煙臺(tái)周邊地表水中氮磷含量狀況調(diào)查與分析

王祺斌 譚揚(yáng)

摘? ? 要：為了研究煙臺(tái)周邊河流地表水的氮磷污染情況，采集河流地表水樣品，檢測(cè)總氮、氨氮和總磷的含量，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)從不同的角度進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838》的規(guī)定，新安河水質(zhì)最優(yōu)，依次為沁水河、夾河、逛蕩河和魚(yú)鳥(niǎo)河;根據(jù)地表水中氨氮占總氮的比例，逛蕩河氮的污染最重，依次新安河、夾河、沁水河和魚(yú)鳥(niǎo)河;夾河、逛蕩河、新安河和魚(yú)鳥(niǎo)河水已達(dá)到了氮磷富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，沁水河達(dá)到了氮富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。本次調(diào)查河流中氮的污染重于磷的污染。

關(guān)鍵詞：地表水;氨氮;總氮;總磷

中圖分類號(hào)：X52? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? DOI 編碼：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

地表水污染與富營(yíng)養(yǎng)化一直是社會(huì)各界廣泛關(guān)注的問(wèn)題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量施用化肥、工業(yè)廢水和城市生活污水大量排放于河流，水體中氮、磷的含量增加，河流中的污染物遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了水體的凈化能力，導(dǎo)致河流污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，表現(xiàn)在水體營(yíng)養(yǎng)富集、藻類生物滋生[1-2]，氮、磷元素是造成水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一。龔小杰[3]研究了流域場(chǎng)鎮(zhèn)發(fā)展下三峽水庫(kù)典型入庫(kù)河流水體碳、氮、磷時(shí)空特征及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)。秦琳[4]采用葉綠素a、總磷、總氮、透明度和生化需氧量5個(gè)指標(biāo)對(duì)邛海水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，邛海水體為中富營(yíng)養(yǎng)化程度。陽(yáng)小蘭[5]研究了白洋淀水體氮磷時(shí)空分布與富營(yíng)養(yǎng)化分析，綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，白洋淀水體總體處于輕度營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，部分區(qū)域?yàn)橹卸葼I(yíng)養(yǎng)化。谷宇[6]對(duì)安慶沿江濕地湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，構(gòu)建了富營(yíng)養(yǎng)化模型評(píng)價(jià)水質(zhì)。鄭劍鋒[7]對(duì)天津中心城區(qū)河網(wǎng)氮磷污染與富營(yíng)養(yǎng)化特征進(jìn)行了研究，河網(wǎng)水體氮污染嚴(yán)重，以銨態(tài)氮（NH+ 4 -N）為主;磷污染程度較輕，主要形態(tài)為磷酸鹽（PO3 -? 4-P）。白文輝[8]選取天津市中新生態(tài)城3個(gè)景觀水體為研究對(duì)象，研究了北方高鹽景觀水體氮磷時(shí)空分布特征及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，結(jié)果表明水體TN和TP濃度逐月變化顯著，水質(zhì)整體上冬春季優(yōu)于夏秋季，水體均處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。徐永新[9]采集許昌市運(yùn)糧河水體上、中、下游位置的水樣進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度較高，受總氮、硝態(tài)氮（NO3-N）、銨態(tài)氮（NH3-N）脅迫較大。地表水是人類生活用水的重要來(lái)源之一，隨著人口數(shù)量的增加我國(guó)人均水資源數(shù)量減少[10]，地表水污染與富營(yíng)養(yǎng)化容易引發(fā)水體中藻類大量滋生、降低水體的透明度、嚴(yán)重缺氧導(dǎo)致魚(yú)蝦死亡、引發(fā)惡臭等一系列環(huán)境問(wèn)題，產(chǎn)生巨大的危害，嚴(yán)重影響人們的日常生產(chǎn)和生活，同時(shí)存在人類日常生活用水的安全隱患，因此在我國(guó)保護(hù)地表水資源意義重大。本研究采集煙臺(tái)周邊5條河流“夾河、沁水河、逛蕩河、新安河、魚(yú)鳥(niǎo)河”的水樣進(jìn)行檢測(cè)，從不同的角度分析了總氮、氨氮和總磷的含量狀況，旨在了解河流地表水中氮、磷的污染和富營(yíng)養(yǎng)化情況，為采取措施保護(hù)地表水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查取樣

于2018年5月對(duì)煙臺(tái)周邊的夾河、沁水河、逛蕩河、新安河、魚(yú)鳥(niǎo)河進(jìn)行調(diào)查取樣。從每一條河流的源頭開(kāi)始，每500 m取一個(gè)樣品。采用人工直接采樣法進(jìn)行取樣。采集樣品的數(shù)量，夾河20個(gè)、沁水河10個(gè)、逛蕩河12個(gè)、新安河20個(gè)、魚(yú)鳥(niǎo)河18個(gè)，合計(jì)62個(gè)。

1.2 檢測(cè)指標(biāo)與方法

檢測(cè)指標(biāo)為總氮、氨氮、總磷，采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.3 儀器與試劑

主要儀器為PALL Cascada I 超純水系統(tǒng)，Panasonic MLS-3751L-PC 立式高壓滅菌鍋，SEAL AA3流動(dòng)分析儀。

主要試劑有氨標(biāo)準(zhǔn)液（100 0 mg·L-1），硫酸銨，二氯異氰脲酸鈉，氫氧化鈉，硝普鈉，水楊酸鈉，檸檬酸鈉;磷標(biāo)準(zhǔn)液（100 0 mg·L-1），丙酮，鉬酸銨，酒石酸鉀銻，抗壞血酸，磷酸二氫鉀，氯化鈉，碳酸氫鈉，十二烷基硫酸鈉，硫酸 。

1.4 數(shù)據(jù)分析

調(diào)查分析數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 河水中氮磷含量狀況

調(diào)查區(qū)域內(nèi)各條河流中總氮、氨氮和總氮的含量狀況見(jiàn)表1。夾河水中總氮的變化幅度為0.509 mg·L-1～10.321 mg·L-1，平均值為2.845 mg·L-1;氨氮的變化幅度為0.009 mg·L-1～0.709 mg·L-1，平均值為0.175 mg·L-1;總磷變化幅度為0.004 mg·L-1～0.433 mg·L-1，平均值為0.058 mg·L-1。

沁水河水中總氮變化幅度為0.598 mg·L-1～3.055 mg·L-1，平均值為1.722 mg·L-1;氨氮變化幅度為0.011 mg·L-1～0.428 mg·L-1，平均值為0.096 mg·L-1;總磷變化幅度為0.008 mg·L-1～0.032 mg·L-1，平均值為0.015 mg·L-1。

逛蕩河水中總氮變化幅度為0.308 mg·L-1～9.965 mg·L-1，平均值為5.341 mg·L-1;氨氮變化幅度為0.028 mg·L-1～4.283 mg·L-1，平均值為1.256 mg·L-1;總磷變化幅度為0.070 mg·L-1～0.310 mg·L-1，平均值為0.060 mg·L-1。

新安河水中中總氮變化幅度為0.mg·L-1～2.167 mg·L-1，平均值為0.740 mg·L-1;氨氮變幅度為0.020 mg·L-1～0.210 mg·L-1，平均值為0.084 mg·L-1;總磷變化幅度為0.005 mg·L-1～0.096 mg·L-1，平均值為0.020 mg·L-1。

魚(yú)鳥(niǎo)河水中總氮變化幅度為0.582 mg·L-1～8.668 mg·L-1，平均值為4.515 mg·L-1;氨氮變化幅度為0.019 mg·L-1～26.291 mg·L-1，平均值為3.716 mg·L-1;總磷變化幅度為0.017 mg·L-1～0.824 mg·L-1，平均值為0.360 mg·L-1。

參考國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838》規(guī)定，V類地表水（主要是適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求區(qū)域）中總氮的標(biāo)準(zhǔn)限值為2 mg·L-1、氨氮為2 mg·L-1、總磷為0.4 mg·L-1，總氮超標(biāo)的有夾河2.845 mg·L-1、逛蕩河5.341 mg·L-1、魚(yú)鳥(niǎo)河4.514 mg·L-1，氨氮超標(biāo)的有魚(yú)鳥(niǎo)河3.716 mg·L-1，五條河流中總磷的含量在標(biāo)準(zhǔn)限值0.4 mg·L-1以內(nèi)。綜合分析調(diào)查河流的水質(zhì)，新安河最優(yōu)，依次為沁水河、夾河、逛蕩河和魚(yú)鳥(niǎo)河。

2.2 河水中銨氮、 總氮比值

相關(guān)的研究表明，水體中氨氮占總氮的比例大，水體的污染越重[5-7]。本研究調(diào)查的地表水中氨氮占總氮的比例見(jiàn)表2，逛蕩河中氨氮占總氮的比例最高為0.235，其次是新安河0.114，夾河、沁水河和魚(yú)鳥(niǎo)河比較低，分別為0.062，0.055和0.053。逛蕩河中氨氮占總氮的比例比較大，屬氮污染較為嚴(yán)重。

2.3 河水中富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

河流湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)是總氮和總磷的含量，總氮的臨界值為0.20 mg·L-1、總磷的臨界值為0.020 mg·L-1 [11]。由表2可知，所調(diào)查的五條河流中，總氮的含量全部超過(guò)臨界值，夾河、逛蕩河、魚(yú)鳥(niǎo)河總磷的含量超過(guò)臨界值，新安河總磷的含量等于臨界值，沁水河總磷的含量低于磷富營(yíng)養(yǎng)化的臨界值。說(shuō)明夾河、逛蕩河、新安河和魚(yú)鳥(niǎo)河水已達(dá)到了氮磷富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，沁水河達(dá)到了氮富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

2.4 河水中氨氮和總氮相關(guān)性分析

相關(guān)的研究表明，地表水中氨氮和總氮的含量具有一定的相關(guān)性，相關(guān)性表現(xiàn)為顯著或不顯著[11-17]。本次研究河水中氨氮和總氮相關(guān)性分析見(jiàn)表3，x表示總氮的含量（mg·L-1），y表示氨氮的含量（mg·L-1）。夾河水中氨氮和總氮的相關(guān)系數(shù)為0.228、沁水河水為0.233 7、逛蕩河水為0.049、新安河水為0.042 4，夾河、沁水河、逛蕩河水中氨氮和總氮之間沒(méi)有相關(guān)性;魚(yú)鳥(niǎo)河水氨氮和總氮的相關(guān)系數(shù)為0.831 9，相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。對(duì)各條河流中氨氮和總氮進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表4—表8。夾河、沁水河、逛蕩河、新安河中氨氮和總氮方差分析的P值<0.01，二者之間差異極顯著;魚(yú)鳥(niǎo)河中氨氮和總氮方差分析的P值>0.01，二者之間差異顯著。河流中氨氮和總氮含量之間方差分析結(jié)果與相關(guān)性分析結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

氨氮和總氮相關(guān)性分析分析表明，夾河、沁水河、逛蕩河、新安河水中氨氮和總氮之間沒(méi)有相關(guān)性，魚(yú)鳥(niǎo)河水氨氮和總氮的相關(guān)性系數(shù)為0.831 9，未達(dá)到顯著水平，與目前的部分相關(guān)研究有所不同，馬自偉[11]對(duì)某地表水氨氮、總氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，豐水期氨氮和總氮的相關(guān)系數(shù)為0.995 3，枯水期氨氮和總氮的相關(guān)系數(shù)為0.933 6;許肖云[12]的研究表明，涪江流域遂寧段桂花、老池兩個(gè)斷面的氨氮和總氮的相關(guān)系數(shù)分別是0.984 3，0.925 5，并分別建立了線性回歸方程;李文杰[15]分析了濮陽(yáng)市監(jiān)測(cè)點(diǎn)地表水氨氮和總氮之間的相關(guān)性，相關(guān)性與季節(jié)有關(guān)，相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為冬季的0.927、春季為0.898、秋季為0.869 5、夏季為0.678;朱劍鋒[17]的研究表明，淀普河水體中總氮氨和氨氮的相關(guān)性極其顯著。本文研究的河流中氨氮和總氮之間沒(méi)有相關(guān)性或相關(guān)性不顯著，原因有待于進(jìn)一步研究。

本次調(diào)查的河流中氮、磷的污染情況不平衡，氮的污染重于磷的污染。有必要進(jìn)一步研究各條河流產(chǎn)生氮、磷污染的原因及污染物的源頭，以利于相關(guān)部門采取相應(yīng)的預(yù)防和治理措施，避免調(diào)查區(qū)域內(nèi)河流氮、磷污染的進(jìn)一步發(fā)展，保護(hù)地表水資源。

3.2 結(jié) 論

本文根據(jù)調(diào)查河流中總氮、氨氮和總磷的含量狀況，分析了河流地表水水質(zhì)、氮磷污染和富營(yíng)養(yǎng)化情況。參考國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838》規(guī)定的V類地表水（主要是適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求區(qū)域）中總氮、氨氮和總磷標(biāo)準(zhǔn)限值，調(diào)查河流的水質(zhì)狀況表現(xiàn)為，新安河最優(yōu)，依次為沁水河、夾河、逛蕩河和魚(yú)鳥(niǎo)河。根據(jù)地表水中氨氮占總氮的比例情況，河水中氮的污染情況為，逛蕩河中氨氮占總氮的比例最高，污染最重，依次為新安河、夾河、沁水河、魚(yú)鳥(niǎo)河。河水中氮磷的富營(yíng)養(yǎng)化情況表現(xiàn)為，夾河、逛蕩河、新安河和魚(yú)鳥(niǎo)河水已達(dá)到了氮磷富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，沁水河達(dá)到了氮富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

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