周星瑩　王天陽　王志剛　趙振方　祝嫣媛　夏新新　盛雨凡

(浙江師范大學(xué)，浙江　金華　321004)

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金華市小型封閉水體氮污染特征

周星瑩王天陽*王志剛趙振方祝嫣媛夏新新盛雨凡

(浙江師范大學(xué)，浙江金華321004)

氮污染；小型封閉水體；土地利用類型；來源分析

城市水體是城市環(huán)境的重要組成要素，不僅具有供給城市用水的功能，而且在客觀上也發(fā)揮著一定的景觀娛樂功能，具有不可替代的作用[1]。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生的大量污水，導(dǎo)致了許多城市地表水體發(fā)生了嚴(yán)重的污染問題。國內(nèi)外學(xué)者針對河流、湖泊的氮污染問題已經(jīng)開展了一系列相關(guān)研究。Philippe Maillard等[2]用統(tǒng)計(jì)法研究了非點(diǎn)源污染對巴西的Velhas河的影響，發(fā)現(xiàn)在陸地肥料使用量與水體的渾濁度、氮含量及大腸桿菌之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。SCHEREN等[3]研究了位于東非的Victoria湖的污染來源情況，發(fā)現(xiàn)排入湖水中大約90%的磷和94%的氮來自大氣的沉降作用和土壤的淋溶作用。沈志良等[4]關(guān)于長江總氮和有機(jī)氮的分布變化與遷移研究，則發(fā)現(xiàn)長江水中各種形態(tài)氮的枯水期濃度明顯高于豐水期，支流明顯高于干流；總無機(jī)氮是長江水中氮的主要存在形式，而溶解態(tài)的無機(jī)氮又是無機(jī)氮的主要存在形式，并且認(rèn)為長江水中氮主要來自于面源污染。邢光熹等[5]通過對太湖地區(qū)水體氮的污染源和反硝化作用進(jìn)行研究，報(bào)告了地處太湖流域中心地帶的蘇州和無錫地區(qū)水體氮污染和農(nóng)田氮有向太湖水體遷移特征。綜合已有的研究，國內(nèi)外學(xué)者針對大型河流、湖泊的氮污染研究較多，而對城市小型封閉水體氮污染的研究較少。因此，本文以金華市小型封閉水體為研究對象，通過分析其氮污染的空間分異特征和來源，彌補(bǔ)該方面研究的不足，以期為城市水體周圍土地利用的科學(xué)規(guī)劃和從源頭上控制城市水體氮的輸入提供參考。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

金華(28°32′～29°41′N ，119°14′～120°46′30″E)位于浙江省中部，地處金衢盆地東段，為浙中丘陵盆地，地勢南北高、中部低。金華屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，年溫適中，年平均氣溫為17.5 ℃，熱量資源豐富，大于10 ℃的有效積溫5 500 ℃左右，降雨量較為充沛，年總降雨量平均為1 424 mm，且雨熱同期。金華市二環(huán)以內(nèi)主要地表水體有婺江及其支流，共有大大小小20余個(gè)城市封閉水體。本文選擇以金華市二環(huán)以內(nèi)城市小型封閉水體為研究對象，選取12個(gè)具有代表性的水體作為觀測點(diǎn)。

1.2樣品采集與處理

通過衛(wèi)星遙感圖像和實(shí)地調(diào)查，根據(jù)周圍土地利用狀況及水體主要利用方式，將金華城市小型封閉水體劃分為林地水體、耕地水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖水體、景觀水體、居住用地水體、工業(yè)用地水體6種類型的水體。選擇了12個(gè)小型封閉水體作為研究對象，其中，林地水體2個(gè)，耕地水體3個(gè)，水產(chǎn)養(yǎng)殖水體2個(gè)，景觀水體2個(gè)，居住用地水體2個(gè)，工業(yè)用地水體1個(gè)。采樣時(shí)段為2015年4月25日至10月13日，間隔一個(gè)月采集一次水樣。樣品采集使用250 mL聚氯乙烯塑料瓶，采集距水面0.2 m的水樣，當(dāng)天帶回測定氮濃度，分析前對略帶渾濁的水樣進(jìn)行過濾。采樣的同時(shí)，通過訪談，向附近居民了解水體周圍土地利用現(xiàn)狀，并進(jìn)行記錄。

1.3樣品分析方法

2　結(jié)果分析

2.1水體氮污染的總體狀況

監(jiān)測結(jié)果表明，金華市區(qū)內(nèi)各類小型封閉水體的TN質(zhì)量濃度在8.768～10.706 mg/L之間，平均值為9.478 mg/L。根據(jù)我國地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，Ⅴ類水的TN限值為2 mg/L，本研究中各類型水體的TN濃度均超出這一限值。此外，國際上一般認(rèn)為水體總氮質(zhì)量濃度 0.2 mg/L為湖泊富營養(yǎng)化的發(fā)生濃度[7]，金華市各類小型封閉水體的TN濃度遠(yuǎn)高于該標(biāo)準(zhǔn)，屬嚴(yán)重富營養(yǎng)化。金華市內(nèi)林地水體、耕地水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖水體、居住用地水體、工業(yè)用地水體、景觀水體的TN質(zhì)量濃度范圍分別為：6.894～11.172 mg/L、8.162～11.736 mg/L、6.572～11.071 mg/L、6.794～11.325 mg/L、8.064～10.792 mg/L、7.277～11.011 mg/L。通過對各類型水體的TN濃度進(jìn)行方差分析(取α=0.05)可知，各類型水體之間的氮濃度存在顯著差異。將金華市區(qū)各類型水體的TN平均質(zhì)量濃度繪制成柱狀圖，見圖1，從圖1中可見，耕地和居住用地水體的TN濃度均較高，其平均質(zhì)量濃度分別為10.706 mg/L和10.214 mg/L；而水產(chǎn)養(yǎng)殖和工業(yè)用地水體的TN濃度相對較低，平均質(zhì)量濃度分別為8.768 mg/L和8.902 mg/L。各類型水體的TN平均含量從大到小排列規(guī)律如下：耕地水體,居住用地水體,景觀水體,林地水體,工業(yè)用地水體,水產(chǎn)養(yǎng)殖水體。

綜上所述，金華市小型封閉水體的TN質(zhì)量濃度平均值為9.478 mg/L，表明其氮污染十分嚴(yán)重；其中耕地和居住用地水體的氮污染最嚴(yán)重，而水產(chǎn)養(yǎng)殖和工業(yè)用地水體的氮污染則相對較小。

2.2不同類型水體氮元素賦存形態(tài)

除DIN之外，水體中有機(jī)氮的主要存在形式為DON。金華市小型封閉水體中的DON平均質(zhì)量濃度為4.020 mg/L，將各類型水體的DON平均質(zhì)量濃度繪制成柱狀圖(圖4)可知，景觀水體的DON質(zhì)量濃度最高，為6.540 mg/L；居住用地水體最低，為1.874 mg/L；其余各類型水體均在3.85 mg/L左右，差異較小。

圖1　不同水體的TN濃度

圖2　不同水體的-N濃度

圖3　不同水體的濃度

圖4　不同水體的DON濃度

3　討　論

3.1金華市不同類型水體氮污染來源解析

景觀水體的DON質(zhì)量濃度高達(dá)6.540 mg/L，占該類水體總氮的71.0%。有研究表明，森林生態(tài)系統(tǒng)中的DON主要來源于新近凋落物和土壤腐殖質(zhì)。在降水過程中，水流通過林冠層和枯枝落葉層后使DON濃度顯著增加[10]。景觀水體周圍的植被覆蓋率高，水體中還種植了具有觀賞功能的水生植物，DON的來源十分豐富，因此周圍植被凋落物的分解可能是導(dǎo)致景觀水體的DON濃度高于其他水體的原因。

3.2水體中氮元素不同賦存形態(tài)的相關(guān)關(guān)系

4　結(jié)　論

本研究通過監(jiān)測林地水體、耕地水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖水體、景觀水體、居住用地水體、工業(yè)用地水體6種類型城市小型封閉水體的氮污染狀況，得出以下結(jié)論：

(1)金華市小型封閉水體中的總氮質(zhì)量濃度均高于8 mg/L，顯示其氮污染十分嚴(yán)重，各類型水體的TN濃度從大到小依次為耕地水體、居住用地水體、景觀水體、林地水體、工業(yè)用地水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖水體。

(4)金華市小型封閉水體的氮污染來源有農(nóng)業(yè)有機(jī)肥、生活污水及人畜排泄物、植被凋落物的分解。

[1]劉雙，劉志培，楊惠芳，等.京津市區(qū)部分河流及湖泊水質(zhì)的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)調(diào)查[J].環(huán)境科學(xué)，1993，14(3):86-89.

[2]Philippe Maillard. A spatial-statistical approach for modeling the effect of non-point source pollution on different water quality parameters in the Velhas river watershed-Brazil [J]. Environmental Management, 2006(12):1-13.

[3]SCHEREN P A G M，ZANTING H A，LEMMENS A M C.Estimation of water pollution sources in Lake Victoria，East Africa：Application and elaboration of the rapid assessment methodology[J]. Environmental Management, 2000(58):235-248.

[4]沈志良，劉群，張淑美. 長江總氮和有機(jī)氮的分布變化與遷移[J]. 海洋與湖沼，2003，34(6):577-583.

[5]刑光熹，曹亞澄，施書蓮，等.太湖地區(qū)水體氮的污染源和反硝化[J].中國科學(xué)，2001，31(2):130-137.

[6]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000:129-133.

[7]馬長英，朱琳.關(guān)于含磷洗衣粉對水污染的綜述[J].西昌學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006，20(1):50-53.

[8]WETZEL R G.Linmology[M].2nd ed. Philadelphia:Saunders, 1983.

[9]李天杰.土壤環(huán)境學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1996.

[10]劉艷，周國逸，劉菊秀.陸地生態(tài)系統(tǒng)可溶性有機(jī)氮研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005，24(5):573-577.

[11]許海，劉兆普，焦佳國，等.太湖上游不同類型過境水氮素污染狀況[J].生態(tài)學(xué)雜志，2008，27(1):43-49.

[12]邢光熹，施書蓮，杜麗娟，等.蘇州地區(qū)水體氮污染狀況[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2001，38(4):540-546.

[13]BUTLER E I，KNOX S，LIDDICOAT M I. The relationship between inorganic and organic nutrients in seawater[J]. J Mare Biol Association of UK，1979，59:239-250.

[14]MAIM Y，YANADA M. Vertical distribution of total dissolved nitrogen and dissolved organic nitrogen in seawater[J].Geochem J，1990，24:245-254.

Nitrogen Pollution Characteristics of Small Enclosed Waterbodies in Jinhua City

ZHOU Xingying， WANG Tianyang*， WANG Zhigang， ZHAO Zhenfang，ZHU Yanyuan， XIA Xinxin， SHENG Yufan

(Zhejiang Normal University，Zhejiang Jinhua 321004，China)

nitrogen pollution; small enclosed waterbodies; types of landuse; sources of pollution

1006-446X(2016)09-0023-06

2016-02-29

浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃項(xiàng)目(2015R404009)，浙江省自然科學(xué)基金(LY16D010001)

周星瑩(1995—)，女，浙江衢州人，在讀學(xué)士，專業(yè)方向地理科學(xué)。E-mail：15757906648@163.com

王天陽(1977—)，女，吉林長春人，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境變化研究。E-mail：lygl59@zjnu.cn

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