長沙市城區周邊地區地下水硝酸鹽態氮含量及污染狀況評價

熊江波，李雁勇，王翠紅，謝紅霞，李洪斌，葉麗麗，王麗慧

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

隨著我國城市化進程的迅速發展和人口的快速增長，土壤面積減少、各種廢棄物大量增多、食物資源供應增加、城郊農業生產集約化程度和復種指數提高等一系列的問題日益突出，這些問題帶來的影響在城市周邊地區更為明顯，表現為生態環境受到的威脅正日益加劇。其中，作為人們主要飲用水源之一的地下水水質變化受到人們的高度重視。由于硝酸鹽被認為是損害人體健康的致癌性、致畸性污染物質，故在地下水水質指標中，硝酸鹽態氮含量的變化綜合反映了地表水和土壤的污染狀況而備受關注。國內外許多研究學者曾就地下水中的硝酸鹽含量，污染狀況及其影響因素進行了大量研究報道[1-5]，研究結果表明，地下水硝酸鹽的污染與城市化發展、土地利用變化、人口膨脹等因素有關[6]。但關于各大城市周邊地區地下水硝酸鹽含量的系統研究尚未見有報道，長沙市東郊農田周圍地下水硝酸鹽含量僅見王翠紅等[7]人的報道。項目以長沙市4個行政區周邊地區地下水為研究對象，通過取樣調查，分析測定其硝酸鹽含量，研究探討城區周邊地區地下水硝酸鹽的含量及其污染狀況，旨在為保護地下水資源、保護人體健康提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試地下水的采取

供試地下水的采樣于2009年5月至8月進行，以長沙市芙蓉區、雨花區、岳麓區和開福區等4個行政分區周邊地區的地下水為研究對象，根據各分區經濟發展特點，在全面兼顧的原則上對采樣地域進行挑選，最終定于長沙市周邊的黃花鎮、東岸鄉、樃犁鎮、黃興鎮、黎托鄉、鴨子鋪、洪西社區、苗圃、含浦鎮等地。采樣點范圍介于東經112°50′～113°10′E、北緯 28°16′～28°06′N 之間，采樣點周邊環境分為水泥地、地表水、農作區、養殖場以及小型作坊等5種類型。從居民家中獲取當天抽取的4～40 m深的井水作為供試水樣，采樣的同時用GPS儀定位。各區采集的水樣數分別是芙蓉區29個、雨花區30個、岳麓區29個和開福區27個。采集分布圖見圖1所示。

圖1 長沙市城區周邊地區地下水樣采樣點分布圖

1.2 測定方法

采回來的水樣立即用紫外分光光度法進行硝酸鹽態氮含量的測定。

1.3 評價標準

地下水硝酸鹽含量分析綜合參照我國地下水水質標準（GB/T14848-93）及生活飲用水衛生標準（GB/T 14848-2006），即我國生活飲用水衛生標準限定飲用地下水硝酸鹽氮含量不得超過10 mg/L；地下水水質標準中，將地下水水質分為5類。

表1 我國地下水各級硝酸鹽態氮標準

2 結果與分析

2.1 長沙市城區周邊地下水硝酸鹽態氮的含量

從總體來看（見表2），長沙市周邊地區的地下水硝酸鹽態氮含量的平均值為10.02 mg/L。其中，最高值為77.51 mg/L，最小值為0.18 mg/L，最高值為最低值的430倍；各行政分區中以芙蓉區的平均含量最高，為13.66 mg/L（地下水硝酸鹽態氮含量最高的取樣點也在芙蓉區），雨花區的次之（11.28 mg/L），開福區和岳麓區的硝酸鹽態氮含量較低，分別為7.23 mg/L和6.34 mg/L；各區地下水硝酸鹽態氮含量的變異系數均較大，高達78%以上，其中尤以芙蓉區和岳麓區的最大，平均達102%，這說明地下水硝酸鹽態氮含量可能受多種因素影響。

表2 長沙市周邊地區地下水硝酸鹽態氮的含量

2.2 長沙市城區周邊地下水硝酸鹽態氮的污染狀況

參照我國飲用地下水硝酸鹽含量標準（10 mg/L）可以看出（表2），長沙市周邊地區地下水硝酸鹽平均含量略高于標準，在115個水樣中有40個超過國家飲用水標準，水樣超標率達35%。各分區地下水硝酸鹽污染狀況存在一定程度差異，除開福區和岳麓區外，芙蓉區和雨花區地下水硝酸鹽平均含量均超標，分別是標準值的1.4和1.1倍。

若參照我國地下水水質的5類標準（表3）進行評價，結果表明，芙蓉區地下水硝酸鹽態氮含量達到國家Ⅱ類標準的不足15%，滿足Ⅰ類標準的不足5%；雨花區地下水硝酸鹽態氮含量達到國家Ⅱ類標準以上的也不足35%；岳麓區和開福區有50%以上的地下水樣硝酸鹽態氮含量滿足國家Ⅱ類以上標準。從所采集水樣的全體來看，檢測到的Ⅲ類水所占百分比最大（各行政區3類水樣比例均超過了30%）。其中，以芙蓉區Ⅲ類水所占百分比最大（64.3%）。項目中檢出的V類水質較少。

表3 長沙市周邊各區地下水中硝酸鹽態氮含量占各分級標準的百分數 （%）

若以取水井周邊的地物覆蓋狀況來分析（表4），可知硝酸鹽態氮超標率以水泥地為取水點的最大（46%），地面水的次之(36%)，其他的如養殖場、農作區和手工作坊的平均超標率為30%。

表4 不同功能區地下水硝酸鹽態氮污染狀況

2.3 污染原因分析

在4個行政區中，芙蓉區污染情況最為嚴重，其主要可能原因有三：一是該區地處瀏陽河畔，其地下水水質受瀏陽河污水淋濾作用的影響，硝酸鹽態氮含量較高；二是該區小型手工業比較發達，小型手工作坊的污染處理系統不夠完善，作坊排出的污水直接或通過下滲作用進入地下水層；三是該區是較早的農業集中地，擁有大面積的稻田和蔬菜基地以及養殖場，極大加深了地下水的污染問題。同樣，雨花區經濟發展較早，小型工廠密集，因此地下水硝酸鹽污染情況與芙蓉區相似。

開福區地下水污染的主要原因為養殖場、農作區密集，含有氮磷的化肥被廣泛地施用，硝酸鹽態氮隨地表水通過地表滲透浸入地下水層。導致地下水硝酸鹽態氮含量偏高，平均值為7.2 mg/L。岳麓區居民區密集，又是大學集中地區，人口密度大，生活污水的排放是引起地下水硝酸鹽態氮含量偏高的主要原因。

根據水井周邊情況分析，以農作區為周邊環境的水井受污染程度最低，主要是因為含氮、磷化肥的使用。養殖場、手工作坊及地面水為取水點的地下水硝酸鹽態氮含量基本相同。

3 結論

長沙市城區周邊地區地下水硝酸鹽態氮平均含量為10.02±9.90 mg/L；在4大行政分區中，芙蓉區、雨花區、開福區和岳麓區分別為13.66±14.51 mg/L、11.28±8.88 mg/L、7.23±6.73 mg/L 和 6.34±0.75 mg/L。地下水硝酸鹽態氮含量的變異系數均較大，高達78%以上。

長沙市城區周邊地區115個水樣中，水樣超標率達35%。各分區中，除開福區和岳麓區外，芙蓉區和雨花區地下水硝酸鹽態氮平均含量均超標，分別是標準值的1.4和1.1倍。

按我國地下水硝酸鹽態氮的五級標準評價，結果表明：芙蓉區地下水硝酸鹽態氮含量達Ⅱ類標準的不足15%，滿足Ⅰ類標準的不足5%；雨花區地下水硝酸鹽態氮含量達到Ⅱ類標準以上的也不足35%；岳麓區和開福區有50%以上的地下水硝酸鹽態氮含量達到國家Ⅱ類和Ⅰ類標準，沒有檢測到Ⅴ類級別水樣。

水井周邊地物覆蓋狀況分析結果表明：地下水硝酸鹽態氮超標率以是水泥地為取水點的最大（46%），地面水的次之（36%），其他的如養殖場、農作區和手工作坊平均為30%。

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