密云水库周边小流域大气氮磷沉降特征研究

陈海涛，王晓燕，黄静宇，黄洁钰，南 哲，任佳雪

1. 首都师范大学资源环境与旅游学院，北京 100048

2. 首都师范大学首都圈水环境研究中心，北京 100048

3. 南开大学环境科学与工程学院，天津 300350

4. 天津市滨海新区环境创新研究院，天津 300450

随着全球人口增多、工农业活动和化石燃料需求的不断增加，大量氮磷化合物及颗粒物释放到大气中，使得氮磷沉降通量呈逐年递增趋势. 1860—2005年的145 年中，世界人为氮的生产速率增加了12 倍以上[1-2]，且磷通量相比自然本底值也增加了2.5～5倍[3-5]，从而改变了全球氮磷物质循环. 大气氮磷沉降作为环境系统的重要物质来源，一方面对维持陆地生态系统中的植物生产力具有积极的作用[6-7]；另一方面，过量的氮磷沉降会引起一系列生态环境问题[8-9]，如重力作用下，氮磷物质通过大气沉降方式进入陆地或水生生态系统，加剧了河流、湖泊和水库等水体富营养化问题的产生[10-12]. 因此，对于其造成生态环境效应已经引起了国内外学者的广泛关注.

我国对于大气氮磷沉降的研究起步较晚，在过去的20 年中，人为氮排放大大增加了我国的氮沉降[13]，对比1980 年，2005 年NH3排放量(13.7 Tg，以N 计)增加了一倍，NOx排放量(6.0 Tg，以N 计)增加了4倍[14]；关于大气沉降，我国早期主要倾向于农业系统中的氮沉降研究[15]，而磷沉降研究相对较少. 随着我国河流、湖泊、水库等水体水质状况恶化，越来越多的研究开始关注大气沉降(包括氮磷沉降通量、形态、来源及其影响因素等)对水体污染负荷贡献影响研究[16-18]. 已有研究表明，氮磷沉降对于不同区域的水体均有不同程度的贡献，如任加国等[19]通过滇池大气沉降研究，发现滇池大气沉降中总氮(TN)和总磷(TP)的沉降通量分别占河流入湖负荷的6.14%和12.76%；余辉等[20-21]在太湖的研究也表明，大气沉降对湖泊富营养化贡献不容忽视. 在时间变化和空间分布上，大气氮磷通量存在明显差异，如郑丹楠等[22]利用空气质量模型对我国氮沉降特征进行研究，发现我国氮沉降的空间分布具有东高西低的特点，地区间差异明显；卢俊平等[23]对大气沉降通量进行了研究，发现氮磷沉降通量季节性差异显著. 目前，关于大气氮磷沉降对目标水体的污染贡献已有大量研究，尤其在我国南部海洋、沿海地区或较大湖泊等水体中；而大气沉降作为流域非点源污染的重要组成部分，其沉降至地面随径流进入水体过程中产生的污染贡献也应引起足够重视. 如赵婷婷等[24]根据输出系数和入河系数对太湖上游小流域各类污染源进行解析，发现大气沉降是总氮的主要贡献源；王焕晓等[25-26]通过对小流域大气监测研究发现，大气沉降对小流域非点源污染贡献不容忽视，其相关研究亟待进一步加强.

密云水库作为北京经济发展的最大饮用水源地，具有重要的战略地位[27]. 近年来，受人类活动的影响，库区上游流域过多氮素流失进入密云水库[28]，威胁了库区水环境安全，而大气沉降为其潜在影响因素. 在以往密云库区的流域非点源污染监测研究中，大气沉降输出贡献通常会被涵盖在不同土地利用的贡献当中，很少将其分离出来单独考虑. 为进一步明晰大气沉降在流域中的输出贡献及对密云水库的潜在影响，该研究选取密云水库周边土门西沟小流域开展相关工作，通过设置自动降水、降尘自动采样器，分析大气干、湿沉降中不同形态氮磷浓度的逐月和季节性变化及其影响因素，估算大气氮磷沉降对小流域及密云库区的贡献，以期为流域内环境保护管理、推进水污染控制提供科学依据.

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

土门西沟小流域(117°7′E～117°10′E、40°28′N～40°30′N)位于北京市密云县境内的密云水库水源地以东5 km(见图1)，流域内包括北沟、中沟、南沟三条小沟，流域面积约3.49 km2[29-30]. 流域属暖温带大陆性季风气候，区内多年平均降水量约为660 mm，年降水变幅较大，最大降雨量为1 406 mm(1959 年)，最小降雨量为242 mm(1869 年)，而且降水年内分配极不均匀，全年降水量的80%～85%集中在汛期(6—9 月).流域土地利用的主要类型是林地(57.78%，包括生态经济林)、农用地(13.62%)、干果种植园或果园(26.52%)和农村居民用地(2.07%). 主要农作物为玉米、水果、蔬菜、核桃和栗子. 到2019 年底，总人口达到330 人，直接经济收入主要来自农业和林业，即农作物、经济林和果园种植. 自1990 年代以来，它一直是北京市饮用水二级保护区的森林保护示范区，水质达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水平.

图 1 研究区域位置及监测点位分布Fig.1 Location of the study area and distribution of monitoring site

1.2 样品收集与分析方法

该研究于2019 年9 月—2020 年8 月在土门西沟小流域进行大气干湿样品的收集，共采集27 次湿沉降样品(其中2019 年12 月—2020 年2 月均为降雪样品)和12 次干沉降样品. 降水样品采用大气沉降自动采样器(APS-2B，湖南长沙湘蓝科学仪器有限公司)进行收集，采样器配有雨量计传感器，通过安装在大气沉降采样器内部的雨量计记录降水量，与此同时，在监测点位附近安装便携式气象站(Vantage pro2，美国Davis 公司)，获取当地风速、风向等气象数据.其中，大气沉降采样器和便携式气象站均安置在楼房顶部，距离地面约3 m 的位置. 湿沉降样品采集以天为单位，若一天中有几次降水则合并成为一个样品测定，若遇连续几天降雨，则收集前一天18:00 至翌日18:00的降水，即24 h 降水样品作为一个样品进行测定.

干沉降样品采集采用湿法收集，参考Deng 等[31]干沉降收集方法，在采样点设置3 个集尘缸(直径16 cm、高30 cm)，收集平行样，采样时加入500 mL去离子水作为收集液进行干沉降的采集，采样时间为该月份的5 个连续无雨天，采样前将集尘缸和采样容器用体积比为10%的盐酸浸泡24 h，用自来水冲洗，再用去离子水多次荡涤，然后用去离子水振摇，倒置晾干后使用，所有样品采集后尽快完成测定，若不能及时测定，在水样中加入适量氯仿，以防止微生物化学降解，并将其存储在—18 ℃的冰箱中保存，直至完成测定.

分别利用碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法和过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法测定大气干湿沉降样品中的TN 和TP 浓度. 样品通过0.45 μm 微孔滤膜后，均使用FIASTAR 5000 流动注射进样仪(FOSS，丹麦)测定氨氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3—-N)、溶解性有机氮(DON，为TN 与NH4+-N、NO3—-N 的 浓度 差)浓度，采用平行双样测定作为实验室分析精密度的控制手段，最终测试结果取两个结果的平均值，平行双样测定值的精密度和准确度的允许偏差参照标准方法中的水质监测实验室质量控制指标. 根据每月降雨及样品采集次数，计算得到每月多次降雨氮磷浓度平均值及标准偏差.

1.3 大气沉降通量计算

该研究不考虑降尘缸内可能发生的物理化学及生物过程，通过测定采集的湿沉降样品和干沉降样品各指标的浓度，结合降雨数据和集尘缸收集液的体积，计算大气氮磷月沉降通量和年总沉降通量，计算公式如式(1)～(4)所示，其中式(1)(2)计算大气氮磷湿沉降通量，式(3)计算大气沉降干沉降通量，式(4)计算总沉降通量．

式中：Cr表示氮磷某对应组分的月(季、年)均浓度，mg/L；Ci表示第i次雨水样品中的氮磷对应组分浓度，mg/L；Hi表示第i次雨水样品中的降雨量，mm；Fr表示氮磷某组分的月(季、年)湿沉降通量，kg/hm2；Rr表示月(季、年)降雨量，mm；Fd表示氮磷某形态的月(季、年)干沉降通量，kg/hm2；Cd表示观测月集尘缸收集液中氮磷某组分浓度，mg/L；Vd表示每次干沉降采样剩余收集液体积，mL；N表示干沉降收集当月天数，d；S表示集尘缸底面积，m2；105表示单位换算系数；5 表示干沉降月收集天数；F表示氮磷某形态的月(季、年)总沉降通量，kg/hm2. 该研究所有数据统计分析及制图采用OriginPro 2018 和ArcGIS 10.3软件实现.

2 结果与讨论

2.1 气象特征

2019 年9 月—2020 年8 月监测期间，气象站一共观测到有67 次降雨，总降雨量为605.9 mm，其中有42 次日降雨小于5.0 mm，8 次日降雨量为5.0～10.0 mm(小雨)，11 次日降雨量为10.0～25.0 mm(中雨)，6 次日降雨量大于25.0 mm(大雨或暴雨). 从季节上看，降雨分布差异明显，春季(3—5 月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11 月)、冬季(12 月—翌年2 月)降雨量分别为132.1、358.2、84.2、31.4 mm，春夏两季降雨较为集中，占全年降雨量的80.9%，冬季以降雪为主，降雨量较少. 其中，8 月降雨达到最大值，为157.8 mm；1 月份降雨量最少，为3.8 mm. 研究区域年均温度为12.2 ℃，监测期间，月均温度呈先减后增趋势(见图2). 冬季1 月温度最低，夏季6 月温度达到最大值，相对湿度各月份表现不一，年均相对湿度为60.1%，夏季8 月相对湿度全年最高(77.2%)，4 月最低(35.0%).

图 2 土门西沟小流域观测期间降雨量、平均气温和相对湿度的变化Fig.2 Variation of rainfall, average temperature and relative humidity during the observation period in the Tumenxigou small catchment

2.2 大气氮磷湿沉降组分及通量

土门西沟小流域TN 和TP 的湿沉降月通量观测值 介于0.044～8.650 和0.001～0.376 kg/hm2之 间(见图3)，年湿沉降通量分别为19.596 和0.703 kg/hm2，其中，NH4+-N、NO3—-N、DON 年湿沉降通量分别为8.899、7.702、2.917 kg/hm2，NH4+-N 年均沉降通量占氮年沉降通量的45.4%，NO3—-N 和DON 分 别 占39.3%和14.9%，这说明NH4+-N 是氮湿沉降的主要贡献来源. TN 和TP 沉降通量的最高值均出现在7 月，分别为8.650 和0.376 kg/hm2；最低值均出现在1 月，分别为0.044 和0.001 kg/hm2.

图 3 土门西沟小流域氮磷湿沉降通量的月变化Fig.3 Monthly variation of nitrogen and phosphorus fluxes in wet deposition of Tumenxigou small catchment

氮磷湿沉降通量的季节性变化规律明显(见表1)，不同形态的氮与TP 湿沉降通量在季节上的变化具有一致性，均表现为夏季＞春季＞秋季＞冬季，即夏季最高，冬季最低，夏季NH4+-N、NO3—-N、DON、TN 湿沉降通量分别为2.807、2.200、0.341、5.384 kg/hm2，占全年湿沉降通量的48.9%、53.0%、73.4%和54.9%；夏季TP 湿沉降通量为0.545 kg/hm2，占全年湿沉降通量的77.6%.

表 1 土门西沟小流域氮磷湿沉降通量的季节性变化Table 1 Seasonal variation of nitrogen and phosphorus fluxes in wet deposition of Tumenxigou small catchment

2.3 大气氮磷干沉降组分及通量

如图4 所示，土门西沟小流域TN、TP 月沉降通量范围分别为0.364～4.165 和0.023～0.475 kg/hm2，年干沉降通量分别为18.293 和1.249 kg/hm2，氮主要形态(NH4+-N、NO3—-N、DON)的年干沉降通量分别为7.848、7.341、2.847 kg/hm2，其中，NH4+-N 和NO3—-N年沉降通量分别占总沉降通量的42.9%和40.1%. 各月份氮磷干沉降通量随时间的变化表现不同，其中，各形态氮的干沉降通量最高值出现在2 月，最低值出现在9 月；而TP 最大沉降通量出现在8 月，最低值出现在4 月.

从季节上看，各形态氮的干沉降通量总体表现为夏冬季高、春秋季相对较低的特点(见表2)，其中，NH4+-N 的干沉降通量在冬季最高(3.460 kg/hm2)，秋季最低(0.699 kg/hm2)；而NO3—-N 的干沉降通量则在夏季最高(2.665 kg/hm2)，秋季最低(0.686 kg/hm2)；TP干沉降通量表现为夏季(0.614 kg/hm2)＞冬季(0.285 kg/hm2)＞秋季(0.202 kg/hm2)＞春季(0.148 kg/hm2).

2.4 大气氮磷总沉降通量

由图5 可见，氮、磷总沉降通量分别为38.393和1.952 kg/(hm2·a)，氮湿沉降通量和干沉降通量分别为20.099 和18.293 kg/(hm2·a)，分别占总沉降通量的52.35%和47.65%. 磷湿沉降通量和干沉降通量分别为0.703 和1.249 kg/(hm2·a)，分别占总沉降通量的36.02%和63.98%. 从沉降类型上来看，湿沉降以氮沉降为主，干沉降以磷沉降为主，其中，夏季干沉降与湿沉降通量均最高.

图 4 土门西沟小流域氮磷干沉降通量的月变化Fig.4 Monthly variation of nitrogen and phosphorus fluxes in dry deposition of Tumenxigou small catchment

图 5 土门西沟小流域大气氮磷沉降的季节性变化Fig.5 Seasonal variation of atmospheric nitrogen and phosphorus deposition in Tumenxigou small catchment

2.5 大气湿沉降氮磷浓度与通量的影响因素

受大气物理、化学、生物等过程的综合影响[32]，大气湿沉降与降雨量、降雨间隔、温度和人类活动等因素关系密切[8,33-34]. 刘超明等[35]在洞庭湖的研究表明，氮磷湿沉降通量与降雨量呈正相关，而湿沉降氮磷浓度与降雨量呈负相关；Ti 等[11,36]研究发现，除降雨量外，温度、降雨间隔同样影响氮磷湿沉降通量.该研究结果表明，湿沉降NH4+-N、NO3—-N、TN 和TP浓度均与降雨量呈显著负相关(P＜0.05). 其中，夏季湿沉降氮磷浓度最低，主要是由于土门西沟小流域属华北平原的暖温带大陆性季风气候，雨季(6—8 月)暖湿气流长时间向该区提供大量水汽，降雨频率高，气溶胶等离子在空气中存留时间较短导致.

表 2 土门西沟小流域氮磷干沉降通量的季节性变化Table 2 Seasonal variation of nitrogen and phosphorus fluxes in dry deposition of Tumenxigou small catchment

划分不同降雨间隔等级，定义小于5 d 为低降雨间隔，5～15 d 为中降雨间隔，15 d 以上为高降雨间隔.从表3 可以看出，随着降雨间隔增加，湿沉降NO3—-N、TN 浓度呈增加趋势；NH4+-N 在高降雨间隔时，其平均浓度也达到最高值. 这可能是由于降雨间隔的增加，受区域气候、大气雾霾等因素影响，大量含氮颗粒物更易累积，从而导致更高的浓度. 该研究区域12 月进入冬季，12 月—翌年2 月土门西沟小流域几乎无降雨，初春时期(3 月)的降雨事件中，氮磷浓度均呈现较高值. 另外，夏季6 月降雨较少，导致7 月的第一次降雨氮磷浓度也呈现较高值. 而7 月和8 月降雨量较大，降雨间隔短，历经7 月强降雨对空气的淋洗作用，在8 月各形态氮浓度最低.

表 3 不同降雨间隔下湿沉降氮磷的平均浓度Table 3 Average concentration of nitrogen and phosphorus in different rainfall intervals

温度同样也影响湿沉降氮磷浓度，采样期间日均气温介于—13～29.8 ℃之间，该研究将采样期间日均温度划分为3 个等级，分别为10 ℃以下、10～20 ℃和20 ℃以上. 由表4 可以看出，10～20 ℃的氮磷平均浓度均高于10 ℃以下，这说明温度升高更易促进氮磷物质的挥发，从而导致更高的湿沉降浓度；而20 ℃以上，各形态氨浓度较10 ℃和10～20 ℃更低，这主要是因为20 ℃以上采样均分布在夏季，夏季降雨量大，降雨间隔短，虽然温度升高对氮浓度升高有促进作用，但降雨量和降雨间隔是影响大气氮浓度更为重要的因素；而TP 在气温20 ℃以上时浓度最高，这可能是因为夏季温度高，有机磷的矿化作用更为明显导致.

表 4 不同温度下湿沉降氮磷的平均浓度Table 4 Average concentration of nitrogen and phosphorus in different temperature

从大气氮磷湿沉降通量来看，季节性差异明显，表现为夏季＞春季＞秋季＞冬季(见图3)，这表明大气氮磷湿沉降通量与当地土地利用类型和降雨时间分布直接相关，大气中氮主要来源于NH3的挥发和由化石燃料燃烧产生的氮氧化物[37-38]. 土门西沟小流域的土地利用类型主要是林地(经济林)和农田，施肥以尿素和二胺为主，春季、夏季因作物生长需要，施肥量较多，农田化肥中的含氮磷营养盐随高温挥发和扬尘进入大气环境，通过降雨冲刷降落至地面或水域[39]，导致较高的氮磷湿沉降通量. 另外，由雷电作用产生的氮素也是导致湿沉降含氮量偏高的原因之一[40]；而秋季干燥少雨，冬季为休耕期，人类活动氮磷排放量水平偏低，因而氮磷湿沉降通量较低. 降水是大气湿沉降的驱动因子，由图6 可知，降雨量与湿沉降通量具有明显的相关关系，NH4+-N、NO3—-N、TN、TP 的湿沉降通量与月降雨量的相关系数均在0.5 以上(P＜0.05)，表明大气湿沉降通量随着降雨量增加而增加.

2.6 大气氮磷干沉降的影响因素

大气干沉降通量主要受来源方式和气象特征等因素影响，季节性差异显著. 如梁婷等[41]在陕西省的研究发现，氮干沉降通量呈春冬季高、夏秋季低的特点；张晓晶等[42]在沙源区水库的研究表明，TP 沉降通量主要集中在春季和秋季. 这与该研究的结果有所不同，氮磷干沉降总体表现为夏冬季高、春秋季较低的特点. 这是因为夏季时土门西沟小流域主要以农作物为主要收入来源，农业活动频繁，氮磷肥施用相对较多(尿素、二胺为主)，有利于NH3挥发. 另外，夏季辐射强、温度高，有利于NOx氧化生成HNO3，且气态HNO3的干沉降速率显著高于其他含氮污染物[22]，因此夏季NH4+-N 与NO3—-N 干沉降通量较高. 此外，夏季温度高，灰尘中有机质的矿化作用增强可能导致磷干沉降通量变得更高；而在冬季，由于降雨频率低且降雪量小，气溶胶等粒子在空气中的存留时间较长，富集的氮磷营养物质含量较高，在重力作用下，导致氮磷干沉降通量较高. 如在2 月氮历经冬季较长时间的累计，各形态氮的月沉降通量为全年最高，而9 月则由于夏季降雨多，导致干沉降通量最少.

监测期间土门西沟小流域各季节的气象特征(风向、风速)如图7 所示，冬季主导风向为东北(NE)风，风速最大，由于NH3迁移距离较小，在冬季大风天气下，流域周边的耕地、林地、果园极易起尘，引起颗粒物含量剧增，有助于含氮磷颗粒物的运移，增加大气沉降的输入. 另外，冬季周边作物秸秆和居民煤化燃料燃烧也可导致NO3—-N 沉降通量升高. 而夏季主导风向为西南(SW)风，NOx在大气中的迁移距离较长，NO3—-N 浓度最高，这可能与西南方向上北京市汽车尾气排放有关；对于磷而言，其在大气中没有稳定的气相，主要通过风以粉尘的形式进行运输[5,43-44]. 如图8所示，氮浓度与风速并无明显线性关系，而TP 浓度与风速呈线性相关(R2=0.25)，说明风速越大，反而不利于磷的沉降.

图 6 土门西沟小流域氮磷月湿沉降通量与降雨量的相关关系Fig.6 Correlation between monthly wet deposition fluxes of nitrogen and phosphorus and rainfall in the Tumenxigou small catchment

图 7 研究期间监测点不同季节的日均风向风速玫瑰图Fig.7 Rose diagram of daily average wind direction and speed at monitoring site in different seasons during the study period

图 8 土门西沟小流域氮磷干沉降通量与风速的相关关系Fig.8 Correlation between dry deposition fluxes of nitrogen and phosphorus and wind speed in the Tumenxigou small catchment

2.7 该研究结果与其他结果对比

比对研究区域与国内其他地区的沉降通量(见表5)，总体来看，不同区域、不同时间及不同生态系统均有较大的差异. 从全国范围看，土门西沟小流域氮沉降通量位于中等偏下位置，低于南方地区及中东部经济较为发达地区，却高于管控较严格的水源地地区及人类活动较弱地区，与巢湖氮沉降通量较为接近；从区域范围看，土门西沟小流域氮沉降通量低于石匣小流域，究其原因，可能与区域农业活动密集程度、土地利用方式、人类活动、气象因素等的差异有关；对于磷沉降通量而言，土门西沟小流域在全国处于较高位置，这可能是与周边种植的植被类型有关[44]. 由于磷的形态相对稳定，常存在于气溶胶中，且对于水体富营养化有极其重要影响，因而对磷沉降来源需进一步探究.

2.8 大气氮磷沉降对小流域及密云库区贡献估算

根据研究需求，通过问卷及文献调研两种形式对土门西沟小流域展开污染调研，结果表明，土门西沟小流域内不存在点源排放情况，主要污染源来自面源污染，包含农村生活、畜禽养殖以及不同土地利用类型污染的输出. 监测期间土门西沟小流域总人口为330 人，整个流域不存在规模养殖，仅存在少数村民圈养或散养的鸡、鸭、鹅、羊等，数量较少；农药化肥施用方面，肥料中使用最广泛和最多的是二铵和尿素，一般都用二铵作为底肥，尿素作追肥. 流域内土地利用方式主要包含耕地、林地、果园、居民用地四类.采用输出系数法计算各类污染源产生的氮磷负荷量，不同类型污染源的输出系数参考耿润哲等[49-50]在密云流域、张燕等[29,51]在土门西沟的研究成果确定，结果如表6 所示.

表 5 国内不同地区大气氮磷沉降对比Table 5 Comparison of atmosphere deposition in different regions

表 6 不同污染源氮磷输出系数Table 6 Nitrogen and phosphorus output coefficients with different pollution source

采用输入系数法计算面源污染时，大气沉降输出贡献通常会被涵盖在不同土地利用贡献当中，不被单独考虑. 该研究通过监测站点大气氮磷沉降通量结合氮磷入河系数，计算土门西沟小流域大气氮磷输出贡献，将大气沉降贡献从土地利用中分离. 通过参考已有研究[24]结果，该研究取0.10 作为氮素的入河系数.据全国污染源普查数据显示，北方高原山地不同土地利用方式的磷肥料流失系数介于0.003%～0.564%之间[52]，该研究取0.22%. 经计算，农村生活、畜禽养殖、土地利用方式(大气沉降)的氮素贡献量分别为937.20、155.20、3 598.13 kg/a (平 均 值 为1 339.90 kg/a)，磷素贡献量分别为333.3、6.41、43.57 kg/a (平均值为1.50 kg/a). 大气氮沉降贡献仅次于林地，占总氮输出贡献的28.57%，大气磷沉降相对较少，仅占土门西沟小流域磷贡献的0.39%.

由于土门西沟小流域属北京市饮用水二级保护区，面源污染管控严格，人口较少，畜禽养殖量也较少，因此农村生活及畜禽养殖污染贡献较少，而土门西沟小流域及周边地区以农业种植为主，受区域气象因素(降雨量、温度等)影响，很大一部分氮素迁移转化以大气沉降方式进入水体，导致大气沉降占比较高. 另外，由于不同污染源氮贡献量与输出(入河)系数准确性直接相关，入河系数受下垫面、气候气象特征、人类活动等因素影响，均存在较大差异，因而计算贡献量时也会引起一定程度误差；而磷与氮不同，由于磷沉降本身相对较少，且大气磷沉降至地面后，土壤对磷的吸附能力也较强，因此绝大部分的磷通过大气沉降至地面之后被土壤吸收转化，汇入河道的磷相对较少. 若不考虑空间差异性，以土门西沟大气沉降通量估算大气沉降至密云库区的氮磷通量，根据密云水库平均水域面积约为143.56 km2计算，大气氮、磷沉降通量分别为38.393 和1.95 kg/(hm2·a)，预计大气沉降直接落入密云水库TN 和TP 沉降量分别为551.18 和28.02 t.

3 结论

a) 土门西沟小流域氮、磷总沉降通量分别为38.393 和1.952 kg/(hm2·a)，氮干、湿沉降通量分别为18.293 和20.099 kg/(hm2·a)，分别占总沉降通量的47.65%和52.35%，磷干、湿沉降通量分别为1.249和0.703 kg/(hm2·a)，分别占总沉降通量的63.98%和36.02%；氮沉降方式以湿沉降为主，磷沉降方式以干沉降为主.

b) 土门西沟小流域大气氮磷干湿沉降呈现明显的季节性变化特征，对湿沉降通量而言，表现为夏季＞春季＞秋季＞冬季，夏季氮、磷沉降通量分别占全年的54.9%和77.6%；对于干沉降通量而言，氮磷沉降通量呈现夏冬季高、春秋季相对较低的特点.

c) 大气氮磷湿沉降与降雨量、温度、降雨时间间隔等气象因子关系明显，降雨量与大气氮磷湿沉降通量呈正相关，与氮磷浓度呈负相关. 温度升高、降雨时间间隔变长均会使氮磷湿沉降浓度增大；大气氮磷干沉降与物质来源及气象因子(风速、风向)有关，其中风向是影响大气氮磷沉降的重要因子，风速与NH4+-N、NO3—-N、TN 并无明显线性关系，与总磷有明显的负相关关系.

d) 土门西沟小流域大气氮、磷沉降贡献量分别为1 339.90 和1.50 kg/a，分别占小流域氮、磷输出贡献的28.57%和0.39%，若不考虑空间差异性，预计大气沉降直接落入密云水库的TN 和TP 沉降通量分别为551.18 和28.02 t.