温州典型地区大气氮、磷沉降的城郊差异

廖忠鹭，李 平，商 栩

（温州医科大学环境与公共卫生学院，浙江温州 325035）

温州典型地区大气氮、磷沉降的城郊差异

廖忠鹭，李 平，商 栩∗

（温州医科大学环境与公共卫生学院，浙江温州 325035）

大气氮、磷沉降对地表水氮、磷污染具有重要影响。本研究分别在温州市区、近郊和远郊山区采集大气沉降样品，分析其大气氮、磷沉降通量特征。结果显示，温州市区、近郊、远效的总氮月均沉降量分别为4.02，2.76，1.15 kg·hm－2；市区、近郊、远郊的总磷月均沉降量分别为0.065，0.033，0.018 kg·hm－2。总体而言，温州地区的大气氮、磷沉降水平在我国属中等水平。各指标除氨氮外（近郊＞远郊＞市区），月均沉降量均表现为市区＞近郊＞远郊，说明温州地区氮、磷沉降分布特征与城市特别是人口分布密切相关。温州市区、近郊的氨硝比均远＜1，并且市区＜近郊，而远郊接近于1，表明温州市的氮沉降主要来源于工业和交通的化石矿物燃料燃烧，而农业和人、畜排泄物所占比例较少。

大气沉降；氮；磷；城郊差异；温州

文献著录格式：廖忠鹭，李平，商栩.温州典型地区大气氮、磷沉降的城郊差异［J］.浙江农业科学，2015，56（1）：123－126.

DOI 10.16178／j.issn.0528⁃9017.20150140

随着城市化和工业化的不断推进，人类活动将大量污染物质带入大气环境中［1］。Morales等［2］研究指出，大气沉降对委内瑞拉的马拉开波湖外源氮、磷输入的贡献甚至高于该湖周边排放的污水；Duce［3］的研究则表明河水中（汇入海洋的河流）新输入的磷大约有10%来自大气。在我国，Zhang［4］的研究显示有65%的溶解性无机氮（DIN）和70%的溶解性无机磷（DIP）是通过大气湿沉降输入黄海的。而近年来的研究进一步显示，大气干湿沉降每年向黄海输入的和分别占总陆源（大气沉降和河流）输入量的87%，47%和53%［5］；太湖梅梁湾地区大气氮、磷沉降分别占环湖河道年输入总量的48.8%，46.2%［6］。大气沉降已成为我国水环境中主要的氮、磷输入来源之一。

大气氮、磷沉降不仅存在时间变化，在空间尺度上也具有差异性。研究发现，美国西南部的氮总沉降量高于东北部［7］。在我国的华北平原地区，北京的大气氮素沉降明显高于山东和河北［8］；在太湖流域，太湖周边的东部和北部具有最高的氮、磷沉降速率［9］；就全国范围而言，长江三角洲地区的氮湿沉降高于华北、华南和西北地区［10］。大气氮、磷沉降的空间变化反映了不同区域的沉降化学特性，对水陆生态系统具有重要影响［9］。深入了解不同区域间大气氮、磷沉降的差异，既能为控制大气污染物指明方向，也能为测算水体不同来源氮磷污染的贡献提供依据。

温州是浙江省人口最多的典型沿海发达城市，工业生产和城市人口的快速增长造成了当地水体的严重污染［11］。为了解大气氮、磷沉降对温州地区不同类型水体的污染贡献，本研究将温州市划分为市区、近郊及远郊山区3个区域，对大气沉降污染状况及其空间差异进行初步探析。

1 材料与方法

1.1 样品采集

于2013年12月至2014年2月，分别在温州市区（一栋7层居民楼楼顶）、近郊（距市中心10 km的高教园区一栋6层教学楼楼顶）以及远郊（距市区约80 km的珊溪水库近岸一栋3层民房楼顶），采用参考敞口集装箱式采集方法［12］收集干、湿总沉降。样品用聚乙烯塑料桶（桶口直径29.8 cm）收集，设置两个平行样。采样桶放置于相对楼顶地面高度2 m的位置，四周开阔，无明显干扰。采集桶中预先放入500 mL滴有0.1 mL氯化汞的去离子水，以防止采样周期内水样中氮、磷元素形态转化。

1.2 分析方法

各指标的月均沉降通量用实际采样样品浓度与实际采集雨水量求得［14－15］，计算公式如下：

Fi＝Ci×Q／S／100。

式中，Ci为第i个样品中氮、磷含量（mg· L－1），Q为收集到的月平均降雨量，Fi为月沉降通量（kg·hm－2），S为桶口的面积（m2）。

2 结果与分析

2.1 温州地区大气沉降分布特征

温州市区的TN月均沉降量为4.02 kg·hm－2，近郊为2.76 kg·hm－2，远郊为1.15 kg·hm－2；市区的TP月均沉降量为0.065 kg·hm－2，近郊为0.033 kg·hm－2，远郊为0.018 kg·hm－2。与其他地区的研究结果相比（表1），温州市区的TN月均沉降量处于我国的中上水平，近郊处于低下水平，远郊山区则在最低水平。但是，温州上述3个区域的氮沉降量均远超亚洲和欧洲的平均水平，温州近郊氮沉降量与美国加州南部水平相当。另外，温州市区的TP月均沉降量处于我国的较高水平，近郊在中等水平，远郊则处于中下水平。

表1 不同地区月均氮、磷沉降通量对比

总体而言，温州市总沉降的TN月均沉降量约为2.64 kg·hm－2，TP月均沉降量约为0.039 kg· hm－2。温州地区的氮、磷沉降量处于我国的中等水平，并且氮沉降与美国加州南部水平相当，但是远超亚洲和欧洲的水平。

2.2 温州地区大气沉降的城郊差异性

相比于氮沉降，温州地区的大气磷沉降量非常小（图2）。TP和的月均沉降量所表现出的城郊差异性特征与TN和相似。由于大气中磷化合物的溶解度很小，而植物对磷化合物的吸收性又较高［15］，远郊山区植被覆盖面广，人口稀少，因此磷沉降量较低并且其分布特征表现为市区＞近郊＞远郊。

综上可知，本研究中除氨氮外（近郊＞远郊＞市区），其他各指标的月均沉降量均表现出相同的城郊分布特征（市区＞近郊＞远郊），表明温州地区的氮、磷沉降分布特征与城市特别是人口分布密切相关。

2.3 大气沉降组成

从温州市的大气氮、磷沉降组成上看（表2），温州市区月均沉降中只占TN的8.3%，占据65.7%；近郊两者所占比例分别为18.8%，38.4%；远郊则分别为41.7%，44.3%。温州市区的月均沉降量占TP的46.1%，近郊占据75.8%，远郊因含量过低未达检出限。这说明温州3个不同类型区域的氮沉降成分均以无机氮为主；而温州市区的磷沉降中以其他形态的磷占优势，近郊则以正磷酸盐为主。

图1 温州不同类型区域的月均氮沉降分布

在工业发达的北美，氮沉降的氨硝比＜1，而在农业发达的美国中西部和欧洲部分地区，氮沉降的氨硝比＞1［23］。温州市区、近郊的氨硝比均远＜1，并且市区＜近郊，而远郊接近1（表2）。与中国西北、华北平原等地区均高于1的情况不同［8，24］，这说明温州市的氮沉降来源于农业和人、畜排泄物所占比例较少，更多的是来源于工业和交通的化石矿物燃料燃烧［18］。

图2 温州不同类型区域的月均磷沉降分布

表2 温州地区月均沉降中各组分分布

3 小结

温州市区、近郊、远郊的TN月均沉降量分别为4.02，2.76，1.15 kg·hm－2，市区、近郊、远郊的TP月均沉降量分别为0.065，0.033，0.018 kg·hm－2。总体来看，温州市的氮、磷沉降量在我国属于中等水平，氮沉降量与美国加州南部水平相当，远超亚洲和欧洲的水平。

温州不同类型区域的TN月均沉降量均表现为市区＞近郊＞远郊；4的月均沉降量相差不大，表现为近郊略高于远郊＞市区；、TP和的不同区域沉降特征与TN相类似。温州地区的氮、磷沉降分布特征与城市特别是人口分布密切相关。

温州不同类型区域的氮沉降成分均以无机氮为主；而温州市区的磷沉降中其他形态的磷占优势，近郊则以正磷酸盐为主。

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（责任编辑：高 峻）

图5 菜田土壤有效磷分布频率变化

3 小结与讨论

东阳市耕作土壤有效磷含量处于偏上水平，甚至有部分作物土壤磷素表现为过量累积，如蔬菜田。土壤磷盈余是我国土壤有效磷变化的主要特征，从1980年到2003年我国农田土壤有效磷增长约为19 mg·kg－1。东阳市耕层土壤磷素累积的原因一方面是磷肥过量施用［1］；另一方面是环境磷素来源多，数量大。随着东阳市经济快速增长、畜牧业的发展以及磷肥施用量的增加，通过大气干湿沉降、灌溉水等途径进入农田生态系统的磷素数量越来越大，在实际生产中却很少有人注意这部分磷素资源对土壤供磷和作物营养的贡献。因此，根据不同作物对磷元素的需求不同，在施肥中应结合土壤和作物类型合理施用磷肥。

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（责任编辑：吴益伟）

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0528⁃9017（2015）01⁃0123⁃04

2014⁃09⁃30

浙江省自然科学基金项目（Y5110069）；温州市科技计划项目（H20100052，S20100036）

廖忠鹭（1989－），女，在读硕士研究生，从事环境污染化学及生态学方面研究工作。E⁃mail：zhongluliao＠126.com。

商 栩，副教授，博士后，从事环境污染化学及生态学方面研究工作。E⁃mail：copepod＠sina.com。