天津市水體硝酸鹽污染現(xiàn)狀與分析

摘要：對(duì)2096年7月采集的202個(gè)水體硝酸鹽含量進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，天津市水體硝酸鹽含量總體水平較低，為5.79mg/kg。各類(lèi)型水體之間存在明顯的差異，硝酸鹽平均含量大小依次為小于100m井水>排污河>河流>排灌溝渠>大于100m井水>水庫(kù)。同時(shí)對(duì)103個(gè)地下水水樣的硝酸鹽含量研究表明，天津市地下水硝酸鹽含量與地下水埋深有比較密切的聯(lián)系，隨著地下水埋深的提高，水體硝酸鹽含量呈上升趨勢(shì)。對(duì)農(nóng)業(yè)種植區(qū)農(nóng)戶(hù)施肥水平的調(diào)查顯示，地下水硝酸鹽含量與同區(qū)氮肥施用水平呈正相關(guān)，氮肥施用水平偏高是造成天津市蔬菜種植區(qū)地下水硝酸鹽污染的根本途徑。

關(guān)鍵詞：硝酸鹽污染；地下水；天津市

中圖分類(lèi)號(hào)：X52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006—6500(2008)01—0043—04

水是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要物質(zhì)資源，隨著工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源污染問(wèn)題尤為突出。我國(guó)對(duì)21個(gè)省市和27個(gè)主要城市的統(tǒng)計(jì)表明，有1/2以上的城市以地下水為主要水源。由于人口增長(zhǎng)和糧食需求的增加，水體硝酸鹽污染已成為全球范圍內(nèi)日益嚴(yán)重的問(wèn)題。研究表明，硝酸鹽是進(jìn)入地下水中最頻繁的污染物質(zhì)。飲用水中的硝酸鹽會(huì)導(dǎo)致“蘭嬰”綜合癥和胃癌、結(jié)直腸癌、淋巴瘤等癌癥發(fā)病率升高。

目前，天津市境內(nèi)近80％的重要河道水體污染，水質(zhì)惡化。由于水資源缺乏，農(nóng)田灌溉大量引用北京市和天津市城區(qū)污水灌溉。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)90年代以來(lái)年均引用污水量為6億m³左右，約占灌溉總用水量的40％，全市污水灌溉面積達(dá)16萬(wàn)hm²。

本研究通過(guò)對(duì)天津市202個(gè)水體樣本硝酸鹽含量的檢測(cè)，分析了天津市各類(lèi)水體硝酸鹽污染特征，為科學(xué)調(diào)控水資源污染提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 區(qū)域選擇

天津地處華北平原東北部，東臨渤海，北枕燕山，位于北緯38°33′-40°15′，東經(jīng)116°42′-118°03°之間，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)型氣候，年平均氣溫為11℃，年平均降水量約為500～690mm。

1.2 樣品采集及測(cè)定方法

于2006年7月中旬進(jìn)行樣品采集，共采集水樣202個(gè)(圖1)，類(lèi)型包括河流、水庫(kù)、排污河、排灌溝渠以及淺、深井，分別占總樣本數(shù)的17.8％，5％，5.9％，20.3％，30.2％和20.8％，基本涵蓋了天津市農(nóng)業(yè)、工業(yè)及飲用水類(lèi)型。采樣同時(shí)對(duì)樣品采集點(diǎn)進(jìn)行GPS定位，記錄采樣點(diǎn)經(jīng)緯度，同時(shí)對(duì)水源用途、氮肥施用水平及附近有無(wú)工廠或養(yǎng)殖場(chǎng)等相關(guān)資料進(jìn)行調(diào)查并填寫(xiě)登記表。樣品采集后放入裝有冰塊的保溫箱中帶回，當(dāng)天化驗(yàn)。分析前對(duì)略帶混濁的水樣進(jìn)行過(guò)濾。采用紫外分光光度計(jì)法測(cè)定水樣中NO₃-N含量。

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel和SPSS12.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 天津市水體硝酸鹽含量描述性統(tǒng)計(jì)分析

從表1中可以看出，河流、排污河、水庫(kù)、排灌溝渠、小于100m井和大于100m井的水體硝酸鹽平均含量為1.89，3.28，0.55，1.47，16.04和0.79mg/kg，表現(xiàn)出較明顯的差異。硝酸鹽平均含量大小依次為小于100m井>排污河>河流>排灌溝渠>大于100m井>水庫(kù)。從變異系數(shù)來(lái)看，各類(lèi)型水體硝酸鹽含量變化范圍也很大，除水庫(kù)外，其它類(lèi)型的水體硝酸鹽含量的變異系數(shù)均大于1，最高達(dá)到了3.76(大于100m井)，屬于高變異強(qiáng)度。

2.2 天津市地表水水體硝酸鹽含量現(xiàn)狀分析

2.2.1 天津市主要河流水體硝酸鹽含量比較分析 對(duì)天津市主要河流水體硝酸鹽含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2中可以看出，獨(dú)流堿河水體硝酸鹽含量最高，為1.93mg/kg，其次為薊運(yùn)河，硝酸鹽含量為1.02mg/kg。除此以外，天津市其余河流水體硝酸鹽含量均低于1mg/kg。

2.2.2 天津市主要水庫(kù)水體硝酸鹽含量比較分析 天津市主要水庫(kù)水體硝酸鹽含量狀況見(jiàn)圖3。可以看出，天津市水庫(kù)水體硝酸鹽含量較高的為官港水庫(kù)和七里海水庫(kù)，硝酸鹽含量為1.26mg/kg和1.17mg/kg。其余水庫(kù)水體硝酸鹽含量均低于1mg/kg。根據(jù)實(shí)際調(diào)查結(jié)果分析，原因可能與近年來(lái)水庫(kù)集中發(fā)展為漁業(yè)養(yǎng)殖基地，大量飼料的投入有關(guān)。

2.3 天津市地下水硝酸鹽含量現(xiàn)狀分析

2.3.1 不同深度地下水硝酸鹽含量的比較分析 表2統(tǒng)計(jì)了不同深度地下水硝酸鹽含量狀況，可以看出天津市地下水硝酸鹽含量與地下水深度有比較密切的聯(lián)系，隨著地下水埋深的提高，水體硝酸鹽含量呈上升趨勢(shì)。小于10m的淺井中有63.6％的樣點(diǎn)水體硝酸鹽含量超過(guò)了10mg/kg，硝酸鹽平均含量為22.2mg/kg，硝酸鹽污染十分嚴(yán)重。10～50m的樣點(diǎn)有37.5％超過(guò)了10mg/kg，硝酸鹽平均含量為17.7mg/kg，硝酸鹽污染也比較嚴(yán)重。50-100m樣點(diǎn)的硝酸鹽平均含量為8.5rag/kg，硝酸鹽污染較輕。但是也有16.7％的樣點(diǎn)硝酸鹽含量超過(guò)10mg/kg，說(shuō)明部分樣點(diǎn)已處于污染狀態(tài)。目前尚未污染的樣點(diǎn)也已經(jīng)積累了一定濃度的硝酸鹽，若不盡快采取措施，則污染繼續(xù)加重的趨勢(shì)十分明顯。100m以下的地下水硝酸鹽含量平均為0.8mg/kg，處于較低水平，尚未受到硝酸鹽污染。

2.3.2 不同種植類(lèi)型區(qū)淺層地下水硝酸鹽含量的比較分析 本次調(diào)查研究采樣點(diǎn)分布的種植類(lèi)型有大田、水田、園林和蔬菜，在此只分析研究蔬菜種植區(qū)與其它3種種植類(lèi)型區(qū)之間的差別。

通過(guò)對(duì)小于100m深的淺層地下水硝酸鹽含量狀況的進(jìn)一步分析，可以看出(表3)，蔬菜種植區(qū)的淺層地下水硝酸鹽含量大大高于其他作物種植區(qū)。0～50m水樣中蔬菜區(qū)硝酸鹽平均含量高達(dá)26.4mg/kg，非蔬菜區(qū)為11.0mg/kg。50～100m水樣中蔬菜區(qū)樣品硝酸鹽平均含量高達(dá)26.5mg/kg，而非蔬菜區(qū)僅為2.5mg/kg。可見(jiàn)在淺層地下水中，蔬菜種植區(qū)的硝酸鹽含量已嚴(yán)重超標(biāo)。

淺層地下水硝酸鹽污染的這種差異，與不同種植類(lèi)型區(qū)的化學(xué)氮肥施用水平是一致的。此次調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)，蔬菜種植區(qū)由于復(fù)種指數(shù)較高，一般為一年三茬，年化學(xué)純氮施用量最低的也在900kg/hm²左右，而最高的達(dá)到了2250kg/hm²，平均施用量為1500kg/hm²。而大田作物一般為一年一茬或小麥/玉米輪作，年化學(xué)純氮使用量在150-600kg/hm²之間，平均施用量為450kg/hm²。這說(shuō)明氮肥施用量與不同種植類(lèi)型區(qū)地下水硝酸鹽含量呈正相關(guān)。施用的氮素中只有不被作物吸收的部分才留在土壤中，進(jìn)而通過(guò)淋洗等方式進(jìn)入地下水，因此，蔬菜區(qū)和大田作物種植區(qū)之間氮肥施用量的差異幅度與地下水硝酸鹽含量的差異幅度并不是一致的。蔬菜區(qū)氮肥施用量的偏高與地下水硝酸鹽含量的偏高說(shuō)明天津市蔬菜種植區(qū)普遍存在氮肥施用不合理現(xiàn)象，氮肥利用率偏低，卻對(duì)地下水的硝酸鹽污染起到了明顯的作用。

3 結(jié)論

天津市水體硝酸鹽含量總體水平不高，為5.79mg/kg。各類(lèi)型水體之間存在明顯的差異，硝酸鹽平均含量大小依次為小于100m井水>排污河>河流>排灌溝渠>大于100m井水>水庫(kù)。且受多種因素的影響，各類(lèi)型水體硝酸鹽含量均屬?gòu)?qiáng)變異程度。

天津市地下水硝酸鹽含量與地下水深度有比較密切的聯(lián)系，隨著地下水埋深的提高，水體硝酸鹽含量呈上升趨勢(shì)。

農(nóng)區(qū)氮肥施用量對(duì)地下水硝酸鹽含量有明顯的影響作用。過(guò)量施用的氮肥直接進(jìn)入土壤，進(jìn)一步經(jīng)淋洗等過(guò)程進(jìn)入地下水，是農(nóng)區(qū)地下水硝酸鹽污染的主要原因，尤其以蔬菜種植區(qū)最為明顯。氮肥施用量與同區(qū)地下水硝酸鹽含量呈正相關(guān)。調(diào)查研究還表明，天津市蔬菜種植區(qū)普遍存在氮肥施用不合理現(xiàn)象，氮肥利用率偏低。控制化肥施用量、提高氮肥利用率，是防止地下水硝酸鹽污染的根本途徑。