長(zhǎng)沙市城區(qū)周邊地區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮含量及污染狀況評(píng)價(jià)

熊江波，李雁勇，王翠紅，謝紅霞，李洪斌，葉麗麗，王麗慧

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的迅速發(fā)展和人口的快速增長(zhǎng)，土壤面積減少、各種廢棄物大量增多、食物資源供應(yīng)增加、城郊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度和復(fù)種指數(shù)提高等一系列的問(wèn)題日益突出，這些問(wèn)題帶來(lái)的影響在城市周邊地區(qū)更為明顯，表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境受到的威脅正日益加劇。其中，作為人們主要飲用水源之一的地下水水質(zhì)變化受到人們的高度重視。由于硝酸鹽被認(rèn)為是損害人體健康的致癌性、致畸性污染物質(zhì)，故在地下水水質(zhì)指標(biāo)中，硝酸鹽態(tài)氮含量的變化綜合反映了地表水和土壤的污染狀況而備受關(guān)注。國(guó)內(nèi)外許多研究學(xué)者曾就地下水中的硝酸鹽含量，污染狀況及其影響因素進(jìn)行了大量研究報(bào)道[1-5]，研究結(jié)果表明，地下水硝酸鹽的污染與城市化發(fā)展、土地利用變化、人口膨脹等因素有關(guān)[6]。但關(guān)于各大城市周邊地區(qū)地下水硝酸鹽含量的系統(tǒng)研究尚未見(jiàn)有報(bào)道，長(zhǎng)沙市東郊農(nóng)田周?chē)叵滤跛猁}含量?jī)H見(jiàn)王翠紅等[7]人的報(bào)道。項(xiàng)目以長(zhǎng)沙市4個(gè)行政區(qū)周邊地區(qū)地下水為研究對(duì)象，通過(guò)取樣調(diào)查，分析測(cè)定其硝酸鹽含量，研究探討城區(qū)周邊地區(qū)地下水硝酸鹽的含量及其污染狀況，旨在為保護(hù)地下水資源、保護(hù)人體健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試地下水的采取

供試地下水的采樣于2009年5月至8月進(jìn)行，以長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)、雨花區(qū)、岳麓區(qū)和開(kāi)福區(qū)等4個(gè)行政分區(qū)周邊地區(qū)的地下水為研究對(duì)象，根據(jù)各分區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，在全面兼顧的原則上對(duì)采樣地域進(jìn)行挑選，最終定于長(zhǎng)沙市周邊的黃花鎮(zhèn)、東岸鄉(xiāng)、樃犁鎮(zhèn)、黃興鎮(zhèn)、黎托鄉(xiāng)、鴨子鋪、洪西社區(qū)、苗圃、含浦鎮(zhèn)等地。采樣點(diǎn)范圍介于東經(jīng)112°50′～113°10′E、北緯 28°16′～28°06′N(xiāo) 之間，采樣點(diǎn)周邊環(huán)境分為水泥地、地表水、農(nóng)作區(qū)、養(yǎng)殖場(chǎng)以及小型作坊等5種類(lèi)型。從居民家中獲取當(dāng)天抽取的4～40 m深的井水作為供試水樣，采樣的同時(shí)用GPS儀定位。各區(qū)采集的水樣數(shù)分別是芙蓉區(qū)29個(gè)、雨花區(qū)30個(gè)、岳麓區(qū)29個(gè)和開(kāi)福區(qū)27個(gè)。采集分布圖見(jiàn)圖1所示。

圖1 長(zhǎng)沙市城區(qū)周邊地區(qū)地下水樣采樣點(diǎn)分布圖

1.2 測(cè)定方法

采回來(lái)的水樣立即用紫外分光光度法進(jìn)行硝酸鹽態(tài)氮含量的測(cè)定。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

地下水硝酸鹽含量分析綜合參照我國(guó)地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848-93）及生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14848-2006），即我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限定飲用地下水硝酸鹽氮含量不得超過(guò)10 mg/L；地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，將地下水水質(zhì)分為5類(lèi)。

表1 我國(guó)地下水各級(jí)硝酸鹽態(tài)氮標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 長(zhǎng)沙市城區(qū)周邊地下水硝酸鹽態(tài)氮的含量

從總體來(lái)看（見(jiàn)表2），長(zhǎng)沙市周邊地區(qū)的地下水硝酸鹽態(tài)氮含量的平均值為10.02 mg/L。其中，最高值為77.51 mg/L，最小值為0.18 mg/L，最高值為最低值的430倍；各行政分區(qū)中以芙蓉區(qū)的平均含量最高，為13.66 mg/L（地下水硝酸鹽態(tài)氮含量最高的取樣點(diǎn)也在芙蓉區(qū)），雨花區(qū)的次之（11.28 mg/L），開(kāi)福區(qū)和岳麓區(qū)的硝酸鹽態(tài)氮含量較低，分別為7.23 mg/L和6.34 mg/L；各區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮含量的變異系數(shù)均較大，高達(dá)78%以上，其中尤以芙蓉區(qū)和岳麓區(qū)的最大，平均達(dá)102%，這說(shuō)明地下水硝酸鹽態(tài)氮含量可能受多種因素影響。

表2 長(zhǎng)沙市周邊地區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮的含量

2.2 長(zhǎng)沙市城區(qū)周邊地下水硝酸鹽態(tài)氮的污染狀況

參照我國(guó)飲用地下水硝酸鹽含量標(biāo)準(zhǔn)（10 mg/L）可以看出（表2），長(zhǎng)沙市周邊地區(qū)地下水硝酸鹽平均含量略高于標(biāo)準(zhǔn)，在115個(gè)水樣中有40個(gè)超過(guò)國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水樣超標(biāo)率達(dá)35%。各分區(qū)地下水硝酸鹽污染狀況存在一定程度差異，除開(kāi)福區(qū)和岳麓區(qū)外，芙蓉區(qū)和雨花區(qū)地下水硝酸鹽平均含量均超標(biāo)，分別是標(biāo)準(zhǔn)值的1.4和1.1倍。

若參照我國(guó)地下水水質(zhì)的5類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（表3）進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，芙蓉區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮含量達(dá)到國(guó)家Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的不足15%，滿足Ⅰ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的不足5%；雨花區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮含量達(dá)到國(guó)家Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)以上的也不足35%；岳麓區(qū)和開(kāi)福區(qū)有50%以上的地下水樣硝酸鹽態(tài)氮含量滿足國(guó)家Ⅱ類(lèi)以上標(biāo)準(zhǔn)。從所采集水樣的全體來(lái)看，檢測(cè)到的Ⅲ類(lèi)水所占百分比最大（各行政區(qū)3類(lèi)水樣比例均超過(guò)了30%）。其中，以芙蓉區(qū)Ⅲ類(lèi)水所占百分比最大（64.3%）。項(xiàng)目中檢出的V類(lèi)水質(zhì)較少。

表3 長(zhǎng)沙市周邊各區(qū)地下水中硝酸鹽態(tài)氮含量占各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的百分?jǐn)?shù) （%）

若以取水井周邊的地物覆蓋狀況來(lái)分析（表4），可知硝酸鹽態(tài)氮超標(biāo)率以水泥地為取水點(diǎn)的最大（46%），地面水的次之(36%)，其他的如養(yǎng)殖場(chǎng)、農(nóng)作區(qū)和手工作坊的平均超標(biāo)率為30%。

表4 不同功能區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮污染狀況

2.3 污染原因分析

在4個(gè)行政區(qū)中，芙蓉區(qū)污染情況最為嚴(yán)重，其主要可能原因有三：一是該區(qū)地處瀏陽(yáng)河畔，其地下水水質(zhì)受瀏陽(yáng)河污水淋濾作用的影響，硝酸鹽態(tài)氮含量較高；二是該區(qū)小型手工業(yè)比較發(fā)達(dá)，小型手工作坊的污染處理系統(tǒng)不夠完善，作坊排出的污水直接或通過(guò)下滲作用進(jìn)入地下水層；三是該區(qū)是較早的農(nóng)業(yè)集中地，擁有大面積的稻田和蔬菜基地以及養(yǎng)殖場(chǎng)，極大加深了地下水的污染問(wèn)題。同樣，雨花區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早，小型工廠密集，因此地下水硝酸鹽污染情況與芙蓉區(qū)相似。

開(kāi)福區(qū)地下水污染的主要原因?yàn)轲B(yǎng)殖場(chǎng)、農(nóng)作區(qū)密集，含有氮磷的化肥被廣泛地施用，硝酸鹽態(tài)氮隨地表水通過(guò)地表滲透浸入地下水層。導(dǎo)致地下水硝酸鹽態(tài)氮含量偏高，平均值為7.2 mg/L。岳麓區(qū)居民區(qū)密集，又是大學(xué)集中地區(qū)，人口密度大，生活污水的排放是引起地下水硝酸鹽態(tài)氮含量偏高的主要原因。

根據(jù)水井周邊情況分析，以農(nóng)作區(qū)為周邊環(huán)境的水井受污染程度最低，主要是因?yàn)楹?、磷化肥的使用。養(yǎng)殖場(chǎng)、手工作坊及地面水為取水點(diǎn)的地下水硝酸鹽態(tài)氮含量基本相同。

3 結(jié)論

長(zhǎng)沙市城區(qū)周邊地區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮平均含量為10.02±9.90 mg/L；在4大行政分區(qū)中，芙蓉區(qū)、雨花區(qū)、開(kāi)福區(qū)和岳麓區(qū)分別為13.66±14.51 mg/L、11.28±8.88 mg/L、7.23±6.73 mg/L 和 6.34±0.75 mg/L。地下水硝酸鹽態(tài)氮含量的變異系數(shù)均較大，高達(dá)78%以上。

長(zhǎng)沙市城區(qū)周邊地區(qū)115個(gè)水樣中，水樣超標(biāo)率達(dá)35%。各分區(qū)中，除開(kāi)福區(qū)和岳麓區(qū)外，芙蓉區(qū)和雨花區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮平均含量均超標(biāo)，分別是標(biāo)準(zhǔn)值的1.4和1.1倍。

按我國(guó)地下水硝酸鹽態(tài)氮的五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：芙蓉區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮含量達(dá)Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的不足15%，滿足Ⅰ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的不足5%；雨花區(qū)地下水硝酸鹽態(tài)氮含量達(dá)到Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)以上的也不足35%；岳麓區(qū)和開(kāi)福區(qū)有50%以上的地下水硝酸鹽態(tài)氮含量達(dá)到國(guó)家Ⅱ類(lèi)和Ⅰ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有檢測(cè)到Ⅴ類(lèi)級(jí)別水樣。

水井周邊地物覆蓋狀況分析結(jié)果表明：地下水硝酸鹽態(tài)氮超標(biāo)率以是水泥地為取水點(diǎn)的最大（46%），地面水的次之（36%），其他的如養(yǎng)殖場(chǎng)、農(nóng)作區(qū)和手工作坊平均為30%。

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