金华市小型封闭水体氮污染特征

2016-10-26周星莹王天阳王志刚赵振方祝嫣媛夏新新盛雨凡

广东微量元素科学 2016年9期

关键词：居住用地工业用地金华市

周星莹　王天阳　王志刚　赵振方　祝嫣媛　夏新新　盛雨凡

(浙江师范大学，浙江　金华　321004)

金华市小型封闭水体氮污染特征

周星莹王天阳*王志刚赵振方祝嫣媛夏新新盛雨凡

(浙江师范大学，浙江金华321004)

氮污染；小型封闭水体；土地利用类型；来源分析

城市水体是城市环境的重要组成要素，不仅具有供给城市用水的功能，而且在客观上也发挥着一定的景观娱乐功能，具有不可替代的作用[1]。随着城镇化进程的加快，生产生活过程中产生的大量污水，导致了许多城市地表水体发生了严重的污染问题。国内外学者针对河流、湖泊的氮污染问题已经开展了一系列相关研究。Philippe Maillard等[2]用统计法研究了非点源污染对巴西的Velhas河的影响，发现在陆地肥料使用量与水体的浑浊度、氮含量及大肠杆菌之间存在很强的相关性。SCHEREN等[3]研究了位于东非的Victoria湖的污染来源情况，发现排入湖水中大约90%的磷和94%的氮来自大气的沉降作用和土壤的淋溶作用。沈志良等[4]关于长江总氮和有机氮的分布变化与迁移研究，则发现长江水中各种形态氮的枯水期浓度明显高于丰水期，支流明显高于干流；总无机氮是长江水中氮的主要存在形式，而溶解态的无机氮又是无机氮的主要存在形式，并且认为长江水中氮主要来自于面源污染。邢光熹等[5]通过对太湖地区水体氮的污染源和反硝化作用进行研究，报告了地处太湖流域中心地带的苏州和无锡地区水体氮污染和农田氮有向太湖水体迁移特征。综合已有的研究，国内外学者针对大型河流、湖泊的氮污染研究较多，而对城市小型封闭水体氮污染的研究较少。因此，本文以金华市小型封闭水体为研究对象，通过分析其氮污染的空间分异特征和来源，弥补该方面研究的不足，以期为城市水体周围土地利用的科学规划和从源头上控制城市水体氮的输入提供参考。

1　材料与方法

1.1研究区概况

金华(28°32′～29°41′N ，119°14′～120°46′30″E)位于浙江省中部，地处金衢盆地东段，为浙中丘陵盆地，地势南北高、中部低。金华属中亚热带季风气候，四季分明，年温适中，年平均气温为17.5 ℃，热量资源丰富，大于10 ℃的有效积温5 500 ℃左右，降雨量较为充沛，年总降雨量平均为1 424 mm，且雨热同期。金华市二环以内主要地表水体有婺江及其支流，共有大大小小20余个城市封闭水体。本文选择以金华市二环以内城市小型封闭水体为研究对象，选取12个具有代表性的水体作为观测点。

1.2样品采集与处理

通过卫星遥感图像和实地调查，根据周围土地利用状况及水体主要利用方式，将金华城市小型封闭水体划分为林地水体、耕地水体、水产养殖水体、景观水体、居住用地水体、工业用地水体6种类型的水体。选择了12个小型封闭水体作为研究对象，其中，林地水体2个，耕地水体3个，水产养殖水体2个，景观水体2个，居住用地水体2个，工业用地水体1个。采样时段为2015年4月25日至10月13日，间隔一个月采集一次水样。样品采集使用250 mL聚氯乙烯塑料瓶，采集距水面0.2 m的水样，当天带回测定氮浓度，分析前对略带浑浊的水样进行过滤。采样的同时，通过访谈，向附近居民了解水体周围土地利用现状，并进行记录。

1.3样品分析方法

2　结果分析

2.1水体氮污染的总体状况

监测结果表明，金华市区内各类小型封闭水体的TN质量浓度在8.768～10.706 mg/L之间，平均值为9.478 mg/L。根据我国地表水水质标准，Ⅴ类水的TN限值为2 mg/L，本研究中各类型水体的TN浓度均超出这一限值。此外，国际上一般认为水体总氮质量浓度 0.2 mg/L为湖泊富营养化的发生浓度[7]，金华市各类小型封闭水体的TN浓度远高于该标准，属严重富营养化。金华市内林地水体、耕地水体、水产养殖水体、居住用地水体、工业用地水体、景观水体的TN质量浓度范围分别为：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。通过对各类型水体的TN浓度进行方差分析(取α=0.05)可知，各类型水体之间的氮浓度存在显著差异。将金华市区各类型水体的TN平均质量浓度绘制成柱状图，见图1，从图1中可见，耕地和居住用地水体的TN浓度均较高，其平均质量浓度分别为10.706 mg/L和10.214 mg/L；而水产养殖和工业用地水体的TN浓度相对较低，平均质量浓度分别为8.768 mg/L和8.902 mg/L。各类型水体的TN平均含量从大到小排列规律如下：耕地水体,居住用地水体,景观水体,林地水体,工业用地水体,水产养殖水体。

综上所述，金华市小型封闭水体的TN质量浓度平均值为9.478 mg/L，表明其氮污染十分严重；其中耕地和居住用地水体的氮污染最严重，而水产养殖和工业用地水体的氮污染则相对较小。

2.2不同类型水体氮元素赋存形态

除DIN之外，水体中有机氮的主要存在形式为DON。金华市小型封闭水体中的DON平均质量浓度为4.020 mg/L，将各类型水体的DON平均质量浓度绘制成柱状图(图4)可知，景观水体的DON质量浓度最高，为6.540 mg/L；居住用地水体最低，为1.874 mg/L；其余各类型水体均在3.85 mg/L左右，差异较小。

图1　不同水体的TN浓度

图2　不同水体的-N浓度

图3　不同水体的浓度

图4　不同水体的DON浓度

3　讨　论

3.1金华市不同类型水体氮污染来源解析

景观水体的DON质量浓度高达6.540 mg/L，占该类水体总氮的71.0%。有研究表明，森林生态系统中的DON主要来源于新近凋落物和土壤腐殖质。在降水过程中，水流通过林冠层和枯枝落叶层后使DON浓度显著增加[10]。景观水体周围的植被覆盖率高，水体中还种植了具有观赏功能的水生植物，DON的来源十分丰富，因此周围植被凋落物的分解可能是导致景观水体的DON浓度高于其他水体的原因。

3.2水体中氮元素不同赋存形态的相关关系

4　结　论

本研究通过监测林地水体、耕地水体、水产养殖水体、景观水体、居住用地水体、工业用地水体6种类型城市小型封闭水体的氮污染状况，得出以下结论：

(1)金华市小型封闭水体中的总氮质量浓度均高于8 mg/L，显示其氮污染十分严重，各类型水体的TN浓度从大到小依次为耕地水体、居住用地水体、景观水体、林地水体、工业用地水体、水产养殖水体。

(4)金华市小型封闭水体的氮污染来源有农业有机肥、生活污水及人畜排泄物、植被凋落物的分解。

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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)