长沙市城区周边地区地下水硝酸盐态氮含量及污染状况评价

熊江波，李雁勇，王翠红，谢红霞，李洪斌，叶丽丽，王丽慧

（湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128）

随着我国城市化进程的迅速发展和人口的快速增长，土壤面积减少、各种废弃物大量增多、食物资源供应增加、城郊农业生产集约化程度和复种指数提高等一系列的问题日益突出，这些问题带来的影响在城市周边地区更为明显，表现为生态环境受到的威胁正日益加剧。其中，作为人们主要饮用水源之一的地下水水质变化受到人们的高度重视。由于硝酸盐被认为是损害人体健康的致癌性、致畸性污染物质，故在地下水水质指标中，硝酸盐态氮含量的变化综合反映了地表水和土壤的污染状况而备受关注。国内外许多研究学者曾就地下水中的硝酸盐含量，污染状况及其影响因素进行了大量研究报道[1-5]，研究结果表明，地下水硝酸盐的污染与城市化发展、土地利用变化、人口膨胀等因素有关[6]。但关于各大城市周边地区地下水硝酸盐含量的系统研究尚未见有报道，长沙市东郊农田周围地下水硝酸盐含量仅见王翠红等[7]人的报道。项目以长沙市4个行政区周边地区地下水为研究对象，通过取样调查，分析测定其硝酸盐含量，研究探讨城区周边地区地下水硝酸盐的含量及其污染状况，旨在为保护地下水资源、保护人体健康提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试地下水的采取

供试地下水的采样于2009年5月至8月进行，以长沙市芙蓉区、雨花区、岳麓区和开福区等4个行政分区周边地区的地下水为研究对象，根据各分区经济发展特点，在全面兼顾的原则上对采样地域进行挑选，最终定于长沙市周边的黄花镇、东岸乡、樃犁镇、黄兴镇、黎托乡、鸭子铺、洪西社区、苗圃、含浦镇等地。采样点范围介于东经112°50′～113°10′E、北纬 28°16′～28°06′N 之间，采样点周边环境分为水泥地、地表水、农作区、养殖场以及小型作坊等5种类型。从居民家中获取当天抽取的4～40 m深的井水作为供试水样，采样的同时用GPS仪定位。各区采集的水样数分别是芙蓉区29个、雨花区30个、岳麓区29个和开福区27个。采集分布图见图1所示。

图1 长沙市城区周边地区地下水样采样点分布图

1.2 测定方法

采回来的水样立即用紫外分光光度法进行硝酸盐态氮含量的测定。

1.3 评价标准

地下水硝酸盐含量分析综合参照我国地下水水质标准（GB/T14848-93）及生活饮用水卫生标准（GB/T 14848-2006），即我国生活饮用水卫生标准限定饮用地下水硝酸盐氮含量不得超过10 mg/L；地下水水质标准中，将地下水水质分为5类。

表1 我国地下水各级硝酸盐态氮标准

2 结果与分析

2.1 长沙市城区周边地下水硝酸盐态氮的含量

从总体来看（见表2），长沙市周边地区的地下水硝酸盐态氮含量的平均值为10.02 mg/L。其中，最高值为77.51 mg/L，最小值为0.18 mg/L，最高值为最低值的430倍；各行政分区中以芙蓉区的平均含量最高，为13.66 mg/L（地下水硝酸盐态氮含量最高的取样点也在芙蓉区），雨花区的次之（11.28 mg/L），开福区和岳麓区的硝酸盐态氮含量较低，分别为7.23 mg/L和6.34 mg/L；各区地下水硝酸盐态氮含量的变异系数均较大，高达78%以上，其中尤以芙蓉区和岳麓区的最大，平均达102%，这说明地下水硝酸盐态氮含量可能受多种因素影响。

表2 长沙市周边地区地下水硝酸盐态氮的含量

2.2 长沙市城区周边地下水硝酸盐态氮的污染状况

参照我国饮用地下水硝酸盐含量标准（10 mg/L）可以看出（表2），长沙市周边地区地下水硝酸盐平均含量略高于标准，在115个水样中有40个超过国家饮用水标准，水样超标率达35%。各分区地下水硝酸盐污染状况存在一定程度差异，除开福区和岳麓区外，芙蓉区和雨花区地下水硝酸盐平均含量均超标，分别是标准值的1.4和1.1倍。

若参照我国地下水水质的5类标准（表3）进行评价，结果表明，芙蓉区地下水硝酸盐态氮含量达到国家Ⅱ类标准的不足15%，满足Ⅰ类标准的不足5%；雨花区地下水硝酸盐态氮含量达到国家Ⅱ类标准以上的也不足35%；岳麓区和开福区有50%以上的地下水样硝酸盐态氮含量满足国家Ⅱ类以上标准。从所采集水样的全体来看，检测到的Ⅲ类水所占百分比最大（各行政区3类水样比例均超过了30%）。其中，以芙蓉区Ⅲ类水所占百分比最大（64.3%）。项目中检出的V类水质较少。

表3 长沙市周边各区地下水中硝酸盐态氮含量占各分级标准的百分数 （%）

若以取水井周边的地物覆盖状况来分析（表4），可知硝酸盐态氮超标率以水泥地为取水点的最大（46%），地面水的次之(36%)，其他的如养殖场、农作区和手工作坊的平均超标率为30%。

表4 不同功能区地下水硝酸盐态氮污染状况

2.3 污染原因分析

在4个行政区中，芙蓉区污染情况最为严重，其主要可能原因有三：一是该区地处浏阳河畔，其地下水水质受浏阳河污水淋滤作用的影响，硝酸盐态氮含量较高；二是该区小型手工业比较发达，小型手工作坊的污染处理系统不够完善，作坊排出的污水直接或通过下渗作用进入地下水层；三是该区是较早的农业集中地，拥有大面积的稻田和蔬菜基地以及养殖场，极大加深了地下水的污染问题。同样，雨花区经济发展较早，小型工厂密集，因此地下水硝酸盐污染情况与芙蓉区相似。

开福区地下水污染的主要原因为养殖场、农作区密集，含有氮磷的化肥被广泛地施用，硝酸盐态氮随地表水通过地表渗透浸入地下水层。导致地下水硝酸盐态氮含量偏高，平均值为7.2 mg/L。岳麓区居民区密集，又是大学集中地区，人口密度大，生活污水的排放是引起地下水硝酸盐态氮含量偏高的主要原因。

根据水井周边情况分析，以农作区为周边环境的水井受污染程度最低，主要是因为含氮、磷化肥的使用。养殖场、手工作坊及地面水为取水点的地下水硝酸盐态氮含量基本相同。

3 结论

长沙市城区周边地区地下水硝酸盐态氮平均含量为10.02±9.90 mg/L；在4大行政分区中，芙蓉区、雨花区、开福区和岳麓区分别为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。地下水硝酸盐态氮含量的变异系数均较大，高达78%以上。

长沙市城区周边地区115个水样中，水样超标率达35%。各分区中，除开福区和岳麓区外，芙蓉区和雨花区地下水硝酸盐态氮平均含量均超标，分别是标准值的1.4和1.1倍。

按我国地下水硝酸盐态氮的五级标准评价，结果表明：芙蓉区地下水硝酸盐态氮含量达Ⅱ类标准的不足15%，满足Ⅰ类标准的不足5%；雨花区地下水硝酸盐态氮含量达到Ⅱ类标准以上的也不足35%；岳麓区和开福区有50%以上的地下水硝酸盐态氮含量达到国家Ⅱ类和Ⅰ类标准，没有检测到Ⅴ类级别水样。

水井周边地物覆盖状况分析结果表明：地下水硝酸盐态氮超标率以是水泥地为取水点的最大（46%），地面水的次之（36%），其他的如养殖场、农作区和手工作坊平均为30%。

[1]史 静，张乃明，褚素贞，等.滇池流域地下水硝酸盐污染特征及影响因素研究[J].农业环境科学学报，2005，24（增刊）：104-107.

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[4]邱贵江，朱 俊，李 霞.内江市城区地下水硝酸盐污染研究[J].内江师范学院学报，2008，23（2）：104-106.

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