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本研究选取南京机场高速公路禄口高架桥段进行取样监测，对高速公路路面雨水径流水质变化规律进行了详细的研究，分析比较了不同降雨条件下两类典型污染物随时间的出流变化规律，并对高速公路路面雨水径流的EMC和污染负荷进行了分析，最后探讨了高速公路路面径流污染物的赋存状态和初期效应。
对高速公路路面雨水径流污染物出流规律的研究表明：SS、COD、BOD5、NH3-N、TN和TP的出流规律相似，当降雨量和降雨强度较大时初期浓度较高，超出《地表水环境质量标准》IV类标准的阈值，污染较为严重，随着降雨历时的延续，浓度有急剧降低的趋势，最终平衡在某一稳定值不再变化，具有明显的初期效应特征：当降雨量和降雨历时较小时，SS、COD、BOD5、NH3-N、TN和TP浓度仅在一个较小的范围波动，初期效应不明显。
对高速公路路面雨水径流的EMC和污染负荷的研究表明：①高速公路路面雨水径流污染物径流水质EMC浓度数据呈良好的正态分布，SS、COD、BOD5、NH3-N、TN和TP对数的AD值分别为0.239、0.245、0.134、0.145、0.223和0.185，表明污染物的对数正态分布性良好。②各污染物事件平均浓度平均值分别为：SS171mg/L、COD180mg/L、BOD519.72mg/L、NH3-N4.45mg/L、TN9.67mg/L、TP0.86mg/L，高速公路路面径流污染严重。③Pearson相关系数确定的污染物间相关性显著程度结果表明，SS与COD、SS和TP以及NH3-N与TN的相关性较强，SS与NH3-N、TN的相关性较弱。拟合方程分别如下：TN=1.7862NH3-N+1.6343，R2=0.7390，SS=1.019COD+7.2902，R2=0.8858，TP=0.00460SS+0.0807，R2=0.8380。④采用聚类方法分析各影响因素和污染物间的相关性大小，得到各影响因素对水质影响程度的大小顺序为：前期晴天数>降雨强度、降雨量和降雨历时。⑤SS和COD的年污染负荷最大，分别为1482kg/(ha·a)和1507kg/(ha·a)；BOD5、NH3-N、和TN次之，分别为185kg/ha·a)、35kg/(ha·a)和74kg/ha·a)；TP相对较小，为7kg/ha/a；本研究所估算区域高速公路路面径流污染负荷较高，高速公路路面径流对受纳水体影响较大。与其他地区相比，本研究径流污染负荷高于美国NURP平均值，低于上海市调查结果与韩国清州市相似。COD和BOD5负荷在法国QASTOR数据库范围内，高于美国Charlotte和沃特福德的估算结果，而SS负荷低于美国Charlotte。氮、磷污染物方面，本研究估算得到的NH3-N、TP负荷大于美国Charlotte和Waterford以及西德联邦公路的结果。
对高速公路路面径流污染物赋存状态的研究结果表明：①溶解态污染物与颗粒态污染物的出流变化规律与总污染物相同。②对高速公路路面径流中溶解态和颗粒态COD、溶解态和颗粒态TP以及溶解态和颗粒态TN的EMC对数正态概率分布的分析表明，不同污染物在概率纸上呈现出良好的线性分布，具有较好的对数正态分布性。③对高速公路路面径流中溶解态和颗粒态污染物EMC的统计显示，不同污染物溶解态和颗粒态EMC中值浓度分别为，溶解态COD60mg/L、颗粒态COD85mg/L，溶解态TP0.11mg/L、颗粒态TP0.53mg/L，溶解态。TN4.41mg/L和颗粒态TN0.73mg/L。④对各污染物赋存状态的研究表明，COD和TP主要以颗粒态形式存在，而TN主要以溶解态存在。从中可以看出，COD和TP可考虑通过沉淀方式去除，而TN则要重点考虑沉淀后的后续处理方式，如人工湿地处理。⑤通过聚类分析可知，各影响因素对污染物各态浓度影响的大小：前期晴天数>降雨历时、降雨量>降雨强度。
对高速公路路面雨水径流初期效应的分析结果表明：①对于20/80，30/80的标准而言，高速公路路面径流污染物不存在初期效应。对于25/50标准，SS、COD、NH3-N、TN和TP存在初期效应的概率分别为30.8％、26.9％、19.2％、23.1％和30.8％。对于25/30标准，SS、COD、NH3-N、TN和TP初期效应存现几率则分别为76.9％，84.6％，73.1％，61.5％，84.6％，存现率较高。同样符合50/50标准各污染物初期效应的存现几率都在84％以上，可见高速公路路面径流符合25/30和50/50标准的初期效应存现几率较大，证明高速公路路面径流的初期效应较为明显。②高速公路路面径流的初期效应大多为中等程度，显著程度的降序排列为，SS>COD>NH3-N>TN>TP。
对高速公路路面雨水径流污染控制管理措施的研究表明：采用植被控制与滞留池、人工湿地相结合的方法更适用于南京高速公路路面径流污染物的控制。