張家口市清水河氨氮與總氮相關特征分析

宋鳳芝 郝桂珍 云晉 甄玉飛 徐利

摘要：為了解張家口市清水河流域的水質現狀，在2017年4-11月期間對27個采樣點進行監測，通過實驗分析及數據處理展開對總氮與氨氮的相關特征研究。結果表明，在監測范圍內氨氮與總氮呈現出正相關特征，且總氮與氨氮的比值較集中于5倍以上。整體比值分布表明，從劣Ⅴ類至Ⅰ類水體，總氮與氨氮的比值呈上升趨勢，并且，在不同的監測時間及監測范圍內，不同形態的氮化合物所占比重不同。

關鍵詞：特征分析；總氮；氨氮；比值

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0114-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.066

Analysis of correlation between ammonia nitrogen and total nitrogen in qingshui river， zhangjiakou city

Song Fengzhi， Hao Guizhen， Yun Jin， Zhen Yufei， Xu Li

（School of Energy and Environmental Engineering， Hebei College of Architecture and Civil Engineering， Zhangjiakou Hebei 075000， China）

Abstract ： In order to understand the water quality status of Qingshui River in Zhangjiakou City， 27 sampling sites were monitored during April to November 2017. The characteristics of total nitrogen and ammonia nitrogen were studied through experimental analysis and data processing. The results showed that there was a positive correlation between ammonia nitrogen and total nitrogen in the monitoring range， and the ratio of total nitrogen to ammonia nitrogen was more than 5 times. The overall ratio distribution shows that the ratio of total nitrogen to ammonia nitrogen has been on the rise from inferior class V to class I water bodies， and that different forms of nitrogen compounds account for different proportions during different monitoring times and monitoring ranges.

Keywords： Characteristic analysis；Total nitrogen； Ammonia nitrogen； Ratio

生命周期理論表明：氮、磷是生物體必需的元素，同時也是引起水體富營養化的主要元素[1]。總氮（TN）是硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮與有機氮的總稱，氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮[2]。水中各種形態的含氮化合物并不穩定存在，可以互相轉化[3]。在現行的《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中，尚未對河流總氮環境質量標準做出規定[4]；并且關于清水河水質變化的研究主要集中在總磷和總氮方面，對該流域內氨氮、總氮及其相關特征的研究較少。因此開展對張家口清水河流域總氮與氨氮相關特征研究，總結數據的潛在規律，為改善清水河水質、控制其富營養化提供技術支撐[4]。

1 清水河概況

清水河是河海流域永定河水系上游洋河上的一條較大的支流，發源于崇禮縣樺皮嶺南麓，流經崇禮縣，縱貫張家口市區。清水河上游有西溝、正溝和東溝三條主要支流，流域總面積2380km2，干流全長109km。

清水河流域氣候多樣，氣溫低且溫差大，雨量少而集中，徑流年內分配不均，全年分為豐水期（5-9月）及枯水期（10-次年5月）。

2 氨氮與總氮特征分析

2.1 數據來源

沿張家口市清水河流域選取27個監測斷面（表1），于2017年4-11月進行采樣，每月至少在月初或中旬采樣一次。采樣深度在水面100mm處，使用采樣瓶收集并保存水樣，水樣采集回實驗室后立即進行實驗分析。

2.2 分析方法

總氮分析采用堿性過硫酸鉀紫外分光光度法；氨氮分析采用納氏試劑法。

2.3 氨氮和總氮濃度總特征分析

選擇2017年清水河流域4-11月共324組監測數據，作為樣本數進行統計分析。監測數據中，氨氮濃度范圍為0.025～8.014mg/L，相應總氮濃度范圍為0.102～22.076mg/L。以《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）進行評價，用氨氮值單項判別水質類別，并形成成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ類水質共6組樣本數據，分別統計每組水質類別中對應的總氮濃度范圍及其分位數、中位值）。結果表明，隨著水質類別遞增，總氮濃度呈現增加趨勢，氨氮與總氮呈現出正相關特征。

2.4 總氮與氨氮濃度比值規律分析

假設K=總氮/氨氮，根據324組監測數據計算出K值，并對其進行統計分析。

2.4.1 比值區間分析

對總氮與氨氮濃度比值區間進行統計分析（表2）。

分析表明，清水河流域總氮與氨氮的比值較集中于5倍以上，其中總氮與氨氮的比值在>20倍之間所占的比例最大（28.09%），在0～10倍之間樣本累計百分比超過一半（51.54%）。總氮與氨氮比值數據的中間值為9.7倍，從總體上反映了總氮與氨氮的數值關系。

2.4.2 不同水質類別比值分析

用氨氮值進行水質類別劃分，按水質類別統計總氮與氨氮比值（表3）。

結果表明，劣Ⅴ類水體比值主要分布在1～2倍之間，而Ⅰ類水體比值主要分布在大于10倍范圍內。整體看來，從劣Ⅴ類至Ⅰ類水體，總氮與氨氮的比值呈上升趨勢，該現象說明，對于嚴重污染水體，K值較小，氨氮形態氮化合物所占比重較高；對于輕污染水體，K值較大，其他形態的氮化合物所占比重較高。

3 結論

在監測范圍內，氨氮與總氮呈現出正相關特征；總氮與氨氮的比值分析表明，清水河流域總氮與氨氮的比值較集中于5倍以上，總氮與氨氮比值數據的中間值為9.7倍。

在5-7月份和8-10月份，K值主要分布在0～5倍和10倍以上范圍內。

在源頭至把圖灣，氨氮是主要的氮形態；在把圖灣之后，其他形態的氮化合物是主要的氮形態。

參考文獻

[1]孟偉，于濤，鄭丙輝等.黃河流域氮磷營養鹽動態特征及主要影響因素[J].環境科學學報，2007，27（12）：2046-2051.

[2]夏青，張旭輝.水質標準手冊[M].北京：中國環境科學出版社，1990.150-152.

[3]環境保護部.水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[M].北京：中國環境科學出版社，2012.1-8.

[4]張濤，胡冠九，范清華等.太湖入湖河流總氮與氨氮相關性特征分析研究[J].環境科學與管理，2015，40（2）：21-23.

收稿日期：2018-04-24

作者簡介：宋鳳芝（1994-），女，在讀研究生，研究方向為水污染控制。