五大連池天然露頭泉氮磷污染特征研究

魏曉雪 李月興 王菁華 方振興 潘虹 曾穎 楊臣

摘要 [目的]研究五大連池地區(qū)30個天然露頭泉氮、磷污染特征，為五大連池天然礦泉資源的可持續(xù)開發(fā)利用和保護提供理論依據。[方法]選擇不同環(huán)境區(qū)域有代表性的30個天然露頭泉，分別于枯水期、平水期、豐水期進行樣品采集，測定樣品中氮、磷等污染物的含量，分析五大連池天然露頭泉氮、磷污染特征。[結果] 五大連池地區(qū)30個天然露頭泉總體受到嚴重的氮素污染，總氮和硝態(tài)氮是主要的氮素污染形式，總磷和氨氮含量較低。[結論]天然露頭泉污染主要是由農業(yè)面源污染造成的。

關鍵詞 五大連池;露頭泉;氮磷污染

中圖分類號 X181.3;X522 ?文獻標識碼

A ?文章編號 0517-6611（2015）03-282-03

Study of Nitrogen and Phosphorus Pollution Characteristics of Wudalianchi Natural Outcrop Springs

WEI Xiaoxue， LI Yuexing， WANG Jinghua et al

（Institute of Volcanoes and Mineral Springs， Heilongjiang Academy of Science， Wudalianchi， Heilongjiang 164155）

Abstract ?[Objective] The research aimed to study the characteristics of nitrogen and phosphorus pollution of 30 natural outcrop spring in Wudalianchi， which provides a theoretical basis for the sustainable development and utilization and protection of Wudalianchi natural mineral resources. [Method] Choosing 30 natural outcrop spring representatives in different region， samples were collected in low water period， normal water period， wet period respectively， the content of nitrogen， phosphorus and other contaminants in the samples were determined， the pollution characteristics of nitrogen and phosphorus in Wudalianchi natural outcrop spring were analyzed. [Result] The 30 natural outcrop spring general in Wudalianchi area were seriously polluted by nitrogen， total nitrogen and nitrate nitrogen is the main form of nitrogen pollution， the content of total phosphorus and ammonia nitrogen is low. [Conclusion] The natural outcrop spring polution was mainly caused by agricultural nonpoint source pollution.

Key words ?Wudalianchi; Springs; Nitrogen and phosphorus pollution

基金項目 黑龍江省財政基本科研業(yè)務費專項。

作者簡介 魏曉雪（1982- ），女，黑龍江蘭西人，助理研究員，博士，從事環(huán)境生態(tài)學研究。

收稿日期 20141204

五大連池是我國礦泉水之鄉(xiāng)，五大連池礦泉水是世界珍稀資源，特別是五大連池的鐵硅質重碳酸鈣鎂型的礦泉水，享有“神泉”、“圣水”的美譽，和法國的維希礦泉、俄羅斯北高加索礦泉并稱為“世界三大冷泉”^[1]。五大連池現有礦泉水生產企業(yè)均利用五大連池天然露頭礦泉作為水源生產，故五大連池地區(qū)天然露頭泉的的水質安全具有重要的戰(zhàn)略地位。五大連池境內工業(yè)較少，居民大多以農業(yè)和旅游業(yè)為生。五大連池境內耕地面積28萬hm²，是黑龍江省麥豆主產區(qū)之一，也是全國500個產糧大縣之一，大豆種植面積占耕地總面積的70%左右，年平均總產40萬t以上。

施肥是補充農田土壤氮、磷元素的主要來源，但土壤氮、磷元素流失也是地表水富營養(yǎng)化的重要因素。不合理施肥或過量施肥導致土壤養(yǎng)分累積對水體污染的問題，已引起不少學者的關注^[2-4]。大量氮、磷累積在土壤中，增加了氮、磷向水體釋放的風險性。在降雨條件下，土壤中積累的氮、磷很容易隨降雨地表徑流流失到地表水系，或隨水淋洗到土壤深層，導致地表水富營養(yǎng)化或地下水污染等環(huán)境問題^[5]。農村生活污水、養(yǎng)殖畜牧廢水的任意排放，也是導致水體中氮磷含量增加的不可忽視的重要因素^[6]。

五大連池水體豐富，天然露頭泉是五大連池地區(qū)居民及企業(yè)重要的飲用水源地，其水質的好壞直接關系到流域內居民的生活質量，也影響當地的生態(tài)安全。鑒于目前農田大量存在不合理施肥或過量施肥的現象，筆者分別在2013～2014年的豐、平、枯3個水期對五大連池30個天然露頭泉水體中的氮、磷等污染物進行樣品采集與分析，開展五大連池地區(qū)不同位置的天然露頭泉氮磷污染特征的研究，分析引起水質差異原因。該研究對五大連池地區(qū)的水質監(jiān)測和污染治理具有指導作用，為五大連池天然礦泉資源的可持續(xù)開發(fā)利用和保護提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 采樣區(qū)概況

五大連池風景區(qū)位于黑龍江省中北部，地處小興安嶺山地向松嫩平原的轉換地帶，地理坐標為126° 00′～126° 26′ E，48° 34′～48° 48′ N。五大連池自然保護區(qū)屬于寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)，多年平均降雨量為5143 mm，雨期一般集中在6～8月。全年多西北風，結冰期為10月初至翌年5月初，無霜期為121 d。五大連池自然保護區(qū)內的天然出露泉共發(fā)現一百多處^[7]。區(qū)內大部分泉是源于第四系玄武巖孔洞裂隙潛水的下降泉，只有少部分是受斷裂影響而源于深層承壓水的上升泉。從整體上看，泉水中陰離子主要以HCO³-占主導地位，陽離子主要為Na+、Ca²⁺、Mg²⁺為主，水化學類型多為HCO³-Na·Ca·Mg型。

1.2 采樣點選擇及樣品采集

選取五大連池自然保護區(qū)內不同環(huán)境區(qū)域有代表性的30個天然露頭泉，泉眼名稱、位置及環(huán)境概況如表1所示。項目在2013年10月、2014年5、8月，分枯水期、平水期、豐水期采集樣品3批次。采集水樣置于550 ml聚乙烯瓶中，密封后運回實驗室立即放入低于4 ℃冰箱中保存并盡快分析。

1.3 試驗方法

試驗方法參照國家環(huán)?？偩志幹频姆椒?sup>[8]，總氮用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，硝態(tài)氮用酚二磺酸分光光度法比色測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法測定，總磷用鉬酸銨分光光度法測定。

表1 泉眼位置及概況

序號 ?泉眼名稱地理坐標環(huán)境描述

1青泉外環(huán)路交叉口北修理廠院內126°08.118′ E，48°38.434′ N居民區(qū)

2青泉外環(huán)路交叉口南河溝西側126°08.121′ E，48°38.411′ N居民區(qū)

3青泉外環(huán)路交叉口西北村內126°07.914′ E，48°38.465′ N居民區(qū)

4團結永遠曲家126°03.572′ E，48°35.572′ N居民區(qū)

5團結永遠陸家126°03.309′ E，48°35.576′ N居民區(qū)

6團結永遠村西126°03.189′ E，48°35.613′ N居民區(qū)

7團結永安村魚塘126°02.451′ E，48°35.578′ N居民區(qū)

8團結永安村村南126°01.699′ E，48°35.399′ N居民區(qū)

9景區(qū)西北磚廠西北養(yǎng)殖基地126°07.828′ E，48°40.065′ N居民區(qū)

10大連池農場場部加油站北亭子內126°14.046′ E，48°42.994′ N居民區(qū)

11龍泉126°09.797′ E，48°37.550′ N居民區(qū)

12二龍眼126°07.861′ E，48°38.977′ N居民區(qū)

13青石西溝子2號（放牧場）126°05.646′ E，48°36.790′ N農田區(qū)

14青石西溝子1號（南北路路西）126°06.345′ E，48°36.709′ N農田區(qū)

15青石南01126°07.294′ E，48°36.693′ N農田區(qū)

16青石村內126°07.676′ E，48°36.298′ N農田區(qū)

17景區(qū)西北磚廠西北養(yǎng)殖基地村東126°07.899′ E，48°40.082′ N農田區(qū)

18青山窩棚西南01126°23.633′ E，48°36.022′ N農田區(qū)

19青山窩棚西南02126°23.566′ E，48°36.047′ N農田區(qū)

20合心窩棚126°24.313′ E，48°36.221′ N農田區(qū)

21大連池農場場部加油站北亭子路北126°14.050′ E，48°43.001′ N農田區(qū)

22大連池農場磚廠東南樹林西路北126°16.955′ E，48°42.837′ N農田區(qū)

23大連池農場磚廠東南樹林東路西126°17.812′ E，48°43.318′ N農田區(qū)

24尾山十三連1號126°19.547′ E，48°47.227′ N農田區(qū)

25尾山十三連2號126°19.596′ E，48°47.161′ N農田區(qū)

26尾山十三連3號126°19.607′ E，48°47.174′ N農田區(qū)

27東興西南800 m126°14.003′ E，48°34.508′ N農田區(qū)

28地震臺北126°08.146′ E，48°39.519′ N野外區(qū)

29青山窩棚126°23.809′ E，48°36.156′ N野外區(qū)

30東溝子南道西10 m126°14.741′ E，48°43.860′ N野外區(qū)

2 結果與分析

2.1 30個露頭泉總氮含量變化

根據《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002），總氮含量超標嚴重（圖1），平均濃度超過Ⅴ類上限的2～10倍，最大值超出Ⅴ類水質標準10倍之多。不同水期總氮含量變化特征不明顯，但最高值均出現在平水期。不同環(huán)境的泉眼全氮含量差異也不明顯，說明調查的30個天然露頭泉均受到不同程度的氮素污染。平水期正是農業(yè)生產施用化肥和噴灑農藥的時期，降水量雖然不如豐水期豐富，但大量流失的化肥、農藥隨地表徑流進入地下水

系中，使得平水期總氮含量偏高，同時隨地下水和地表水循

圖1 30個露頭泉總氮含量變化