单位为390个；12个月要求保留了381个，范围筛查保留了380个，基于名称的CSO或溢流筛查产生了377个单位、40,585个月的主要对齐样本（图S5；表S9）。对齐的EPA负荷样本包含来自253个单位的31,837个月，扩展覆盖面板包含来自599个单位的79,483个月。
解释以流量为主导的月度TSS模式
主要区域结果是拟合的流量和浓度关联之间的一致性分离。在主要降水量四分位距范围内，流量高出21.7%，流量加权TSS浓度高出3.4%；它们在对数尺度上的总和按构建产生了重建负荷系数。因此科学证据在于组分组系数的量级、一致性和可重复性，而非系数闭合本身。"以流量为主导"这一术语描述的正是这种
结论
在377个报告对齐的五大湖污水许可单位中，月度降水量四分位距的增加与出水流量高出21.7%、流量加权TSS浓度高出3.4%以及重建TSS负荷高出25.9%相关联。较大的拟合流量系数定义了以流量为主导的模式；它并未识别出水力机制或处理失败。精确的报告键值对齐消除了EPA报告负荷与重建负荷之间的大部分系统性不一致。
资金支持
本研究由湖北省自然科学基金项目（2026AFC1184）和国家自然科学基金委（项目编号32470121，资助Q.D.）提供资助。
CRediT作者贡献声明
黄燕：撰写-初稿，可视化，方法论，调查，形式化分析，数据管理，概念构思。郭瑶：撰写-审阅与编辑，验证，资源，方法论，概念构思。David Robinson：撰写-审阅与编辑，验证，资源，方法论，概念构思。邱东如：撰写-审阅与编辑，指导，项目管理，概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
作者感谢美国环境保护署、NASA POWER和Daymet项目维护本研究所使用的公开可用数据资源。
黄燕|郭瑶|David Robinson|邱东如
