千島湖大氣氮磷干濕沉降特征及周年入庫負荷

朱夢圓，程新良，朱可嘉，趙星辰,4，王鐵森，鄒 偉，許 海,4，史鵬程,4，施 坤,4，朱廣偉,4*

1. 中國科學院南京地理與湖泊研究所，湖泊與環(huán)境國家重點實驗室，江蘇 南京 210008

2. 杭州市淳安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，浙江 杭州 311700

3. 浙江華普環(huán)境科技有限公司，浙江 杭州 310030

4. 中國科學院大學，北京 100049

大氣氮沉降是氮元素地球化學循環(huán)的重要通道，主要指大氣中的活性氮通過降水(濕沉降)或降塵(干沉降)遷移到陸地和水體生態(tài)系統(tǒng)中的過程. 隨著化學肥料使用、化石燃料燃燒及汽車尾氣排放等人類活動的不斷加劇，人為排放的活性氮急劇增加，使得空氣氮濃度增加，大氣氮沉降量也隨之增加. Liu等[1]利用我國大氣沉降觀測數(shù)據(jù)的估算結果顯示，我國年均大氣氮沉降量從1980年的13.2 kg/hm2升至2010年的21.1 kg/hm2，增加了近60%. 與氮不同，磷的氣態(tài)含量極低，因此大氣磷沉降在數(shù)十年前并不被重視，但由于土地利用方式、農業(yè)活動等改變，部分地區(qū)大氣磷沉降量也呈增加趨勢[2-4].

大氣氮磷等營養(yǎng)鹽沉降量的增加會對陸地和水體生態(tài)系統(tǒng)產生重要影響[5-7]，尤其是會加劇湖庫水體富營養(yǎng)化以及由此衍生藍藻水華暴發(fā)、浮游植物群落結構改變等問題. 從不同湖庫營養(yǎng)鹽輸入結果看，大氣氮磷沉降是許多湖庫重要的營養(yǎng)鹽來源，大氣沉降在水體營養(yǎng)鹽輸入中的貢獻率差異很大，且波動明顯. 加拿大Simcoe湖大氣磷沉降對湖體TP輸入的貢獻率高達50%[8]；大型富營養(yǎng)化湖泊-太湖、巢湖的大氣TN沉降分別占河道氮負荷的48.8%和39.61%，大氣TP沉降分別占河道磷負荷的46.2%和7.69%[9-11]；通江湖泊-鄱陽湖、洞庭湖的人為氮輸入量中大氣沉降分別占9%和18.8%[12-13]；大型水庫-三峽水庫、丹江口水庫大氣氮沉降占庫區(qū)氮總輸入量的2.7%和10.82%[14-15]；洱海2020年湖面大氣TN濕沉降約占流域農業(yè)面源氮排放量的6.18%[16]；撫仙湖、陽宗海、烏梁素海大氣營養(yǎng)鹽對營養(yǎng)鹽輸入的影響不明顯[17-19]. 除增加營養(yǎng)鹽外，大氣氮磷沉降還會改變水體氮磷比，轉換水體生態(tài)營養(yǎng)限制模式等[20-21].大氣氮沉降量通常遠高于磷，大氣氮沉降增加可能會驅動浮游植物生長從氮限制到磷限制的轉變[2]，而有些地區(qū)大氣磷沉降量逐漸增加，則會降低水體氮磷比，促進藍藻水華的發(fā)生[3].

千島湖(即新安江水庫)位于浙皖山區(qū)中部，是我國首批15個水質良好湖泊之一，2019年成為杭州市千萬人口的飲用水水源地. 近年來，千島湖出現(xiàn)營養(yǎng)鹽含量增加、浮游植物異常增殖等現(xiàn)象[22-23]，亟需厘清千島湖水體營養(yǎng)鹽來源，以制定科學合理的富營養(yǎng)化治理方案. 目前已有研究通過高頻監(jiān)測、模型模擬等方法估算了千島湖營養(yǎng)鹽輸入情況[24-26]，但對于千島湖大氣氮、磷沉降量及其對湖體貢獻的研究還較少. 繆今典等[27]基于淳安縣統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，通過人類活動凈氮輸入模型(NANI)估算出千島湖流域2008-2017年大氣氮沉降對人類活動凈氮輸入的貢獻率為36.4%～38.4%，且呈不斷增加趨勢，因此，千島湖大氣營養(yǎng)鹽沉降的問題值得關注. 該研究通過千島湖不同區(qū)域大氣氮、磷沉降的周年監(jiān)測，獲取其大氣氮、磷沉降的時空變化特征及全年沉降量，估算大氣沉降對庫體營養(yǎng)鹽輸入的貢獻，以期為千島湖水質管理提供科學依據(jù).

1 材料與方法

1.1 采樣點設置

千島湖位于杭州市淳安縣，水面面積573.33 km2，匯水區(qū)跨浙皖兩省，其中60%位于上游黃山地區(qū). 淳安屬于縣城，按照《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版)》規(guī)定，設置1個大氣沉降樣品采集點，設于杭州市淳安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站大樓屋頂，該文簡稱“淳安縣城監(jiān)測點”；同時在千島湖街口(浙皖交界處)另設置1個大氣沉降樣品采集點，設于街口水環(huán)境質量國控斷面臨岸的常規(guī)監(jiān)測站工作用房屋頂，該文簡稱“街口監(jiān)測點”. 淳安縣城監(jiān)測點周邊土地利用以建設用地、水體為主，街口監(jiān)測點周邊土地利用以林地、耕地為主，兩個監(jiān)測點相隔40 km左右.

1.2 樣品采集與分析

2020年11月-2021年10月，分別以濕沉降缸和干沉降缸采集大氣濕沉降和干沉降樣品. 沉降缸放置前以稀鹽酸、蒸餾水清洗. 每次降雨后收集濕沉降缸內雨水作為濕沉降樣品，記錄每次降雨日期與降雨量；干沉降缸事先加入適量純凈水，并于每月底收集干沉降缸內樣品，記錄干沉降缸內樣品體積與收集日期. 沉降缸重新放置前再次清洗. 沉降樣品收集后及時送至實驗室，測定TN、TP和氨氮(NH3-N)濃度，其中，TN濃度以堿性過硫酸鉀消解后紫外分光光度法測定，TP濃度以鉬酸銨分光光度法測定，NH3-N濃度在原水樣過0.45 μm的Whatman GF/C膜后以納氏試劑分光光度法測定.

1.3 大氣氮、磷沉降量計算方法

不考慮降塵缸內可能發(fā)生的物理、化學和生物過程，根據(jù)降塵缸內收液量、降雨量和樣品濃度等計算大氣氮、磷沉降量，其中，濕沉降量計算方法：

式中：Fw為營養(yǎng)鹽的濕沉降量，kg/(km2·月)；Ci為當月第i次采集濕沉降樣品的營養(yǎng)鹽濃度，mg/L；hi為第i次采集濕沉降樣品記錄的降雨量，mm；n為采樣次數(shù).

營養(yǎng)鹽的干沉降量計算方法：

式中：Fd為營養(yǎng)鹽的干沉降量，kg/(km2·月)；c為當月干沉降樣品的營養(yǎng)鹽濃度，mg/L；V為干沉降樣品采集時干沉降缸中水樣體積，L；f為干沉降采樣時間折算系數(shù)，即當月實際采樣小時數(shù)與月均小時數(shù)(730 h)之比；A為干沉降缸截面積，m2.

2 結果與分析

2.1 大氣TN沉降量

千島湖街口監(jiān)測點大氣TN沉降量為1 774.83 kg/(km2·a)，其 中TN干 沉 降 量 為147.30 kg/(km2·a)，TN濕沉降量為1 627.53 kg/(km2·a)；淳安縣城監(jiān)測點全年大氣TN沉降量為1 799.73 kg/(km2·a)，其中TN干沉降量為223.60 kg/(km2·a)，TN濕沉降量為1 576.13 kg/(km2·a). 千島湖大氣TN沉降以濕沉降為主，街口和淳安縣城監(jiān)測點TN濕沉降量占總沉降量的比例分別達到92%和88%.

千島湖大氣TN沉降量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化特征，總沉降量與濕沉降量變化基本一致，整體呈“冬低夏高”的趨勢，與降雨量關系密切(見圖1). 街口和淳安縣城監(jiān)測點大氣TN干沉降量的季節(jié)性差異均較小，TN濕沉降量的季節(jié)性差異較大，街口監(jiān)測點春夏季大氣TN沉降量是冬季的10倍以上，淳安縣城監(jiān)測點春夏季大氣TN沉降量是冬季的近20倍. 從空間差異看，街口監(jiān)測點大氣TN濕沉降量比淳安縣城監(jiān)測點略高，TN濕沉降量占總沉降量的比例也更高，但街口監(jiān)測點TN干沉降量是淳安縣城監(jiān)測點的2/3左右，總體而言，淳安縣城監(jiān)測點大氣TN沉降量略高于街口監(jiān)測點.

2.2 大氣NH3-N沉降量

圖 1 千島湖大氣TN沉降量和降雨量的逐月變化Fig.1 Monthly change of atmospheric TN deposition and precipitation in Qiandaohu Reservoir

街口監(jiān)測點大氣NH3-N沉降量為678.84 kg/(km2·a)，其中NH3-N干沉降量為60.81 kg/(km2·a)，NH3-N濕沉降量為618.03 kg/(km2·a)；淳安縣城監(jiān)測點大氣NH3-N沉降量為539.06 kg/(km2·a)，其中NH3-N 干沉降量為87.45 kg/(km2·a)，NH3-N濕沉降量為 451.61 kg/(km2·a). 由圖2可見，千島湖大氣NH3-N沉降也以濕沉降為主，街口和淳安縣城監(jiān)測點大氣NH3-N濕沉降量占總沉降量的比例分別為91%和84%. 考慮到干沉降缸放置1個月期間沉降樣品中可能發(fā)生的NH3-N與硝態(tài)氮(NO3-N)等氮形態(tài)轉換問題，大氣NH3-N干沉降量可能略有低估.

圖 2 千島湖大氣NH3-N沉降量和降雨量的逐月變化Fig.2 Monthly change of atmospheric NH3-N deposition and precipitation in Qiandaohu Reservoir

千島湖大氣NH3-N沉降也呈現(xiàn)顯著的季節(jié)性變化特征，僅在部分降雨期出現(xiàn)大氣NH3-N沉降量高值，且總沉降量和濕沉降量變化趨勢一致. 街口和淳安縣城監(jiān)測點大氣NH3-N干沉降量全年均較低，NH3-N濕沉降量季節(jié)性差異較大，街口監(jiān)測點6月大氣NH3-N濕沉降量是其余月份的數(shù)倍至數(shù)10倍，淳安縣城監(jiān)測點也是在3-6月較高，其余月份均較低. 從空間差異看，街口監(jiān)測點大氣NH3-N沉降量比淳安縣城監(jiān)測點高，尤其是NH3-N濕沉降量比淳安縣城監(jiān)測點高1/3，街口監(jiān)測點大氣NH3-N沉降量占TN沉降量的比例(38%)也高于淳安縣城監(jiān)測點(30%). 總體而言，街口監(jiān)測點大氣NH3-N沉降量顯著升高的發(fā)生時間比淳安縣城監(jiān)測點早，且沉降量最大值接近淳安縣城監(jiān)測點最大值的2倍.

2.3 大氣TP沉降量

街口監(jiān)測點大氣TP沉降量為34.64 kg/(km2·a)，其中TP干沉降量為16.34 kg/(km2·a)，TP濕沉降量為18.30 kg/(km2·a)；淳安縣城監(jiān)測點大氣TP沉降量為34.11 kg/(km2·a)，其中TP干沉降量為20.50 kg/(km2·a)，TP濕沉降量為13.61 kg/(km2·a). 與TN不同，兩個監(jiān)測點大氣TP沉降的干、濕占比呈現(xiàn)較大差異，街口監(jiān)測點大氣TP濕沉降量占總沉降量的比例(53%)略高，淳安縣城監(jiān)測點大氣TP干沉降量占總沉降量的比例(60%)較高.

兩個監(jiān)測點大氣TP沉降量的季節(jié)性變化趨勢也有差異. 如圖3所示，街口監(jiān)測點5-6月出現(xiàn)明顯高值，其余月份總沉降量較為均衡，5-6月TP沉降量是其余月份的2～6倍，TP干沉降量和濕沉降量呈“此消彼長”的趨勢，TP濕沉降量“冬低夏高”，TP干沉降量則在冬季較高；淳安縣城監(jiān)測點全年大氣TP沉降量較均衡，5-6月稍高，季節(jié)性差異比街口監(jiān)測點小，TP干沉降和濕沉降量“此消彼長”的現(xiàn)象更明顯.

從空間差異看，街口監(jiān)測點大氣TP濕沉降量比淳安縣城監(jiān)測點高1/4，但TP干沉降量比其低1/5，總體而言街口監(jiān)測點大氣TP總沉降量略高. 兩個監(jiān)測點大氣TP沉降的空間差異比TN沉降大，這與大氣中氮、磷的形態(tài)不同有關. 空氣中的活性氮多為可溶性的，極易隨風進行長距離輸移，因此即使兩地相隔40 km，大氣氮沉降的季節(jié)性變化趨勢仍然接近.但是空氣中的磷多為顆粒態(tài)[28]，受重力影響很快發(fā)生沉降，因此耕地較多的街口就比耕地較少的淳安縣城在施肥季的大氣TP濕沉降量高得多，而淳安縣城因人類活動造成的大氣TP干沉降增加也未經輸移已沉降，因此兩地大氣磷沉降差異較大.

2.4 大氣氮磷沉降對千島湖的入庫負荷貢獻

圖 3 千島湖大氣TP沉降量和降雨量的逐月變化Fig.3 Monthly change of atmospheric TP deposition and precipitation in Qiandaohu Reservoir

基于街口和淳安縣城2個監(jiān)測點的大氣TN、TP沉降量平均值，估算千島湖大氣TN、TP干濕沉降入湖負荷，大氣TN沉降負荷估算為1 041.98 t/a，其中TN干沉降負荷為108.12 t/a，TN濕沉降負荷為933.87 t/a；大氣TP沉降負荷估算為20.04 t/a，其中TP干沉降負荷為10.74 t/a，TP濕沉降負荷為9.30 t/a.大氣TN、TP沉降負荷在季節(jié)上整體均呈“豐水季高、枯水季低”的特征(見圖4). 由于街口和淳安縣城監(jiān)測點各自可代表的千島湖流域區(qū)域具有一定不確定性，因此以這2個監(jiān)測點的平均值數(shù)據(jù)來估算千島湖的大氣沉降負荷可能存在偏差. 張倚銘等運用新安江模型計算了千島湖25條主要入湖河流2011-2016年的營養(yǎng)鹽輸入量，其中，河流輸入TN、TP年均值分別為11 117.49、241.51 t/a[25]，據(jù)此計算得到千島湖大氣TN、TP沉降負荷分別約為河流入庫負荷的9.4%、8.3%.

圖 4 千島湖逐月大氣TN、TP沉降負荷Fig.4 Monthly atmospheric TN and TP load in Qiandaohu Reservoir

3 討論

3.1 人類活動對千島湖大氣氮磷干濕沉降的影響

自工業(yè)革命以來，農業(yè)、工業(yè)、交通等人為活動排放的活性氮成為大氣中活性氮的主要來源，特別是農業(yè)上大量使用合成化肥、城市中汽車尾氣排放等，使得氮排放大幅增加[28-29]. 大氣磷沉降以往并未受到重視，但同樣隨著磷肥施用量的增加和林地面積的減少，大氣中揚塵等顆粒物中磷含量逐漸升高[30-31]，使得大氣磷沉降的風險增加. 因此，人類活動對大氣氮磷沉降的影響很大. 從2020年GlobeLand30全球地表覆蓋數(shù)據(jù)看，千島湖街口附近以林地為主，其次是耕地，街口監(jiān)測點5 km以內耕地面積占比為12%，10 km以內耕地面積占比為21%，可見街口環(huán)境受農耕活動影響較大；而淳安縣城附近，除千島湖水體和林地外，建設用地面積占比較高，耕地面積占比較小，淳安縣城監(jiān)測點5 km以內耕地面積占比為9%，10 km以內耕地面積占比為4%，說明縣城受城市活動影響較大，如廢氣排放、旅游活動等.

3.1.1人類活動對大氣氮沉降的影響

大氣NH3-N沉降量主要受施肥等農業(yè)活動影響.千島湖周邊每年春季開始為桑樹等農作物施肥，5-6月種植水稻需施肥，冬季12月前后為茶樹施肥. 大氣濕沉降中NH3-N濃度的升高與施肥季節(jié)密切相關(見圖5)，尤其是街口監(jiān)測點，分別在2020年12月-2021年1月、3-6月出現(xiàn)NH3-N濃度高值，而7-10月NH3-N濃度均較低. 淳安縣城監(jiān)測點大氣濕沉降NH3-N濃度比街口監(jiān)測點低，這與縣城周邊耕地較少有關. 在施肥期，大氣NH3-N沉降量占TN沉降量的比例超過50%，遠超過非施肥期NH3-N所占比例(28%).

化石燃料燃燒主要增加大氣中氮氧化物等含量.千島湖作為5A級景區(qū)，每年承接上千萬游客來訪，據(jù)淳安縣統(tǒng)計公報數(shù)據(jù)顯示，每年“五一”“十一”以及暑期7-8月是旅游高峰期，每月游客可達數(shù)百萬.這些時間段內旅游人數(shù)激增，造成汽車尾氣等氮排放增加，因此淳安縣城在5月、7-8月和10月都出現(xiàn)了大氣TN沉降量的增加，其中7-8月和10月NH3-N幾乎無沉降，5月大氣NH3-N沉降占TN的比例也明顯降低，因此該時間段大氣TN沉降是以旅游帶來的氮氧化物等其他形態(tài)的氮為主. 從杭州市淳安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)看，淳安縣城非施肥期NO3-N濃度是NH3-N濃度的4倍左右.

圖 5 千島湖大氣濕沉降TN和NH3-N濃度的變化Fig.5 TN and NH3-N concentration in atmospheric wet deposition samples in Qiandaohu Reservoir

可見，千島湖大氣TN沉降的主要來源包括農業(yè)活動施肥導致的NH3-N排放和城市活動導致的氮氧化物等排放. 在施肥期，從街口監(jiān)測點來看，扣除非施肥期(11月、2月和7-10月) NH3-N本底沉降量，施肥期增加的大氣NH3-N沉降量對同期(12月、1月、3-6月) TN沉降量的貢獻率約為37%，對全年TN沉降量的貢獻率約為22%. 在旅游期，扣除非旅游期且非施肥期(11月、2月和7月)NO3-N等本底沉降量，淳安縣城旅游期增加的大氣氮沉降對同期(5月、7-8月和10月) TN沉降的貢獻率約為64%，對全年TN沉降量的貢獻率約為33%. 上述貢獻率計算未考慮大氣污染區(qū)域傳輸以及天氣變化等因素影響.

3.1.2人類活動對大氣磷沉降的影響

施肥等農業(yè)活動也會增加大氣中磷的含量. 從濕沉降中TP濃度看，街口監(jiān)測點明顯高于淳安縣城監(jiān)測點，尤其是降雨施肥期(3-6月)，街口監(jiān)測點TP濃度比淳安縣城監(jiān)測點高44%(見圖6). 因此，街口監(jiān)測點大氣TP濕沉降比淳安縣城監(jiān)測點高，主要是由施肥期大氣磷濃度升高所致. 若不考慮大氣污染區(qū)域傳輸以及天氣變化等因素影響，街口監(jiān)測點降雨施肥期大氣TP濕沉降量對全年TP濕沉降量的貢獻率約為74%，扣除非降雨施肥期的磷沉降本底，街口監(jiān)測點施肥等農業(yè)活動對全年大氣TP沉降量的貢獻率約為32%.

圖 6 千島湖大氣濕沉降TP濃度的變化Fig.6 TP concentration in atmospheric wet deposition samples in Qiandaohu Reservoir

對淳安縣城而言，大氣TP沉降主要來自降塵，尤其在枯水期，淳安縣城監(jiān)測點大氣TP干沉降量與空氣質量有很大關系，從杭州市淳安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)看，冬季空氣中PM10濃度較高時大氣TP干沉降量也相應升高，淳安縣城監(jiān)測點大氣TP干沉降量與同期淳安縣PM10濃度的相關系數(shù)(R2)達到0.6(排除一個差異較大的月份). 淳安縣城人類活動強度比街口大，空氣中塵埃等含磷顆粒物濃度較高，加上淳安縣城林地面積較少，空氣凈化作用相對較小，使得淳安縣城大氣TP干沉降量比街口大. 淳安縣城大氣TP干、濕沉降量此消彼長，即在降雨較少的季節(jié)空氣中的磷直接以干沉降的形式下沉，在降雨較多的季節(jié)空氣中的磷則被雨水沖刷以濕沉降的形式沉降. 總體而言，淳安縣城大氣TP沉降量的季節(jié)差異性較小，濕沉降中TP濃度基本也穩(wěn)定在0.01 mg/L左右(除個別極值外).

3.2 降雨對千島湖大氣氮磷沉降的影響

降雨量對大氣濕沉降的季節(jié)變化影響較大. 大氣沉降監(jiān)測期間，降雨量與大氣氮磷沉降量的逐月變化如圖1～3所示，街口監(jiān)測點降雨集中在2-8月，該時期降雨量占全年降雨量的90%，而同期大氣TN濕沉降量占全年TN濕沉降量的87%，同期大氣TP濕沉降量占全年TP濕沉降量的92%；淳安縣城監(jiān)測點降雨集中在3-8月，該時期降雨量也達到全年降雨量的90%，同期大氣TN濕沉降量占全年TN濕沉降量的85%，同期大氣TP濕沉降量占全年TP濕沉降量的88%. 街口監(jiān)測點的大氣氮磷濕沉降量比淳安縣城監(jiān)測點更集中在降雨期，并且磷的濕沉降量比氮更集中在降雨期.

街口和淳安縣城2個監(jiān)測點大氣氮磷濕沉降量與降雨量的逐日變化也密切相關，降雨量與TN、NH3-N和TP濕沉降量均呈顯著相關(見圖7). 將觀測期按照3-6月、7-8月和其他月份分別劃分為施肥降雨期、旅游降雨期和枯水期3個階段，結合濕沉降氮磷濃度（見圖5、6）可以發(fā)現(xiàn)：①大氣NH3-N沉降量在施肥期和降雨期重疊時才會增加，若枯水期施肥，會使得空氣中NH3-N濃度較高，但沉降量并不高，而降雨期無顯著農業(yè)活動時大氣NH3-N沉降量也較少，旅游活動對大氣NH3-N沉降無明顯影響. ②降雨量對大氣TN沉降的影響時段比TP更長，千島湖降雨期均是人類活動較旺盛的時期，施肥期NH3-N濃度升高，旅游期NO3-N濃度升高，均會增加大氣TN沉降量；對磷而言，施肥同時降雨對大氣TP沉降的影響較大，旅游活動對TP沉降的影響較小，旅游期TP濃度較低. ③淳安縣城監(jiān)測點降雨量與大氣氮磷沉降量的相關性比街口監(jiān)測點更好，可能與縣城附近以草地、水體為主的下墊面更平坦有關.

3.3 對千島湖區(qū)域環(huán)境管理的啟示

千島湖大氣氮、磷沉降量與周邊城市相比較低.該研究計算得到的千島湖大氣TN、TP沉降量僅分別為周邊的杭州、嘉興、湖州等城市[32]的1/3和1/2左右，是西湖北里湖大氣TN、TP沉降量[33]的1/2左右，說明與人口密集的城市相比，千島湖大氣氮、磷沉降量均較低. 而與NANI模型模擬的千島湖流域大氣TN沉降結果〔約825 kg/(km2·a)〕相比要高1倍[27]，這與其研究中使用森林生態(tài)系統(tǒng)的大氣沉降研究數(shù)值作參考值有關，說明與無人類活動干擾的森林生態(tài)系統(tǒng)相比，千島湖區(qū)域的大氣TN沉降可能已經在人類活動影響下提高了1倍；與空氣質量模式模擬分析的2010年浙江省大氣TN沉降量平均值〔約1 500 kg/(km2·a)〕[34]相比略高，說明千島湖區(qū)域大氣TN沉降量比周邊山區(qū)高，但比城市低，作為國內著名的旅游勝地，總體而言千島湖屬于環(huán)境保護較好的區(qū)域.

圖 7 氮磷濕沉降量與降雨量的相關性Fig.7 Correlations between atmospheric wet deposition and precipitation

從全國不同地區(qū)水體的大氣沉降量(見表1)來看，千島湖地處的長三角地區(qū)屬于我國大氣TN沉降量較高的區(qū)域. 云貴高原湖泊的洱海[18]、陽宗海[18]以及蒙新高原的烏梁素海[19]等大氣TN沉降量均較低，而長江中下游流域的太湖[9-10]、巢湖[11]以及杭州西湖[29]等大氣氮磷沉降量均較高，長江流域的大氣氮沉降量(溶解性無機氮，DIN)[42]也較高，可見，千島湖與相近區(qū)域的其他湖泊相比，大氣TN沉降量最低；從大氣TP沉降來看，千島湖大氣TP沉降量與大部分湖庫相比也處于較低水平.

千島湖大氣氮磷沉降負荷占入湖負荷的比例較高，僅低于富營養(yǎng)化湖泊-太湖、巢湖以及丹江口水庫. 大氣氮磷沉降負荷與水體面積有關，若考慮單位面積的負荷占比，千島湖與相近區(qū)域的其他湖泊相比，單位面積大氣磷負荷占入湖負荷的比例僅高于巢湖，單位面積大氣氮負荷占入湖負荷的比例最低.

表 1 千島湖大氣氮磷沉降量與其他湖庫的對比Table 1 Comparison of atmospheric nutrient deposition and load among different lakes and reservoirs

千島湖大氣TN、TP沉降量比值約為52，比許多湖庫高，這與千島湖流域的大氣污染特征有關. 我國大氣氮沉降整體呈“西北低、東南高”的空間分布格局[44]，而千島湖地處長三角地區(qū)，是我國大氣氮沉降較高的區(qū)域；大氣磷沉降主要取決于大氣中磷顆粒物或氣溶膠的含量，千島湖流域土地利用以林地和水體為主，植被覆蓋度高，空氣質量相對較好，因此大氣磷沉降量相對較低.

綜上，千島湖雖地處長三角經濟發(fā)達地區(qū)，但大氣氮磷污染與許多水體流域相比是較輕的，作為環(huán)境保護相對較好、流域開發(fā)相對較輕的區(qū)域，千島湖的大氣營養(yǎng)鹽沉降量可作為周邊城市環(huán)境保護的參照.但人類活動對千島湖大氣氮沉降的影響已經顯現(xiàn)，根據(jù)該研究周年監(jiān)測的結果來看，農耕活動、旅游活動等人類活動顯著增加了大氣氮沉降，而千島湖大氣TN沉降量已經比附近森林生態(tài)系統(tǒng)大氣TN沉降量高出近1倍，且因千島湖水面面積較大，大氣TN沉降輸入占入湖負荷的比例達到9.4%，對水庫氮輸入的貢獻不可忽視.

4 結論

a) 千島湖大氣沉降周年監(jiān)測調研顯示，街口和淳安縣城2個監(jiān)測點大氣TN沉降量分別為1 774.83和1 799.73 kg/(km2·a)，其中TN濕沉降量占比分別高達92%和88%；街口和淳安縣城2個監(jiān)測點大氣TP沉降量分別為34.64和34.11 kg/(km2·a)，街口監(jiān)測點TP濕沉降量占比(53%)略高，淳安縣城監(jiān)測點TP干沉降量占比(60%)較高.

b) 監(jiān)測期間，千島湖大氣TN、TP沉降入湖負荷分別估算為1 041.98和20.04 t/a，分別占千島湖河道TN、TP輸入量的9.4%和8.3%.

c) 千島湖目前仍是長三角地區(qū)大氣氮磷沉降量均較低的水體，可作為周邊城市環(huán)境保護的參照，但農耕、旅游等人類活動已經使得千島湖大氣氮沉降顯著升高.