五大连池天然露头泉氮磷污染特征研究

魏晓雪 李月兴 王菁华 方振兴 潘虹 曾颖 杨臣

摘要 [目的]研究五大连池地区30个天然露头泉氮、磷污染特征，为五大连池天然矿泉资源的可持续开发利用和保护提供理论依据。[方法]选择不同环境区域有代表性的30个天然露头泉，分别于枯水期、平水期、丰水期进行样品采集，测定样品中氮、磷等污染物的含量，分析五大连池天然露头泉氮、磷污染特征。[结果] 五大连池地区30个天然露头泉总体受到严重的氮素污染，总氮和硝态氮是主要的氮素污染形式，总磷和氨氮含量较低。[结论]天然露头泉污染主要是由农业面源污染造成的。

關键词 五大连池;露头泉;氮磷污染

中图分类号 X181.3;X522  文献标识码

A  文章编号 0517-6611（2015）03-282-03

Study of Nitrogen and Phosphorus Pollution Characteristics of Wudalianchi Natural Outcrop Springs

WEI Xiaoxue， LI Yuexing， WANG Jinghua et al

（Institute of Volcanoes and Mineral Springs， Heilongjiang Academy of Science， Wudalianchi， Heilongjiang 164155）

Abstract  [Objective] The research aimed to study the characteristics of nitrogen and phosphorus pollution of 30 natural outcrop spring in Wudalianchi， which provides a theoretical basis for the sustainable development and utilization and protection of Wudalianchi natural mineral resources. [Method] Choosing 30 natural outcrop spring representatives in different region， samples were collected in low water period， normal water period， wet period respectively， the content of nitrogen， phosphorus and other contaminants in the samples were determined， the pollution characteristics of nitrogen and phosphorus in Wudalianchi natural outcrop spring were analyzed. [Result] The 30 natural outcrop spring general in Wudalianchi area were seriously polluted by nitrogen， total nitrogen and nitrate nitrogen is the main form of nitrogen pollution， the content of total phosphorus and ammonia nitrogen is low. [Conclusion] The natural outcrop spring polution was mainly caused by agricultural nonpoint source pollution.

Key words  Wudalianchi; Springs; Nitrogen and phosphorus pollution

基金项目 黑龙江省财政基本科研业务费专项。

作者简介 魏晓雪（1982- ），女，黑龙江兰西人，助理研究员，博士，从事环境生态学研究。

收稿日期 20141204

五大连池是我国矿泉水之乡，五大连池矿泉水是世界珍稀资源，特别是五大连池的铁硅质重碳酸钙镁型的矿泉水，享有“神泉”、“圣水”的美誉，和法国的维希矿泉、俄罗斯北高加索矿泉并称为“世界三大冷泉”^[1]。五大连池现有矿泉水生产企业均利用五大连池天然露头矿泉作为水源生产，故五大连池地区天然露头泉的的水质安全具有重要的战略地位。五大连池境内工业较少，居民大多以农业和旅游业为生。五大连池境内耕地面积28万hm²，是黑龙江省麦豆主产区之一，也是全国500个产粮大县之一，大豆种植面积占耕地总面积的70%左右，年平均总产40万t以上。

施肥是补充农田土壤氮、磷元素的主要来源，但土壤氮、磷元素流失也是地表水富营养化的重要因素。不合理施肥或过量施肥导致土壤养分累积对水体污染的问题，已引起不少学者的关注^[2-4]。大量氮、磷累积在土壤中，增加了氮、磷向水体释放的风险性。在降雨条件下，土壤中积累的氮、磷很容易随降雨地表径流流失到地表水系，或随水淋洗到土壤深层，导致地表水富营养化或地下水污染等环境问题^[5]。农村生活污水、养殖畜牧废水的任意排放，也是导致水体中氮磷含量增加的不可忽视的重要因素^[6]。

五大连池水体丰富，天然露头泉是五大连池地区居民及企业重要的饮用水源地，其水质的好坏直接关系到流域内居民的生活质量，也影响当地的生态安全。鉴于目前农田大量存在不合理施肥或过量施肥的现象，笔者分别在2013～2014年的丰、平、枯3个水期对五大连池30个天然露头泉水体中的氮、磷等污染物进行样品采集与分析，开展五大连池地区不同位置的天然露头泉氮磷污染特征的研究，分析引起水质差异原因。该研究对五大连池地区的水质监测和污染治理具有指导作用，为五大连池天然矿泉资源的可持续开发利用和保护提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 采样区概况

五大连池风景区位于黑龙江省中北部，地处小兴安岭山地向松嫩平原的转换地带，地理坐标为126° 00′～126° 26′ E，48° 34′～48° 48′ N。五大连池自然保护区属于寒温带大陆性季风气候区，多年平均降雨量为5143 mm，雨期一般集中在6～8月。全年多西北风，结冰期为10月初至翌年5月初，无霜期为121 d。五大连池自然保护区内的天然出露泉共发现一百多处^[7]。区内大部分泉是源于第四系玄武岩孔洞裂隙潜水的下降泉，只有少部分是受断裂影響而源于深层承压水的上升泉。从整体上看，泉水中阴离子主要以HCO³-占主导地位，阳离子主要为Na+、Ca²⁺、Mg²⁺为主，水化学类型多为HCO³-Na·Ca·Mg型。

1.2 采样点选择及样品采集

选取五大连池自然保护区内不同环境区域有代表性的30个天然露头泉，泉眼名称、位置及环境概况如表1所示。项目在2013年10月、2014年5、8月，分枯水期、平水期、丰水期采集样品3批次。采集水样置于550 ml聚乙烯瓶中，密封后运回实验室立即放入低于4 ℃冰箱中保存并尽快分析。

1.3 试验方法

试验方法参照国家环保总局编制的方法^[8]，总氮用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，硝态氮用酚二磺酸分光光度法比色测定，氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定，总磷用钼酸铵分光光度法测定。

表1 泉眼位置及概况

序号  泉眼名称地理坐标环境描述

1青泉外环路交叉口北修理厂院内126°08.118′ E，48°38.434′ N居民区

2青泉外环路交叉口南河沟西侧126°08.121′ E，48°38.411′ N居民区

3青泉外环路交叉口西北村内126°07.914′ E，48°38.465′ N居民区

4团结永远曲家126°03.572′ E，48°35.572′ N居民区

5团结永远陆家126°03.309′ E，48°35.576′ N居民区

6团结永远村西126°03.189′ E，48°35.613′ N居民区

7团结永安村鱼塘126°02.451′ E，48°35.578′ N居民区

8团结永安村村南126°01.699′ E，48°35.399′ N居民区

9景区西北砖厂西北养殖基地126°07.828′ E，48°40.065′ N居民区

10大连池农场场部加油站北亭子内126°14.046′ E，48°42.994′ N居民区

11龙泉126°09.797′ E，48°37.550′ N居民区

12二龙眼126°07.861′ E，48°38.977′ N居民区

13青石西沟子2号（放牧场）126°05.646′ E，48°36.790′ N农田区

14青石西沟子1号（南北路路西）126°06.345′ E，48°36.709′ N农田区

15青石南01126°07.294′ E，48°36.693′ N农田区

16青石村内126°07.676′ E，48°36.298′ N农田区

17景区西北砖厂西北养殖基地村东126°07.899′ E，48°40.082′ N农田区

18青山窝棚西南01126°23.633′ E，48°36.022′ N农田区

19青山窝棚西南02126°23.566′ E，48°36.047′ N农田区

20合心窝棚126°24.313′ E，48°36.221′ N农田区

21大连池农场场部加油站北亭子路北126°14.050′ E，48°43.001′ N农田区

22大连池农场砖厂东南树林西路北126°16.955′ E，48°42.837′ N农田区

23大连池农场砖厂东南树林东路西126°17.812′ E，48°43.318′ N农田区

24尾山十三连1号126°19.547′ E，48°47.227′ N农田区

25尾山十三连2号126°19.596′ E，48°47.161′ N农田区

26尾山十三连3号126°19.607′ E，48°47.174′ N农田区

27东兴西南800 m126°14.003′ E，48°34.508′ N农田区

28地震台北126°08.146′ E，48°39.519′ N野外区

29青山窝棚126°23.809′ E，48°36.156′ N野外区

30东沟子南道西10 m126°14.741′ E，48°43.860′ N野外区

2 结果与分析

2.1 30个露头泉总氮含量变化

根据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），总氮含量超标严重（图1），平均浓度超过Ⅴ类上限的2～10倍，最大值超出Ⅴ类水质标准10倍之多。不同水期总氮含量变化特征不明显，但最高值均出现在平水期。不同环境的泉眼全氮含量差异也不明显，说明调查的30个天然露头泉均受到不同程度的氮素污染。平水期正是农业生产施用化肥和喷洒农药的时期，降水量虽然不如丰水期丰富，但大量流失的化肥、农药随地表径流进入地下水

系中，使得平水期总氮含量偏高，同时随地下水和地表水循

图1 30个露头泉总氮含量变化