烟台周边地表水中氮磷含量状况调查与分析

2020-02-04王祺斌谭扬

天津农业科学 2020年12期

王祺斌谭扬

摘要：为了研究烟台周边河流地表水的氮磷污染情况，采集河流地表水样品，检测总氮、氨氮和总磷的含量，对检测数据从不同的角度进行了分析。结果表明：参考《地表水环境质量标准GB3838》的规定，新安河水质最优，依次为沁水河、夹河、逛荡河和鱼鸟河;根据地表水中氨氮占总氮的比例，逛荡河氮的污染最重，依次新安河、夹河、沁水河和鱼鸟河;夹河、逛荡河、新安河和鱼鸟河水已达到了氮磷富营养化状态，沁水河达到了氮富营养化状态。本次调查河流中氮的污染重于磷的污染。

关键词：地表水;氨氮;总氮;总磷

中图分类号：X52 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.12.022

Investigation and Analysis of Nitrogen and Phosphorus Content in Surface Water around Yantai in Shandong Province of China

WANG Qibin1，TAN Yang2

（1. Institute of Yantai， China Agricultural University， Yantai， Shandong 264670，China; 2. Yantai Institute of Coastal Zone Reasearch Chinese Academy of Science， Yantai， Shandong 264003， China）

Abstract： In order to study the pollution of river surface water around Yantai， samples of river surface water were collected to detect the contents of total nitrogen， ammonia nitrogen and total phosphorus.Referring to the provisions of "Environmental quality standard for surface water GB3838"， the water quality of Xinan River was the best and followed by Qinshui River， Jia River， Guangdang River and Yuniao River. According to the proportion of ammonia nitrogen in total nitrogen in surface water， the pollution of nitrogen in Guangdang River was the most serious， followed by Xinan River， Jia River， Qinshui River and Yuniao River. Jia River， Guangdang River， Xinan River and Yuniao River had reached the eutrophication of nitrogen and phosphorus.Qinshui River reached the state of nitrogen eutrophication. In this investigation， nitrogen pollution was more serious than phosphorus pollution.

Key words： urface water; ammonia nitrogen; total nitrogen; total phosphorus

地表水污染與富营养化一直是社会各界广泛关注的问题，农业生产中大量施用化肥、工业废水和城市生活污水大量排放于河流，水体中氮、磷的含量增加，河流中的污染物远远超过了水体的净化能力，导致河流污染问题越来越严重，表现在水体营养富集、藻类生物滋生[1-2]，氮、磷元素是造成水体污染和富营养化的主要原因之一。龚小杰[3]研究了流域场镇发展下三峡水库典型入库河流水体碳、氮、磷时空特征及富营养化评价。秦琳[4]采用叶绿素a、总磷、总氮、透明度和生化需氧量5个指标对邛海水体富营养化进行了综合评价，邛海水体为中富营养化程度。阳小兰[5]研究了白洋淀水体氮磷时空分布与富营养化分析，综合营养指数评价结果表明，白洋淀水体总体处于轻度营养化状态，部分区域为中度营养化。谷宇[6]对安庆沿江湿地湖泊水体富营养化进行了综合评价，构建了富营养化模型评价水质。郑剑锋[7]对天津中心城区河网氮磷污染与富营养化特征进行了研究，河网水体氮污染严重，以铵态氮（NH+ 4 -N）为主;磷污染程度较轻，主要形态为磷酸盐（PO3 - 4-P）。白文辉[8]选取天津市中新生态城3个景观水体为研究对象，研究了北方高盐景观水体氮磷时空分布特征及富营养化评价，结果表明水体TN和TP浓度逐月变化显著，水质整体上冬春季优于夏秋季，水体均处于富营养状态。徐永新[9]采集许昌市运粮河水体上、中、下游位置的水样进行检测，发现水体富营养化程度较高，受总氮、硝态氮（NO3-N）、铵态氮（NH3-N）胁迫较大。地表水是人类生活用水的重要来源之一，随着人口数量的增加我国人均水资源数量减少[10]，地表水污染与富营养化容易引发水体中藻类大量滋生、降低水体的透明度、严重缺氧导致鱼虾死亡、引发恶臭等一系列环境问题，产生巨大的危害，严重影响人们的日常生产和生活，同时存在人类日常生活用水的安全隐患，因此在我国保护地表水资源意义重大。本研究采集烟台周边5条河流“夹河、沁水河、逛荡河、新安河、鱼鸟河”的水样进行检测，从不同的角度分析了总氮、氨氮和总磷的含量状况，旨在了解河流地表水中氮、磷的污染和富营养化情况，为采取措施保护地表水资源提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 调查取样

于2018年5月对烟台周边的夹河、沁水河、逛荡河、新安河、鱼鸟河进行调查取样。从每一条河流的源头开始，每500 m取一个样品。采用人工直接采样法进行取样。采集样品的数量，夹河20个、沁水河10个、逛荡河12个、新安河20个、鱼鸟河18个，合计62个。

1.2 检测指标与方法

检测指标为总氮、氨氮、总磷，采用连续流动分析仪测定。

1.3 仪器与试剂

主要仪器为PALL Cascada I 超纯水系统，Panasonic MLS-3751L-PC 立式高压灭菌锅，SEAL AA3流动分析仪。

主要试剂有氨标准液（100 0 mg·L-1），硫酸铵，二氯异氰脲酸钠，氢氧化钠，硝普钠，水杨酸钠，柠檬酸钠;磷标准液（100 0 mg·L-1），丙酮，钼酸铵，酒石酸钾锑，抗坏血酸，磷酸二氢钾，氯化钠，碳酸氢钠，十二烷基硫酸钠，硫酸。

1.4 数据分析

调查分析数据采用Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 河水中氮磷含量状况

调查区域内各条河流中总氮、氨氮和总氮的含量状况见表1。夹河水中总氮的变化幅度为0.509 mg·L-1～10.321 mg·L-1，平均值为2.845 mg·L-1;氨氮的变化幅度为0.009 mg·L-1～0.709 mg·L-1，平均值为0.175 mg·L-1;总磷变化幅度为0.004 mg·L-1～0.433 mg·L-1，平均值为0.058 mg·L-1。

沁水河水中總氮变化幅度为0.598 mg·L-1～3.055 mg·L-1，平均值为1.722 mg·L-1;氨氮变化幅度为0.011 mg·L-1～0.428 mg·L-1，平均值为0.096 mg·L-1;总磷变化幅度为0.008 mg·L-1～0.032 mg·L-1，平均值为0.015 mg·L-1。

逛荡河水中总氮变化幅度为0.308 mg·L-1～9.965 mg·L-1，平均值为5.341 mg·L-1;氨氮变化幅度为0.028 mg·L-1～4.283 mg·L-1，平均值为1.256 mg·L-1;总磷变化幅度为0.070 mg·L-1～0.310 mg·L-1，平均值为0.060 mg·L-1。

新安河水中中总氮变化幅度为0.mg·L-1～2.167 mg·L-1，平均值为0.740 mg·L-1;氨氮变幅度为0.020 mg·L-1～0.210 mg·L-1，平均值为0.084 mg·L-1;总磷变化幅度为0.005 mg·L-1～0.096 mg·L-1，平均值为0.020 mg·L-1。

鱼鸟河水中总氮变化幅度为0.582 mg·L-1～8.668 mg·L-1，平均值为4.515 mg·L-1;氨氮变化幅度为0.019 mg·L-1～26.291 mg·L-1，平均值为3.716 mg·L-1;总磷变化幅度为0.017 mg·L-1～0.824 mg·L-1，平均值为0.360 mg·L-1。

参考国家强制性标准《地表水环境质量标准GB3838》规定，V类地表水（主要是适用于农业用水区及一般景观要求区域）中总氮的标准限值为2 mg·L-1、氨氮为2 mg·L-1、总磷为0.4 mg·L-1，总氮超标的有夹河2.845 mg·L-1、逛荡河5.341 mg·L-1、鱼鸟河4.514 mg·L-1，氨氮超标的有鱼鸟河3.716 mg·L-1，五条河流中总磷的含量在标准限值0.4 mg·L-1以内。综合分析调查河流的水质，新安河最优，依次为沁水河、夹河、逛荡河和鱼鸟河。

2.2 河水中铵氮、总氮比值

相关的研究表明，水体中氨氮占总氮的比例大，水体的污染越重[5-7]。本研究调查的地表水中氨氮占总氮的比例见表2，逛荡河中氨氮占总氮的比例最高为0.235，其次是新安河0.114，夹河、沁水河和鱼鸟河比较低，分别为0.062，0.055和0.053。逛荡河中氨氮占总氮的比例比较大，属氮污染较为严重。

2.3 河水中富营养化评价

河流湖泊富营养化的重要指标是总氮和总磷的含量，总氮的临界值为0.20 mg·L-1、总磷的临界值为0.020 mg·L-1 [11]。由表2可知，所调查的五条河流中，总氮的含量全部超过临界值，夹河、逛荡河、鱼鸟河总磷的含量超过临界值，新安河总磷的含量等于临界值，沁水河总磷的含量低于磷富营养化的临界值。说明夹河、逛荡河、新安河和鱼鸟河水已达到了氮磷富营养化状态，沁水河达到了氮富营养化状态。

2.4 河水中氨氮和总氮相关性分析

相关的研究表明，地表水中氨氮和总氮的含量具有一定的相关性，相关性表现为显著或不显著[11-17]。本次研究河水中氨氮和总氮相关性分析见表3，x表示总氮的含量（mg·L-1），y表示氨氮的含量（mg·L-1）。夹河水中氨氮和总氮的相关系数为0.228、沁水河水为0.233 7、逛荡河水为0.049、新安河水为0.042 4，夹河、沁水河、逛荡河水中氨氮和总氮之间没有相关性;鱼鸟河水氨氮和总氮的相关系数为0.831 9，相关性未达到显著水平。对各条河流中氨氮和总氮进行方差分析，见表4—表8。夹河、沁水河、逛荡河、新安河中氨氮和总氮方差分析的P值<0.01，二者之间差异极显著;鱼鸟河中氨氮和总氮方差分析的P值>0.01，二者之间差异显著。河流中氨氮和总氮含量之间方差分析结果与相关性分析结果一致。

3 讨论与结论

3.1 讨论

氨氮和总氮相关性分析分析表明，夹河、沁水河、逛荡河、新安河水中氨氮和总氮之间没有相关性，鱼鸟河水氨氮和总氮的相关性系数为0.831 9，未达到显著水平，与目前的部分相关研究有所不同，马自伟[11]对某地表水氨氮、总氮监测数据进行分析，丰水期氨氮和总氮的相关系数为0.995 3，枯水期氨氮和总氮的相关系数为0.933 6;许肖云[12]的研究表明，涪江流域遂宁段桂花、老池两个断面的氨氮和总氮的相关系数分别是0.984 3，0.925 5，并分别建立了线性回归方程;李文杰[15]分析了濮阳市监测点地表水氨氮和总氮之间的相关性，相关性与季节有关，相关系数表现为冬季的0.927、春季为0.898、秋季为0.869 5、夏季为0.678;朱剑锋[17]的研究表明，淀普河水体中总氮氨和氨氮的相关性极其显著。本文研究的河流中氨氮和总氮之间没有相关性或相关性不显著，原因有待于进一步研究。

本次调查的河流中氮、磷的污染情况不平衡，氮的污染重于磷的污染。有必要进一步研究各条河流产生氮、磷污染的原因及污染物的源头，以利于相关部门采取相应的预防和治理措施，避免调查区域内河流氮、磷污染的进一步发展，保护地表水资源。

3.2 结论

本文根据调查河流中总氮、氨氮和总磷的含量状况，分析了河流地表水水质、氮磷污染和富营养化情况。参考国家强制性标准《地表水环境质量标准GB3838》规定的V类地表水（主要是适用于农业用水区及一般景观要求区域）中总氮、氨氮和总磷标准限值，调查河流的水质状况表现为，新安河最优，依次为沁水河、夹河、逛荡河和鱼鸟河。根据地表水中氨氮占总氮的比例情况，河水中氮的污染情况为，逛荡河中氨氮占总氮的比例最高，污染最重，依次为新安河、夹河、沁水河、鱼鸟河。河水中氮磷的富营养化情况表现为，夹河、逛荡河、新安河和鱼鸟河水已达到了氮磷富营养化状态，沁水河達到了氮富营养化状态。

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