大气氮磷沉降对南水北调中线干线河南段水质的潜在影响

文章链接网址:Qiu, Y.; Zhang, Y.; Lan, P.; Liu, H.; Wang, H.; Wang, W.;   Zhao, P.; Li, Y. Influence of Atmospheric Phosphorus and Nitrogen Sedimentation on Water Quality in the Middle Route Project of the South‐To‐North Water Diversion in Henan Province. Int. J. Environ. Res. Public Health 2022, 19, 14346. https://doi.org/10.3390/ ijerph192114346

本网讯（张鹏成/文 张鋆/图）为了解大气氮磷沉降对南水北调中线工程水质的潜在影响，对南水北调中线干线河南段2018年10月至2020年10月的大气氮磷干湿沉降、气象因子和水质因子进行了分析。揭示了干渠河南段大气氮磷沉降随时间的变化特征，探讨了大气干湿沉降对中线水质的影响。结果表明，总氮沉降通量具有明显的季节变化，这与降雨量的变化趋势一致，且随降雨量的增加而增大。氮、磷沉降量与水分因子显著相关。气象因素和氮磷沉降量对水质变化的影响达18%。大气氮磷沉降对主要河道水污染的贡献率和生态影响有增加趋势，应引起足够的重视。

图1 采样点设置位置

采样点设置：确定了10个生态监测站，分别位于陶岔坝右岸(TC)、南阳管理处(NY)、叶县(YX)、蔚县(JX)、禹州(YZ)、郑州(ZZ)、焦作(JZ)、卫慧(WH)、鹤壁(HB)和安阳(AY)。由于研究区属于温带大陆性气候，春季和夏季降水集中，秋季和冬季降水较少，因此分为旱季和雨季，探讨各监测点氮磷沉降通量的变化特征。5月至10月为雨季，11月至次年4月为旱季。雨季和旱季都会持续6个月。

2019年旱季月平均降雨量为11.46 mm，雨季月平均降雨量为68.91 mm。 2020年旱季月平均降雨量为18.24 mm，雨季月平均降雨量为96.87 mm。 2020年月平均降雨量略高于2019年。

图3 旱季和雨季大气氮磷沉降通量, (a) 干湿 TP 沉积； (b) 干湿 TN 沉积 

从时间上看，TP 沉降通量在旱季和雨季变化不大，而 TN 沉降通量在旱季和雨季差异很大。总体来看，雨季TN沉降高于旱季，TP沉降规律相同。

调查期间，除TN外，所有变量均符合I-II类地表水环境质量标准（GB38382-2002）。 10 个采样点水质因子的均值和标准差（SD）见表 1。在所有采样站中，CODMn、TOC 和 TP 的空间差异均显着（p < 0.05），而其他理化因素的空间差异不显着。

图 4 提供了大气氮磷沉降通量与降雨和水质因子之间的关系。我们可以清楚地发现，湿 TP 的沉积通量与 Chla、Cond 和 TN 呈正相关。干 TP 的沉降通量与 Chla、Cond、CODMn、NH4+-N、NO3--N 和 pH 呈正相关。干态TN的沉降通量与Chla、Cond、TP和NO3--N呈正相关。

去趋势对应分析表明，四个轴的最大梯度长度均小于3。因此，我们选择RDA线性模型。RDA结果所示,RDA1轴的解释量RDA2 轴分别为 88.03% 和 11.92%。从时间上看，2019年TN沉降通量对干渠水质影响显着，而TP沉降通量和降雨对2020年干渠水质影响显着。湿 TP 沉降通量对 2020 年雨季水质影响更显着，干 TN 沉降通量和湿 TN 沉降通量对 2019 年雨季水质影响更显着。降雨对水质的影响在 2019 年和 2020 年的雨季更为明显。

为明确 N、P 沉降和大气环境对河南段干线水质的相对影响，采用 VPA 计算 N、P 沉降和大气环境对河道水质的解释率。物料需求计划。结果表明，N、P沉降和大气环境占运河水质的2%和10%，合计占运河水质的18%，其中70%不能被解释。这也表明大气环境对运河水质的影响大于氮磷沉降对运河水质的影响。并且氮磷沉降与大气环境对渠道水质的综合影响也高于氮磷沉降对渠道水质的单一影响。

结论：研究期间，TN沉降通量具有明显的季节性变化，与降雨的变化趋势一致，且随降雨的增加而增加。TP沉降通量没有明显的季节性变化，但在研究期间呈逐渐增加的趋势。

国际联合实验室介绍

河南省南水北调中线水源区流域生态安全国际联合实验室

（International Joint Laboratory of Watershed Ecological Security for Water Source Region of Middle Route Project of South-North Water Diversion in Henan Province）

开展针对南水北调中线水源区流域生态安全保护中面临的水生态系统动态过程、面源污染、水源涵养能力偏低、水资源利用效率效益不高等问题，与国际学术大师深度合作，积极探索国际化、多视角深层次合作。为南水北调后续工程高质量发展提供国际合作的科研平台，将为中线工程核心水源地生态环境保护提供良好的理论和实践基础，为“守好这一库碧水”确保“一渠清水永续北送”提供重要的技术支撑。

南水北调中线流域生态安全团队开展水生态、水环境、水质和水生态健康评价、生态修复和农业生态领域基础理论研究和技术开发，已在中线水源区取得了一定的成果，主持或参与国家级项目20多项，主持有“南水北调中线水源区水质水量耦合优化调控关键技术研究与示范”河南省重点研发专项，参与“南水北调中线工程水生态环境保护关键技术研究及示范”河南省重大科技专项，横向委托项目30多项，发表学术论文100多篇，授权专利20多项，专著8部；河南省科技进步奖二等奖1项，地厅级奖励6项。

河南省南水北调中线水源区流域生态安全国际联合实验室

南水北调中线水源区水安全保障技术河南省高等学校学科创新引智基地

2022.11.03