松華壩水源區(qū)牧羊河氮、磷分布特征研究

馮曉月 王克勤 華錦欣 曹鴻景

摘要：指出了牧羊河是云南省昆明市松華壩水庫的一條重要支流，其水質(zhì)的情況直接關(guān)系到松華壩水庫水質(zhì)的好壞，意義重大。以昆明松華壩水源區(qū)邑者小流域內(nèi)牧羊河上、中、下游為對(duì)象，研究了三者氮、磷隨時(shí)間空間的分布特征，以及成因。研究結(jié)果表明：總氮、氨氮、硝氮、總磷的濃度隨上游、中游、下游的順序依次遞增，磷酸根濃度沒有明顯分布規(guī)律；雨季內(nèi)，總氮的濃度隨時(shí)間推移程增加趨勢，氨氮、硝氮、總磷、磷酸根的濃度隨時(shí)間推移程增加后降低的趨勢，并在在7月份左右達(dá)到極值；造成以上原因是由于降雨形成坡耕地土壤養(yǎng)分流失和人為活動(dòng)導(dǎo)致。

關(guān)鍵詞：牧羊河；氮；磷；分布

中圖分類號(hào)：S157.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10003204

1 引言

農(nóng)業(yè)面源污染主要是指由于土壤的擾動(dòng)而引起農(nóng)田中的土粒、氮、磷、農(nóng)藥及其他有機(jī)或無機(jī)污染物質(zhì)，在降雨或灌溉過程中，借助農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏等途徑而大量地進(jìn)入水體 [1]。一些調(diào)查資料表明，輸入我國許多湖泊等水體的污染物大約有50% 以上來自農(nóng)業(yè)面源污染[2]。在對(duì)滇池、太湖、巢湖、三峽庫區(qū)等流域的研究中，工業(yè)廢水對(duì)總氮、總磷的貢獻(xiàn)率僅占10%～16%，來自農(nóng)田的氮和磷等養(yǎng)分是導(dǎo)致這些水體富營養(yǎng)化的主要原因[3]。農(nóng)業(yè)面源污染也是世界范圍內(nèi)地表水和地下水污染的主要來源，約12%水污染是由農(nóng)業(yè)面源污染引起的[4]。Simth 等研究表明，地表水體中氮磷質(zhì)量濃度的來源主要是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[5]。梁濤等的研究表明：氮磷流失的90% 以上是通過泥沙帶走的 [6]。還有研究表明：磷主要是由懸浮固體運(yùn)輸，在徑流中的輸出量更大[7]。而在少量或無侵蝕發(fā)生的土地利用類型中，徑流是養(yǎng)分流失的主要途徑，氮、磷以液態(tài)形式隨地表徑流遷移[8，9]。

松華壩水源保護(hù)區(qū)是昆明最重要的飲用水源地，也是滇池水體交換的重要水源。牧羊河作為昆明松華壩水庫的一條重要支流，其水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到松華壩水庫的水質(zhì)。通過對(duì)牧羊河水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，能提供有關(guān)牧羊河水質(zhì)的直觀情況；對(duì)于其分布特征的研究，能提供不同河段的水質(zhì)狀況，進(jìn)而對(duì)于人們分析造成水質(zhì)差異的原因提供條件。

2 研究地概況

項(xiàng)目試驗(yàn)地位于松華壩水源保護(hù)區(qū)迤者小流域，屬于迤者村委會(huì)范圍，地處東經(jīng) 102°45′35″～102°50′05″，北緯 25°13′20″～25°17′00″。小流域年內(nèi)降水布極為不均，5～10月為雨季，降雨量占全年的87.5%，11月到次年4月為旱季，降雨量僅占全年的12.5%。具有夏秋多雨，冬春干旱的特點(diǎn)。十年一遇3～6 h降雨量61.2 mm，24 h降雨量91.5 mm。

3 研究方法

3.1 取樣地點(diǎn)布設(shè)

該項(xiàng)目試驗(yàn)地選取松華壩水源保護(hù)區(qū)的迤者小流域，該流域位于嵩明縣白邑鄉(xiāng)西南部，屬于迤者村委會(huì)范圍。小流域呈不規(guī)則方形，南長6.7 km，東西寬6.6 km，土地總面積21.56 km ，地勢總體西高東南低，平均海拔2200 m（圖1）。

3.2 樣品和數(shù)據(jù)的采集包括

3.2.1 水樣取樣

每月選取一次典型降雨停止后取樣，分別取逸者小流域牧羊河上、中、下游水樣。取測養(yǎng)分含量的水樣（分析樣）三瓶（500 mL）。

3.2.2 徑流水樣指標(biāo)測定

總氮：堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法氨氮，納氏試劑比色法。

硝氮：苯磺酸消解分光光度法。

總磷：過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法。

磷酸根：鉬酸銨分光光度法。

3.2.3 數(shù)據(jù)處理分析

利用Microsoft Excel、SPSS和多元統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。該研究采用野外監(jiān)測的研究方法。對(duì)野外的試驗(yàn)地進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)以室內(nèi)試驗(yàn)作為補(bǔ)充，從而保證研究數(shù)據(jù)的可靠性和全面性。

4 結(jié)果分析

4.1 不同河段得到各項(xiàng)指標(biāo)的空間分布特征

牧羊河上、中、下游總氮濃度觀測數(shù)據(jù)如表1 所示。通過觀察可知，牧羊河上、中、下游總氮濃度呈牧上>牧中>牧下的分布規(guī)律。剛剛進(jìn)入雨季時(shí)，總氮濃度較低，隨雨季的深入，總氮濃度逐漸增加，并在10月達(dá)到極值，極值為5.62188 mg/L。

牧羊河上、中、下游硝態(tài)氮濃度觀測數(shù)據(jù)如表2 所示。通過觀察可知，牧羊河上、中、下游總氮濃度呈牧上>牧中>牧下的分布規(guī)律。剛剛進(jìn)入雨季時(shí)，總氮濃度較低，隨雨季的深入，總氮濃度逐漸增加，隨后逐漸降低。

牧羊河上、中、下游總磷濃度觀測數(shù)據(jù)如表3所示。通過觀察可知，牧羊河上、中、下游總氮濃度呈牧上>牧中>牧下的分布規(guī)律。剛剛進(jìn)入雨季時(shí)，總氮濃度較低，隨雨季的深入，總氮濃度逐漸增加，隨后逐漸降低?？傮w上，總磷濃度較低。

牧羊河上、中、下游磷酸根濃度觀測數(shù)據(jù)如表4 所示。通過觀察可知，牧羊河上、中、下游總氮濃度較低，但無明顯的規(guī)律。

牧羊河上、中、下游銨態(tài)氮濃度觀測數(shù)據(jù)如表5 所示。通過觀察可知，牧羊河上、中、下游總氮濃度呈牧上>牧中>牧下的分布規(guī)律。剛剛進(jìn)入雨季時(shí)，總氮濃度較低，隨雨季的深入，總氮濃度逐漸增加，隨后逐漸降低。

總體上，總氮、氨氮、硝氮、總磷的濃度隨上游、中游、下游的順序遞增，磷酸根濃度沒有明顯分布規(guī)律。

4.2 不同河段得到各項(xiàng)指標(biāo)的時(shí)間分布特征

根據(jù)圖2 可知，進(jìn)入雨季并隨著雨季的深入，總氮濃度呈現(xiàn)逐漸上升的規(guī)律，并且上、中、下游都在10月達(dá)到最大值。

4.3 總氮、氨氮、硝氮、總磷、磷酸根濃度隨時(shí)、空分布規(guī)律成因分析

（1）總氮、氨氮、硝氮、總磷、磷酸根的濃度隨上游、中游、下游的順序依次遞增。其主要原因：牧羊河的支流在旱季幾乎沒有流量，進(jìn)入雨季，產(chǎn)生流量，并將人為活動(dòng)產(chǎn)生的污染物帶入牧羊河，造成牧羊河氮、磷元素濃度的增加。由于雨季降雨，產(chǎn)生坡面徑流，使土壤養(yǎng)分流失進(jìn)入牧羊河。根據(jù)圖1牧羊河上中下游取樣點(diǎn)布設(shè)圖可知，在上游、中游取樣點(diǎn)的下游，分別有一個(gè)（共兩個(gè)）支流會(huì)入口，所以造成了濃度上游<中游<下游的現(xiàn)象。

（2）雨季內(nèi)，總氮的濃度隨時(shí)間推移呈增加趨勢，氨氮、硝氮、總磷、磷酸根的濃度隨時(shí)間推移程增加后降低的趨勢，在7～8月份達(dá)到極值。其主要原因：剛進(jìn)入雨季，降雨量較小，匯入牧羊河的支流流量較小，沒有過多將人為活動(dòng)產(chǎn)生的面源污染物帶入牧羊河，由于降雨產(chǎn)生的坡面徑流量較小，很少將土壤養(yǎng)分帶入支流，這是雨季前期總氮、氨氮、硝氮、總磷、磷酸根的濃度較小的原因。隨著降雨量的增大，坡面徑流量增加，導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分的流失更多，支流流量增加，人為活動(dòng)而產(chǎn)生面源污染物被帶入各個(gè)支流，導(dǎo)致支流內(nèi)氮、磷等元素的增加。隨著雨季的結(jié)束，降雨量減少，坡面徑流量的減少是造成支流、牧羊河主干流量減少的主要原因，坡面徑流量的減少也造成了隨坡面流失的土壤養(yǎng)分減少，牧羊河總氮、氨氮、硝氮、總磷、磷酸根的濃度逐漸減小。

5 討論

根據(jù)總氮、氨氮、硝氮、總磷、磷酸根濃度隨時(shí)、空分布規(guī)律，可以制定有效的措施，降低牧羊河內(nèi)氮、磷等元素的濃度含量?？梢詼p少由于人為活動(dòng)造成的面源污染物排入支流溝道，如集中收集和處理生活污水、垃圾等措施，可以很大程度上降低氮、磷濃度。針對(duì)由于坡面徑流流失的土壤養(yǎng)分，可以采取一定的水保措施，如等高水平反坡階、等高植物籬等措施。

通過對(duì)牧羊河水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，能為人們提供有關(guān)牧羊河水質(zhì)的直觀情況，對(duì)于其分布特征的研究，能為人們提供不同河段的水質(zhì)狀況，進(jìn)而給分析造成水質(zhì)差異的原因提供條件。此外，有助于人們了解水源區(qū)水質(zhì)對(duì)于水庫的重要影響，還可以為松華壩水源區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染控制和水源保護(hù)及改善周邊環(huán)境提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]

王亞娟，楊亞娟，安國春.水土保持在農(nóng)業(yè)面源污染防治中的作用[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2007（5）：35～36.

[2]金相燦.湖泊富營養(yǎng)化控制和管理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：52～86.

[3]張瑞國，王克勤，陳奇伯，等. 昆明市松華壩水源區(qū)不同利用類型坡地氮素輸移規(guī)律研究[J].水土保持研究， 2009，16（1）：48～50.

[4]Dennis L， corw in. Non-point pollution modeling based on GIS[J].Soil and Water Conservation，1998（1）：75～88.

[5]張 宇. 滇池沿岸臺(tái)地水土流失特征與控制對(duì)策析[J]. 云南環(huán)境科學(xué)，2006，25（1）：31～34.

[6]梁 濤，張秀梅，章 申，等.西苕溪流域不同土地類型下氮元素輸移過程[J].地理學(xué)報(bào)，2002，54（4）：389～396.

[7]李慶逵.現(xiàn)代磷肥研究的進(jìn)展[J].土壤學(xué)進(jìn)展，1986（2）：1～7.

[8]朱兆良，文啟孝.中國土壤氮素[M].江蘇：科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

[9] 張水銘， 馬杏法，汪祖強(qiáng).農(nóng)田排水中磷素對(duì)蘇南太湖水系的污染[J].環(huán)境科學(xué)，1993，14（6）：24～29.

[10]金相燦. 湖泊富營養(yǎng)化控制和管理技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：52～86.