王利彦，张雪钦，刘聪娜，朱新玉

(商丘师范学院 测绘与规划学院，河南 商丘 476000)

商丘市地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮分布特征

王利彦，张雪钦，刘聪娜，朱新玉

(商丘师范学院 测绘与规划学院，河南 商丘 476000)

通过对商丘市区主要地表水体中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的研究，探讨商丘市地表水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量分布及变化特征.选择秋韵湖、万堤沟、南湖和蔡河4个地表水体进行调查研究，测定其硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量，分析近4年来硝酸盐氮及亚硝酸盐氮含量的变化特征.结果表明，商丘市地表水体硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量存在区域差异且年度变化较为显著(P<0.05).万堤沟中硝酸盐氮含量显著高于南湖和蔡河(P<0.05)；秋韵湖中的亚硝酸盐氮含量最高，且显著高于蔡河(P<0.05).近4年来，万堤沟、蔡河两地的硝酸盐氮含量呈上升趋势；秋韵湖和万堤沟两地的亚硝酸盐氮含量呈上升趋势，南湖的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量均呈现下降趋势.商丘地区城镇化进程和农业的发展对地表水硝酸盐氮和亚硝酸盐含量的影响较为直接.

商丘；地表水；硝酸盐氮；亚硝酸盐氮；分布特征

0 引 言

地表水是水资源的重要组成部分，存在于地壳表面，与人类的生存环境息息相关.近年来，人口数量不断增长以及城市化进程不断加快，硝酸盐对地表水的污染也日益加剧.水污染严重危害着人类的生存环境，对水污染的治理成为人们的共鸣.因此，研究商丘市地表水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量及其分布和变化特征，有助于推进商丘地区水污染治理工作，以及《商丘市碧水工程计划》的实施.

研究表明，硝酸盐污染是造成地表水污染的重要因素，且硝酸盐污染对人体健康的潜在影响越来越受到重视[1].目前，学者对商丘地区地表水质量评价、水资源现状以及治污措施等方面的研究较多，但是对于小尺度区域地表水中硝酸盐氮与亚硝酸盐氮含量及分布特征方面的研究尚不清晰，而对于不同形态的氮素，硝态氮对水体的影响最为显著.鉴于此，本文通过对商丘地表水体采样及室内分析，研究其地表水中硝酸盐氮及亚硝酸盐氮含量的变化特征，揭示其污染分布特征，初步探讨其污染源和影响因素，为商丘市治理和控制地表水中氮污染及河流截污治污工程提供科学依据.

1 研究区域及研究方法

1.1 研究区域概况

商丘市地处河南省的东部，属豫东平原，地处豫、鲁、苏、皖四省的结合地带，全市面积约10 704 km2.地貌主要为黄河冲积平原，地势较平坦，由西北角向东南角微倾；地理位置优越，京九铁路、陇海铁路、310国道、105国道均在商丘交汇，形成一个十字黄金交通枢纽.气候属暖温带季风气候，四季分明，夏季炎热降水集中，冬季寒冷雨雪较少，年平均气温在13.9～14.3 ℃之间，年平均降水量623 mm，无霜期约211 d.商丘属淮河流域，分属洪泽湖、涡河、南四湖三大水系，河流大多属于季节性雨源型，汛期水位及流量变化大.

1.2 研究方法

1.2.1 样本采集

选择商丘市内具有代表性的地表流域，包括秋韵湖、南湖、万堤沟和蔡河4个水域范围作为研究对象.所选监测区域处于商丘市的4个方位，所选河流湖泊流域面积大小不一，既有点状流域、面状流域又有线状流域，体现出点、线、面相结合研究的科学性.

水样的采集和保存方法按照中华人民共和国国家环境保护标准HJ494-2009《水质采样技术指导》[2]和GB12999-91《水质采样样品的保存和管理技术规范》[3]来进行采样.采样时应用采样的水将采样玻璃瓶冲洗3～4次，采样玻璃瓶要消毒、无菌，放在泡沫箱子里，采样过程切记不要用手抓、不要碰瓶口等，以防污染而造成结果误差大.取样后冷藏保存，温度控制在2～5℃，并加入化学保存剂、抗氧化剂进行保存.

1.2.2 分析方法

所有样品均在商丘师范学院测绘与规划学院环境监测实验室测定水样中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量.硝酸盐氮的测定采用紫外分光光度法(HJ/T346-2007)，亚硝酸盐的测定采用N-乙二胺分光光度法(GB 7493-87).

1.3 数据分析

试验数据采用SPSS 21.0统计分析软件和Excel 2010软件进行处理，柱形图采用Origin 8.6绘图软件绘制.采用ANOVA进行方差分析，多重比较利用最小显著差异法(Least-Significant Difference，LSD)，文中字母相同代表差异不显著(P>0.05)，字母不同代表差异显著(P<0.05).

2 结果与分析

2.1 硝酸盐氮含量分布及变化特征

由图1可以看出，硝酸盐氮的含量存在区域差异，除秋韵湖外，万堤沟的硝酸盐氮含量最高，且显著高于南湖和蔡河(P<0.05)；南湖的硝酸盐氮含量最低，且显著低于秋韵湖和万堤沟(P<0.05).

图1 商丘地表水硝酸盐氮含量分布特征

图2 商丘地表水硝酸盐氮含量变化特征

注：图2中大写英文字母代表同一水体硝酸盐氮含量的年际差异显著性，小写英文字母代表同一年份的不同水体硝酸盐氮含量的差异显著性

硝酸盐氮含量在不同年份呈现出不同的变化特征(图2).2013年4地硝酸盐氮含量无明显差异(P>0.05)，而2014～2016年间四区域硝酸盐氮含量差异极显著(P<0.01)，万堤沟的硝酸盐氮含量均高于南湖、秋韵湖和蔡河的硝酸盐氮含量，南湖的硝酸盐氮含量则远低于其余三个区域(P<0.01)；2014年万堤沟的硝酸盐氮含量最高，2015～2016年南湖的硝酸盐氮含量最低.此外，秋韵湖在2013～2016年间硝酸盐氮含量无明显的变化(P>0.05)，而万堤沟、南湖及蔡河三个区域的硝酸盐氮含量则变化较为明显.其中万堤沟的硝酸盐氮含量在2014年远高于2013年且呈现近四年的最高值，南湖的硝酸盐氮含量相较于2013年有大幅度的降低；蔡河的硝酸盐氮含量自2013年以来明显提高，但2015年与2016年基本持平.

综上所述，除秋韵湖外，商丘市地表水硝酸盐氮含量在2013～2016年期间有较大的波动.万堤沟、蔡河两地的硝酸盐氮含量呈现上升趋势，南湖的硝酸盐氮含量呈现下降趋势.总体来看，商丘市地表水硝酸盐氮含量呈现在波动中上升的趋势.

2.2 亚硝酸盐氮含量分布及变化特征

由图3可以看出，2013～2016年间，商丘市地表水亚硝酸盐氮含量无明显变化(P>0.05).秋韵湖亚硝酸盐含量最高，仅显著高于蔡河的亚硝酸盐氮含量(P<0.05)；其余区域的亚硝酸盐氮无明显差异(P>0.05).

图3 商丘地表水亚硝酸盐氮含量分布特征

图4 商丘地表水硝酸盐氮含量变化特征

注：图中英文字母含义同图2

由图4可知，2013～2016年间商丘市地表水亚硝酸盐氮含量的变动极为显著(P<0.01).2013年南湖亚硝酸盐氮含量远高于秋韵湖、万堤沟和蔡河(P<0.01)，而2014～2016年秋韵湖的亚硝酸盐氮含量极显著高于万堤沟、南湖以及蔡河(P<0.01).2013～2016年间秋韵湖和万堤沟两地的亚硝酸盐氮含量于2015年达到最大值，而南湖的亚硝酸盐氮含量在2014年出现最小值，蔡河的亚硝酸盐氮含量则无明显变化(P>0.05).

综上所述，商丘市地表水亚硝酸盐氮含量在2013～2016年间波动较大，除蔡河外，秋韵湖和万堤沟两地的亚硝酸盐氮含量呈现上升趋势，南湖的亚硝酸盐氮含量呈现下降趋势，且4个区域的亚硝酸盐氮含量在2015～2016年间基本趋于稳定.

2.3 商丘市地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮污染状况

研究区域地表水硝酸盐氮含量和亚硝酸盐氮含量的平均值分别为1.168 mg/L和0.144 mg/L.本研究硝酸盐氮含量指标以《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)为评价标准，据此可以发现商丘市地表水硝酸盐氮含量并未超出国家标准(10 mg/L)，但亚硝酸盐氮含量偏高.

表1 商丘市地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮含量

3 讨 论

3.1 地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮来源分析

硝酸盐氮是含氮有机物氧化分解的最终产物.另外，人类的生产生存活动，都会造成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的污染，如生活污水及工业生产废水的排放、农田氮肥的施用等.而研究区域内采样点周围主要为居民区、商业区、工业区以及农田等，如蔡河流经商丘工业区.因此，商丘市地表水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮污染主要来源于可能为商丘市民生活污水和农田氮肥的施用.

3.2 工农业发展对地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮的影响

近几年商丘市经济发展迅速，第二产业、第三产业生产总值增长迅速，尤其是第二产业每年以10%的速率增长.商丘工业体系以冶铁、制冷、建材、机械、铸造、电力以及食品等行业为主，而此类行业在生产过程中排放的废水中含有高浓度的硝酸盐和亚硝酸盐，在进一步地好氧生物处理中与氮结合形成高浓度的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，这也有可能会导致区域性的氮盐变化.

商丘市是河南这一农业大省的一个行政市，主要以农业为主，氮肥施肥量非常大，而商丘市农业灌溉方式以大水漫灌为主，加大了氮肥的流失量，如遇下雨天会随着地表径流流入水体，会造成地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮的污染.

3.3 缓解商丘市地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮污染的建议

对于地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮污染的缓解，首先应该立足于“防”，从根源上防治地表水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的污染.

第一，建立和完善水资源管理体制和运行机制.监督管理是保护水资源、整治水环境的重要举措.因此，要贯彻执行《淮河流域水污染防治条例》完善水环境的管理机制，加强对污水排放的管制，协调用水、排水、废水处理与回收利用的问题[4].环保部门以及水务部门要对河流、湖泊等水源区域进行严格管理，严禁生活污水和工业废水排入河流湖泊[5].

第二，制定相关条例，严格排放标准.商丘市地区地表水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮大部分来源于工业废水的排放，因此制定相应的污水排放条例，严格工业废水中含硝酸盐氮及亚硝酸盐氮的指标限值，对于地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮的排放具有重要意义.

第三，在农业方面，要科学合理地施用氮肥，提高氮肥的利用效率，防止其由于流失而造成污染.加强农业科技的研发，推广以碳铵为主的化肥，倡导农家肥的施用；在农业灌溉上将大水漫灌改为滴灌、喷灌，以减少氮肥的流失[6].

第四，在工业防治方面，有关部门应该严格监测相关企业的废水、废气排放情况，并制定相关条例及具体的行业排污标准，积极引导企业走环保发展之路[7].

4 结 论

商丘市地表水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量存在区域性的差异，万堤沟的硝酸盐氮含量最高，秋韵湖的亚硝酸盐氮含量最高.2013～2016年间，除秋韵湖外，商丘市地表水硝酸盐氮含量波动较大，万堤沟、蔡河两地的硝酸盐氮含量呈现上升趋势；除蔡河外，秋韵湖和万堤沟两地的亚硝酸盐氮含量呈现上升趋势，南湖的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量均呈现下降趋势，且4个区域的亚硝酸盐氮含量在2015～2016年间基本趋于稳定，期间硝酸盐氮含量大于亚硝酸盐氮含量，说明商丘市地表水开始其自净过程.此外，商丘地表水硝酸盐氮及亚硝酸盐氮的年际变化与商丘市城镇化进程及农业的发展有着密切的联系.

[1]Liu Z J，George R,Hallberg.Spatial relations between row crops and nitrate contamination in groundwater[J].Water，Air，and Soil Pollution，2002，134(1)：367-385.

[2]HJ494-2009水质采样技术指导[S].北京：中国环境科学出版社，2009.

[3]GB/12999—91水质采样样品的保存和管理技术规定[S].北京：中国标准出版社，1992.

[4]郑连科.商丘市地表水水质状况及治污措施[J].安徽农业科学，2008，36(7)：2900-2902.

[5]李伟.水污染对于人来健康的影响及对策探讨[J].农业与技术，2013，33(8)：234-234.

[6]赵秀春，王成见，孟春霞.青岛市地下水中硝酸盐氮的污染及其影响因素分析[J].水文，2008，28(5)：94-96.

[7]赵英男.凌海市地下水中硝酸盐氮的污染现状及分析[J].辽宁医学院学报，2012，33(6)：542-544.

[责任编辑：徐明忠]

DistributioncharacteristicsofnitratenitrogenandnitritenitrogeninthesurfacewaterofShangqiu

WANG Liyan，ZHANG Xueqin，LIU Congna，ZHU Xinyu

(College of Surveying and Planning，Shangqiu Normal University，Shangqiu 476000，China)

The aim of this study was to analyzethe content of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen in the main surface water of Shangqiu，and to investigate the distribution and variation characteristics of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen.Here，we selected four types of surface water，such as the Autumn Lake，Wandi Ditch，Cai River and South Lake as the research object，andmeasured the contents of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen to analyze the variation characteristics of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen in the past four years.The results showed that there were regional differences in the contents of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen in the surface water of Shangqiu，and the annual change was significant(P<0.05).The content of Nitrate Nitrogen in Wandi Ditch was higher than that in the Cai River and the South Lake(P<0.05).The content of Nitrite Nitrogen in the Autumn lake were the highest，and was significant higher than that in the Cai River(P<0.05).In the past four years，the contents of Nitrate Nitrogen showed an upward trend in the Wandi Ditch and the Cai River；and the contents of Nitrite Nitrogen showed the same trend in the Autumn lake and the Wandi Ditch.However，the contents of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen in the South Lake both showed a downward trend.The process of urbanization and the development of agriculture in Shangqiu have a direct impact on the contents of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen in the surface water of Shangqiu.

Shangqiu；surface water；nitrate nitrogen；nitrate nitrogen；distribution characteristics

2017-01-04

商丘师范学院青年骨干教师资助项目(2015GGJS15)；2015年度河南省高等学校重点科研项目(15A180054)

朱新玉(1981—)，女，河北邱县人，商丘师范学院副教授，博士，主要从事土壤生物与生态功能关系的研究.

X131.2

A

1672-3600(2017)12-0044-04