摘要：基于灰水足跡理論，構(gòu)建了氮磷大氣沉降污染評價模型，從灰水足跡數(shù)值、灰水足跡指數(shù)和灰水足跡結(jié)構(gòu)3個方面，評估了總氮、總磷大氣沉降對太湖水環(huán)境的影響。結(jié)果表明：（1）太湖2011年的總氮灰水足跡為10489億m3，主要受濕沉降的影響；總磷灰水足跡為18114m3，主要受干沉降的影響?？偟宜阚E指數(shù)為054，屬于“中”級；總磷灰水足跡指數(shù)為093，屬于“高”級。（2）太湖2018年的總氮灰水足跡為6418億m3，總磷灰水足跡為666m3，均主要受濕沉降的影響?？偟宜阚E指數(shù)為028，總磷灰水足跡指數(shù)為029，均屬于“中”級。（3）總體來看，總磷的灰水足跡指數(shù)高于總氮，表明大氣沉降中總磷對太湖水環(huán)境的影響高于總氮。相比于2011年，2018年氮磷的大氣沉降灰水足跡指數(shù)都有顯著下降；但截至2018年，總氮和總磷的灰水足跡指數(shù)仍為“中”級。這表明雖然大氣沉降負荷雖然沒有超出水體的自凈能力，但是其對于水生生態(tài)系統(tǒng)的威脅不可忽視。

關(guān)鍵詞：灰水足跡；大氣沉降；太湖；總氮；總磷

中圖分類號：TB"""""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.12.078

0"引言

大氣沉降是指污染物通過降水、擴散等各種途徑，從大氣返回地表的過程［1］。其中污染物隨降水、降雪回到地表的過程被稱為濕沉降；污染物隨湍流擴散、分子擴散和重力沉降的形式回到地表的過程被稱為干沉降［2］。大氣沉降有助于降低空氣污染，是大氣自然凈化的重要途徑；而另一方面，大量的污染物從大氣返回到地表，也會進一步加重水體污染［3］。

太湖是我國富營養(yǎng)化最為嚴重的湖泊之一，經(jīng)過長期的水環(huán)境治理，太湖流域的電源污染和農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)得到了一定的遏制［4］。然而近年來的環(huán)境調(diào)查表明，大氣沉降已成為太湖氮磷負荷的另一項重要來源［5］。如TI和等學者的研究表明，在太湖流域的總氮和總磷負荷中，大氣沉降的百分比高達33.3%和16.7%［67］。

值得注意的是，雖然國內(nèi)外對太湖流域的氮磷沉降已經(jīng)進行了一定的調(diào)查，并積累了較為詳實的污染通量數(shù)據(jù)。但是在大氣沉降對太湖水環(huán)境的影響方面，學術(shù)界至今仍側(cè)重定性分析，而缺乏定量化的評估模型。為解決這一問題，本研究將基于灰水足跡理論，建立氮磷負荷大氣沉降影響評估模型，以科學評估大氣沉降對太湖富營養(yǎng)化的影響。

1"基于灰水足跡的大氣沉降污染評價模型

灰水足跡是由荷蘭著名學者Hoekstra于2008年提出的一種水環(huán)境評價方法，它是指以自然本底濃度和環(huán)境水質(zhì)標準為基準，將污染負荷吸收同化所需的淡水的體積。由于灰水足跡能夠從水量的角度簡潔而直觀地污染物對水環(huán)境的影響，因此它在世界各地的水資源管理與水環(huán)境保護中均得到了廣泛的應用［89］。

設(shè)第i種污染物的容許值和本底值分別為ci（mg/L）和bi（mg/L），且來自第j個污染源的負荷為xij（t），"則該污染源第i種污染物灰水足跡Gij（億m3）的計算方法為［89］：

Gij=xijci－bi·102（1）

將總氮的干沉降量、濕沉降量分別記為x氮干（t）、x氮濕（t），將總磷的干沉降量、濕沉降量分別記為x磷干（t）、x磷濕（t）。根據(jù)國務院頒布的《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》，太湖湖體總氮、總磷的容許值分別為2.0mg/L和0.07mg/L。根據(jù)閆峰等學者的研究，與人為污染負荷相比，太湖的氮磷本底值極低，在灰水足跡評價時可以近似為0［10］。因此，根據(jù)式（1）可知，太湖氮磷負荷大氣沉降的灰水足跡為：

總氮干沉降灰水足跡：G氮=x氮干200總氮濕沉降灰水足跡：G氮=x氮濕200總磷干沉降灰水足跡：G磷=x磷干7總磷濕沉降灰水足跡：G磷=x磷濕7"（2）

設(shè)污染源總數(shù)為m，Hoekstra將第i種污染物的總灰水足跡與區(qū)域水資源總量W（億m3）的比值被定義為灰水足跡指數(shù)P［89］i：

Pi=∑mj=1GijW（3）

因此氮磷負荷大氣沉降的灰水足跡指數(shù)為：

總氮灰水足跡指數(shù)：P氮=G氮干+G氮濕W總磷灰水足跡指數(shù)：P磷=G磷干+G磷濕W"（4）

早期研究中，通常以Pigt;1作為污染負荷超標的判斷條件。近年來，Yan等學者基于復雜環(huán)境過程和不確定性分析，進一步提出了更詳細的評價標準（如表1所示）［11］。

2"評價結(jié)果

根據(jù)水利部太湖流域管理局發(fā)布的水資源公報，太湖2011年和2018年的水資源分別為195億m3和231.3億m3。根據(jù)劉濤和許志波等學者對太湖2011年和2018年的大氣沉降調(diào)查數(shù)據(jù)［1213］，結(jié)合第2節(jié)的評價模型，計算太湖2011年和2018年的氮磷大氣干濕沉降灰水足跡分別如表2和表3所示。

如表3所示，從灰水足跡的數(shù)值來看，太湖2011年的總氮灰水足跡為10489億m3，其中干沉降占37%，濕沉降占63%。總磷灰水足跡為18114m3，其中干沉降占75%，濕沉降占25%。

從灰水足跡指數(shù)來看，太湖2011年的總氮灰水足跡指數(shù)為054，屬于“中”級；這表明總氮的大氣沉降負荷雖然沒有超出水體的自凈能力，但是其對于水生生態(tài)系統(tǒng)的威脅不可忽視。太湖2011年的總磷灰水足跡指數(shù)為093，屬于“高”級；這表明總磷的大氣沉降負荷具有超過水體自凈能力的可能，對于水生生態(tài)系統(tǒng)具有較大威脅。

如表3所示，從灰水足跡的數(shù)值來看，太湖2018年的總氮灰水足跡為6418億m3，其中干沉降占41%，濕沉降占59%?？偭谆宜阚E為666m3，其中干沉降占39%，濕沉降占61%。

從灰水足跡指數(shù)來看，太湖2018年總氮和總磷的灰水足跡指數(shù)分別為028和029，均屬于“中”級。這表明該年度氮磷的大氣沉降負荷雖然沒有超出水體的自凈能力，但是其對于水生生態(tài)系統(tǒng)的威脅不可忽視。

總體來看，相比于2011年，2018年氮磷的大氣沉降灰水足跡都有顯著下降。其中總氮的干沉降灰水足跡降低了33%，濕沉降灰水足跡降低了42%，總灰水足跡降低了39%；總磷的干沉降灰水足跡降低了81%，濕沉降灰水足跡降低了10%，總灰水足跡降低了63%。

從灰水足跡的結(jié)構(gòu)來看，相比于2011年，2018年總氮的大氣沉降灰水足跡結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化，均主要受濕沉降的影響。而總磷的大氣沉降灰水足跡結(jié)構(gòu)發(fā)生了你明顯變化，主要影響要素則由干沉降轉(zhuǎn)變?yōu)闈癯两怠?/p>

從灰水足跡指數(shù)來看，總磷的灰水足跡指數(shù)高于總氮，這表明大氣沉降中總磷對太湖水環(huán)境的影響高于總氮。相比于2011年，2018年氮磷的大氣沉降灰水足跡指數(shù)都有顯著下降，這表明大氣沉降造成的污染呈明顯好轉(zhuǎn)趨勢。但需要指出的是，截至2018年，總氮和總磷的灰水足跡指數(shù)仍為“中”級。這表明雖然大氣沉降負荷雖然沒有超出水體的自凈能力，但是其對于水生生態(tài)系統(tǒng)的威脅不可忽視。

3"結(jié)論

太湖2011年的總氮灰水足跡為10489億m3，主要受濕沉降的影響；總磷灰水足跡為18114m3，主要受干沉降的影響?？偟宜阚E指數(shù)為054，屬于“中”級；總磷灰水足跡指數(shù)為093，屬于“高”級。

太湖2018年的總氮灰水足跡為6418億m3，總磷灰水足跡為666m3，均主要受濕沉降的影響?？偟宜阚E指數(shù)為028，總磷灰水足跡指數(shù)為029，均屬于“中”級。

總體來看，總磷的灰水足跡指數(shù)高于總氮，表明大氣沉降中總磷對太湖水環(huán)境的影響高于總氮。相比于2011年，2018年氮磷的大氣沉降灰水足跡指數(shù)都有顯著下降；但截至2018年，總氮和總磷的灰水足跡指數(shù)仍為“中”級。這表明雖然大氣沉降負荷雖然沒有超出水體的自凈能力，但是其對于水生生態(tài)系統(tǒng)的威脅不可忽視。

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