鐵嶺市河流氮源超標(biāo)原因分析

（遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺112000）

1 問題的提出

鐵嶺境內(nèi)河流較多，遼河干流貫穿南北，流域面積超過100km2的河流有39條，其中遼河一級支流主要有招蘇臺河、二道河、亮子河、寇河、清河、柴河、凡河、中固河等。2008～2014年，河流水質(zhì)有所改善，其COD基本得到控制，但氨氮仍然是河流污染源。河流的水環(huán)境與水生態(tài)問題并沒有從根本上得到解決。

1.1 水環(huán)境質(zhì)量總體有所改善，但個別河流污染依然嚴(yán)重

歷史水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，鐵嶺市河流的水環(huán)境質(zhì)量整體上表現(xiàn)為改善趨勢。2008年以前，主要監(jiān)測斷面水質(zhì)基本為Ⅳ類～劣Ⅴ類，2008～2014年，河流水質(zhì)有所改善，尤其是遼河干流水質(zhì)改善較為明顯。清河、凡河、柴河水質(zhì)一直保持清潔；條子河、小清河和萬泉河的綜合水質(zhì)較差，兩條河流均為劣Ⅴ類，條子河上游斷面的水質(zhì)最差。氨氮是其主要的污染因子。

1.2 污染因子由COD和氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)橐园钡廴緸橹?/h3>

2008年以前鐵嶺市河流的主要污染指標(biāo)為COD和氨氮。2008～2016年，COD污染基本得到控制，而主要污染因子變?yōu)榘钡?。以COD指標(biāo)為例，清河、招蘇臺河、遼河2008年以前，COD濃度很高，基本都在50mg/L以上，最高超標(biāo)倍數(shù)接近10倍；2008年以后COD濃度顯著下降，基本能達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。但是，馬仲河、條子河COD濃度波動很大，近幾年呈現(xiàn)上升趨勢；尤其是在枯水期濃度較高。如條子河，2014年12月份其COD濃度接近150mg/L。遼河、柴河、汎河、清河，近幾年氨氮年均濃度基本能達(dá)到Ⅲ類。目前，無論從招標(biāo)倍數(shù)、超標(biāo)頻次上看，氨氮是目前的主要污染指標(biāo)。以2014年枯水期的現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)為例，52個斷面中，氨氮超標(biāo)的斷面有17個，所占比例為33.3%；CODMn超標(biāo)的斷面只有4個，所占比例為7.8%；總磷超標(biāo)的斷面有11個，所占比例為21.6%。

1.3 河流水質(zhì)的時空差異

氨氮和COD濃度在不同水期的濃度均表現(xiàn)為豐水期＜平水期＜枯水期。水環(huán)境污染較為嚴(yán)重的斷面主要位于城鎮(zhèn)建成區(qū)和農(nóng)業(yè)種植區(qū)。這種水質(zhì)狀況與鐵嶺市土地利用類型有較好的對應(yīng)。亮子河下游河段主要位于開原市，受城市生活和工業(yè)污水污染，水環(huán)境質(zhì)量較差，招蘇臺河上游河段，主要流經(jīng)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)種植區(qū)，水質(zhì)氨氮和總磷濃度相對較高，河流氮來源與河流所處的地理?xiàng)l件也能很好地對應(yīng)。中固河、王河主要流經(jīng)人類活動影響比較大的區(qū)域，河段主要位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村；有些河段在建成區(qū)，氮的主要來源是生活污水和養(yǎng)殖，但有些點(diǎn)位水質(zhì)污染特征與氮來源不能很好的對應(yīng)。清河、凡河、上游河段主要位于農(nóng)業(yè)種植區(qū)和林地，但是氮生活污水和養(yǎng)殖對氮的來源影響也比較大，這種現(xiàn)象表明，整體上鐵嶺市河流受人類活動影響比較大。

2 氮氧同位素河流氮的來源

河流水環(huán)境中氮素具有多源性特點(diǎn)，其來源主要包括降水、大氣沉降、工業(yè)和生活污水、生活垃圾、化學(xué)肥料、牲畜排泄物等。水環(huán)境中不同來源的氮，其穩(wěn)定同位素組成表現(xiàn)出特定范圍，因此成為判識氮素來源的有效指標(biāo)。早期國內(nèi)外多利用δ15N同位素技術(shù)識別水體中氮的來源，但這種方法存在一定缺陷；其突出問題表現(xiàn)為不同來源δ15N值存在重疊，以及硝化反硝化作用等引起的氮同位素分餾。不同來源的硝酸鹽在化學(xué)上不能區(qū)分，其化學(xué)形式均為NO3。但在同位素水平上，NO-3可進(jìn)一步區(qū)分，因不同來源的硝酸鹽其氮、氧同位素值不同。因此，目前國內(nèi)外多采用硝酸鹽中氮、氧雙同位素示蹤法確定水環(huán)境中氮的來源，并且得到了普遍應(yīng)用。

一般來說，人畜排泄物有較高的δ15N，一般介于1%～2%，不含人畜排泄物的工業(yè)和生活污水δ15N，一般為1%。本文對已有文獻(xiàn)中不同硝酸鹽來源中δ15N和δ18O的分布范圍進(jìn)行了匯總，并依此對鐵嶺市河流氮的主要來源進(jìn)行了解析，如表1。

表1 不同硝酸鹽來源對應(yīng)的δ15N、δ18O值 單位：%

研究期間鐵嶺市河流硝態(tài)氮δ15N值的分布范圍為0.8%～2%，平均值為9.7%；δ18O值的分布范圍為-1%～1%，均值為0.18%。對鐵嶺市河流不同水期氮的來源進(jìn)行了分析。整體上，研究區(qū)域內(nèi)河流氮的主要來源為人畜排泄物及工業(yè)和生活污水（不含人畜排泄物污水）。其中，硝酸鹽氮主要來源于人畜排泄物的河流有二道河、小河子河、碾盤河、新開河等11條河流（δ15N分布范圍：1.01%～2.38%， 硝酸鹽氮δ18O分布范圍：-0.99%～1.72%）；硝酸鹽氮主要來源于工業(yè)和生活污水的河流有招蘇臺河、清河、凡河、柴河、馬仲河等8條河流（δ15N分布范圍：0.52%～1.3%，硝酸鹽氮δ18O分布范圍：-0.97%～1.51%）。研究表明，一些河流不同時期氮的主要來源也有所差異。如條子河、小清河等河流在豐水期硝酸鹽氮主要來源于面源排放（尿素和土壤氮），而枯水期則主要來源于點(diǎn)源排放（人畜排泄物、工業(yè)和生活污水），如圖1。

圖1 硝酸鹽氮氧同位素δ值分布

結(jié)合河流斷面水質(zhì)功能目標(biāo)，寇河、清河、碾盤河豐、平、枯3個水期水質(zhì)均為Ⅱ類水質(zhì)，滿足各自水質(zhì)功能要求。小河子河、柴河、凡河、中固河常年水質(zhì)為Ⅲ類水。小清河、條子河、萬泉河全部監(jiān)測斷面均為Ⅴ類和劣Ⅴ類水，氨氮超標(biāo)率100%。其他一些河流，豐、平、枯3個水期水質(zhì)變化較大，枯水期河流氨氮超標(biāo)相對嚴(yán)重。為更清晰地了解鐵嶺市河流主要氮源的污染現(xiàn)狀，對各河流不同水期監(jiān)測斷面主要氮源進(jìn)行了分析，如表2。

表2 鐵嶺市河流主要氮源解析

3 結(jié)語

（1）豐水期，面源與點(diǎn)源排放大致相當(dāng)。工業(yè)和生活污水中氮污染來源占整個氮污染來源比重為41%，人畜排泄物氨污染來源占整個氮污染來源比重為40%，土壤氮污染來源占整個氮污染來源的占比重為19%。

（2）平水期，面源排放略大于點(diǎn)源排放。工業(yè)和生活污水中氮來源占整個氮污染來源比重為40%，人畜排泄物氨污染來源占整個氮污染來源比重為45%，土壤占比重為15%。

（3）枯水期，面源排放多于點(diǎn)源排放。人畜排泄物氨污染來源占整個氮污染來源比重為63%，工業(yè)和生活污水中氮污染來源占整個氮污染來源比重為32%，土壤氮污染來源占整個氮污染來源的比重為5%。

參考文獻(xiàn)：

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