溫州典型地區(qū)大氣氮、磷沉降的城郊差異

廖忠鷺，李 平，商 栩

（溫州醫(yī)科大學(xué)環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院，浙江溫州 325035）

溫州典型地區(qū)大氣氮、磷沉降的城郊差異

廖忠鷺，李 平，商 栩?

（溫州醫(yī)科大學(xué)環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院，浙江溫州 325035）

大氣氮、磷沉降對(duì)地表水氮、磷污染具有重要影響。本研究分別在溫州市區(qū)、近郊和遠(yuǎn)郊山區(qū)采集大氣沉降樣品，分析其大氣氮、磷沉降通量特征。結(jié)果顯示，溫州市區(qū)、近郊、遠(yuǎn)效的總氮月均沉降量分別為4.02，2.76，1.15 kg·hm－2；市區(qū)、近郊、遠(yuǎn)郊的總磷月均沉降量分別為0.065，0.033，0.018 kg·hm－2?？傮w而言，溫州地區(qū)的大氣氮、磷沉降水平在我國(guó)屬中等水平。各指標(biāo)除氨氮外（近郊＞遠(yuǎn)郊＞市區(qū)），月均沉降量均表現(xiàn)為市區(qū)＞近郊＞遠(yuǎn)郊，說(shuō)明溫州地區(qū)氮、磷沉降分布特征與城市特別是人口分布密切相關(guān)。溫州市區(qū)、近郊的氨硝比均遠(yuǎn)＜1，并且市區(qū)＜近郊，而遠(yuǎn)郊接近于1，表明溫州市的氮沉降主要來(lái)源于工業(yè)和交通的化石礦物燃料燃燒，而農(nóng)業(yè)和人、畜排泄物所占比例較少。

大氣沉降；氮；磷；城郊差異；溫州

文獻(xiàn)著錄格式：廖忠鷺，李平，商栩.溫州典型地區(qū)大氣氮、磷沉降的城郊差異［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（1）：123－126.

DOI 10.16178／j.issn.0528?9017.20150140

隨著城市化和工業(yè)化的不斷推進(jìn)，人類活動(dòng)將大量污染物質(zhì)帶入大氣環(huán)境中［1］。Morales等［2］研究指出，大氣沉降對(duì)委內(nèi)瑞拉的馬拉開(kāi)波湖外源氮、磷輸入的貢獻(xiàn)甚至高于該湖周邊排放的污水；Duce［3］的研究則表明河水中（匯入海洋的河流）新輸入的磷大約有10%來(lái)自大氣。在我國(guó)，Zhang［4］的研究顯示有65%的溶解性無(wú)機(jī)氮（DIN）和70%的溶解性無(wú)機(jī)磷（DIP）是通過(guò)大氣濕沉降輸入黃海的。而近年來(lái)的研究進(jìn)一步顯示，大氣干濕沉降每年向黃海輸入的和分別占總陸源（大氣沉降和河流）輸入量的87%，47%和53%［5］；太湖梅梁灣地區(qū)大氣氮、磷沉降分別占環(huán)湖河道年輸入總量的48.8%，46.2%［6］。大氣沉降已成為我國(guó)水環(huán)境中主要的氮、磷輸入來(lái)源之一。

大氣氮、磷沉降不僅存在時(shí)間變化，在空間尺度上也具有差異性。研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)西南部的氮總沉降量高于東北部［7］。在我國(guó)的華北平原地區(qū)，北京的大氣氮素沉降明顯高于山東和河北［8］；在太湖流域，太湖周邊的東部和北部具有最高的氮、磷沉降速率［9］；就全國(guó)范圍而言，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的氮濕沉降高于華北、華南和西北地區(qū)［10］。大氣氮、磷沉降的空間變化反映了不同區(qū)域的沉降化學(xué)特性，對(duì)水陸生態(tài)系統(tǒng)具有重要影響［9］。深入了解不同區(qū)域間大氣氮、磷沉降的差異，既能為控制大氣污染物指明方向，也能為測(cè)算水體不同來(lái)源氮磷污染的貢獻(xiàn)提供依據(jù)。

溫州是浙江省人口最多的典型沿海發(fā)達(dá)城市，工業(yè)生產(chǎn)和城市人口的快速增長(zhǎng)造成了當(dāng)?shù)厮w的嚴(yán)重污染［11］。為了解大氣氮、磷沉降對(duì)溫州地區(qū)不同類型水體的污染貢獻(xiàn)，本研究將溫州市劃分為市區(qū)、近郊及遠(yuǎn)郊山區(qū)3個(gè)區(qū)域，對(duì)大氣沉降污染狀況及其空間差異進(jìn)行初步探析。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

于2013年12月至2014年2月，分別在溫州市區(qū)（一棟7層居民樓樓頂）、近郊（距市中心10 km的高教園區(qū)一棟6層教學(xué)樓樓頂）以及遠(yuǎn)郊（距市區(qū)約80 km的珊溪水庫(kù)近岸一棟3層民房樓頂），采用參考敞口集裝箱式采集方法［12］收集干、濕總沉降。樣品用聚乙烯塑料桶（桶口直徑29.8 cm）收集，設(shè)置兩個(gè)平行樣。采樣桶放置于相對(duì)樓頂?shù)孛娓叨? m的位置，四周開(kāi)闊，無(wú)明顯干擾。采集桶中預(yù)先放入500 mL滴有0.1 mL氯化汞的去離子水，以防止采樣周期內(nèi)水樣中氮、磷元素形態(tài)轉(zhuǎn)化。

1.2 分析方法

各指標(biāo)的月均沉降通量用實(shí)際采樣樣品濃度與實(shí)際采集雨水量求得［14－15］，計(jì)算公式如下：

Fi＝Ci×Q／S／100。

式中，Ci為第i個(gè)樣品中氮、磷含量（mg· L－1），Q為收集到的月平均降雨量，F(xiàn)i為月沉降通量（kg·hm－2），S為桶口的面積（m2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫州地區(qū)大氣沉降分布特征

溫州市區(qū)的TN月均沉降量為4.02 kg·hm－2，近郊為2.76 kg·hm－2，遠(yuǎn)郊為1.15 kg·hm－2；市區(qū)的TP月均沉降量為0.065 kg·hm－2，近郊為0.033 kg·hm－2，遠(yuǎn)郊為0.018 kg·hm－2。與其他地區(qū)的研究結(jié)果相比（表1），溫州市區(qū)的TN月均沉降量處于我國(guó)的中上水平，近郊處于低下水平，遠(yuǎn)郊山區(qū)則在最低水平。但是，溫州上述3個(gè)區(qū)域的氮沉降量均遠(yuǎn)超亞洲和歐洲的平均水平，溫州近郊氮沉降量與美國(guó)加州南部水平相當(dāng)。另外，溫州市區(qū)的TP月均沉降量處于我國(guó)的較高水平，近郊在中等水平，遠(yuǎn)郊則處于中下水平。

表1 不同地區(qū)月均氮、磷沉降通量對(duì)比

總體而言，溫州市總沉降的TN月均沉降量約為2.64 kg·hm－2，TP月均沉降量約為0.039 kg· hm－2。溫州地區(qū)的氮、磷沉降量處于我國(guó)的中等水平，并且氮沉降與美國(guó)加州南部水平相當(dāng)，但是遠(yuǎn)超亞洲和歐洲的水平。

2.2 溫州地區(qū)大氣沉降的城郊差異性

相比于氮沉降，溫州地區(qū)的大氣磷沉降量非常?。▓D2）。TP和的月均沉降量所表現(xiàn)出的城郊差異性特征與TN和相似。由于大氣中磷化合物的溶解度很小，而植物對(duì)磷化合物的吸收性又較高［15］，遠(yuǎn)郊山區(qū)植被覆蓋面廣，人口稀少，因此磷沉降量較低并且其分布特征表現(xiàn)為市區(qū)＞近郊＞遠(yuǎn)郊。

綜上可知，本研究中除氨氮外（近郊＞遠(yuǎn)郊＞市區(qū)），其他各指標(biāo)的月均沉降量均表現(xiàn)出相同的城郊分布特征（市區(qū)＞近郊＞遠(yuǎn)郊），表明溫州地區(qū)的氮、磷沉降分布特征與城市特別是人口分布密切相關(guān)。

2.3 大氣沉降組成

從溫州市的大氣氮、磷沉降組成上看（表2），溫州市區(qū)月均沉降中只占TN的8.3%，占據(jù)65.7%；近郊兩者所占比例分別為18.8%，38.4%；遠(yuǎn)郊則分別為41.7%，44.3%。溫州市區(qū)的月均沉降量占TP的46.1%，近郊占據(jù)75.8%，遠(yuǎn)郊因含量過(guò)低未達(dá)檢出限。這說(shuō)明溫州3個(gè)不同類型區(qū)域的氮沉降成分均以無(wú)機(jī)氮為主；而溫州市區(qū)的磷沉降中以其他形態(tài)的磷占優(yōu)勢(shì)，近郊則以正磷酸鹽為主。

圖1 溫州不同類型區(qū)域的月均氮沉降分布

在工業(yè)發(fā)達(dá)的北美，氮沉降的氨硝比＜1，而在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的美國(guó)中西部和歐洲部分地區(qū)，氮沉降的氨硝比＞1［23］。溫州市區(qū)、近郊的氨硝比均遠(yuǎn)＜1，并且市區(qū)＜近郊，而遠(yuǎn)郊接近1（表2）。與中國(guó)西北、華北平原等地區(qū)均高于1的情況不同［8，24］，這說(shuō)明溫州市的氮沉降來(lái)源于農(nóng)業(yè)和人、畜排泄物所占比例較少，更多的是來(lái)源于工業(yè)和交通的化石礦物燃料燃燒［18］。

圖2 溫州不同類型區(qū)域的月均磷沉降分布

表2 溫州地區(qū)月均沉降中各組分分布

3 小結(jié)

溫州市區(qū)、近郊、遠(yuǎn)郊的TN月均沉降量分別為4.02，2.76，1.15 kg·hm－2，市區(qū)、近郊、遠(yuǎn)郊的TP月均沉降量分別為0.065，0.033，0.018 kg·hm－2?？傮w來(lái)看，溫州市的氮、磷沉降量在我國(guó)屬于中等水平，氮沉降量與美國(guó)加州南部水平相當(dāng)，遠(yuǎn)超亞洲和歐洲的水平。

溫州不同類型區(qū)域的TN月均沉降量均表現(xiàn)為市區(qū)＞近郊＞遠(yuǎn)郊；4的月均沉降量相差不大，表現(xiàn)為近郊略高于遠(yuǎn)郊＞市區(qū)；、TP和的不同區(qū)域沉降特征與TN相類似。溫州地區(qū)的氮、磷沉降分布特征與城市特別是人口分布密切相關(guān)。

溫州不同類型區(qū)域的氮沉降成分均以無(wú)機(jī)氮為主；而溫州市區(qū)的磷沉降中其他形態(tài)的磷占優(yōu)勢(shì)，近郊則以正磷酸鹽為主。

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（責(zé)任編輯：高 峻）

圖5 菜田土壤有效磷分布頻率變化

3 小結(jié)與討論

東陽(yáng)市耕作土壤有效磷含量處于偏上水平，甚至有部分作物土壤磷素表現(xiàn)為過(guò)量累積，如蔬菜田。土壤磷盈余是我國(guó)土壤有效磷變化的主要特征，從1980年到2003年我國(guó)農(nóng)田土壤有效磷增長(zhǎng)約為19 mg·kg－1。東陽(yáng)市耕層土壤磷素累積的原因一方面是磷肥過(guò)量施用［1］；另一方面是環(huán)境磷素來(lái)源多，數(shù)量大。隨著東陽(yáng)市經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)、畜牧業(yè)的發(fā)展以及磷肥施用量的增加，通過(guò)大氣干濕沉降、灌溉水等途徑進(jìn)入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的磷素?cái)?shù)量越來(lái)越大，在實(shí)際生產(chǎn)中卻很少有人注意這部分磷素資源對(duì)土壤供磷和作物營(yíng)養(yǎng)的貢獻(xiàn)。因此，根據(jù)不同作物對(duì)磷元素的需求不同，在施肥中應(yīng)結(jié)合土壤和作物類型合理施用磷肥。

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（責(zé)任編輯：吳益?zhèn)ィ?/p>

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A

0528?9017（2015）01?0123?04

2014?09?30

浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（Y5110069）；溫州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（H20100052，S20100036）

廖忠鷺（1989－），女，在讀碩士研究生，從事環(huán)境污染化學(xué)及生態(tài)學(xué)方面研究工作。E?mail：zhongluliao＠126.com。

商 栩，副教授，博士后，從事環(huán)境污染化學(xué)及生態(tài)學(xué)方面研究工作。E?mail：copepod＠sina.com。