论文总字数：17535字
目 录
引言 3
1材料与方法 4
1.1研究区概况 4
1.2样品的采集及预处理 5
1.3分析方法 6
2结果与讨论 7
2.1地表积尘中不同形态氮营养物含量 7
2.2不同粒径颗粒物总氮及可转化态氮含量分布特征 8
2.3不同形态氮空间分布特征 9
2.4不同形态氮的粒级效应 12
2.41不同形态氮随颗粒物粒径大小变化分布特征 12
2.42各形态氮在不同粒径颗粒物中实际污染贡献 14
3结论 15
参考文献 16
致谢 18
城市不同土地利用类型地表沉积物中氮赋存形态差异性研究
连鑫博
，China
Abstract: In order to understand the different types of surface product of dust in various forms of nitrogen distribution characteristics and bioavailability, collecting surface sediment samples which from different city functional areas. Using the chemical fractionation extraction method, the content of iron manganese oxide (IMOF-N), carbonate bound nitrogen (CF-N), ion exchange nitrogen (IEF-N), organic and sulfide bound nitrogen (OSF-N) and total nitrogen (TN) were analyzed. On the basis of the above, the distribution characteristics of nitrogen in each functional area and the distribution of particle size distribution of the surface dust and the biological availability were analyzed. The results show that accounting for the bio availability of nitrogen for the proportion of total nitrogen is arranged from high to low: Iron and steel factory gt; residential parking gt; viaduct gt; campus.The particle size of the particles increased, and the biological availability of nitrogen in the particulate matter increased in proportion to the total nitrogen. The nitrogen content of the various forms of nitrogen content from large to small: iron manganese oxide nitrogen (IMOF-N) gt; carbonate bound nitrogen (CF-N) gt; ion exchange nitrogen (IEF-N) gt; organic and sulfide bound nitrogen (OSF-N). The concentration of iron manganese oxide (IMOF-N), carbonate bound nitrogen and ion exchange nitrogen (IEF-N) decreased with the increase of particle size, the organic and sulfide bound nitrogen (OSF-N) were distributed in different particle size fractions, With the increase of the particle size of the surface particles, the actual pollution contribution of the various forms of nitrogen in the particulate matter decreased.
Key words: Nitrogen forms ; Biological availability ; Different functional areas; Grain size effect
引言
城市点源污染与面源污染是地表水体污染的两大重要来源，近几年来，我国耗费大量资金，采用多种治理技术以减少污水排放，取得了一定效益，使得点源污染得到有效控制，而单纯控制点源污染，仍不能保证水环境质量得到根本改善。[1]在美国,面源污染已经成为水环境污染的第一要素, 60%的水污染问题起源于面源污染。[2]我国城市地表径流、屋面径流以及排污口径流中的大部分指标超出国家地表水环境质量Ⅴ类标准,直接排放到受纳水体中会对环境产生很大危害，国内有研究表明即使点源污染全部得到控制，水环境也无法从根本上得到改善，水质达标率仅有42%-65%。[3,4]据2000年广东省环境统计年鉴资料显示：珠海市的工业点源污染排放量CODcr为1653.71万kg，排放SS负荷454.96万kg；而珠海市城区降雨径流含CODcr量为工业点源污染总量的19%，SS负荷远高于工业点源污染。[5]比起点源污染，面源污染的时空范围更为广阔，不确定性大，成分过程较为复杂，控制难度较点源污染更高，大量面源污染物分散、持续性地进入水体，因此，面源污染的影响就显得尤为突出，逐步成为水环境污染的主要原因。[6,7,8,9]面源污染,广义上指可溶性污染物或固态污染物从非特定的地点，在降水和径流的冲刷作用下，汇入受纳水体（如水库、 海湾、河流、湖泊、等）而引起的水体污染。[10] 狭义上的面源污染主要指地表径流污染。地表径流污染是指在降雨过程中的雨水及其形成的径流冲刷城市地面（如居住区、商业区、停车场、街道等），聚集多种污染物质（如氮、磷、原油、有毒物、有机物等）并直接汇入水体造成的水体非点源污染。[11]随着城市化进程的不断加快，城市化和城市规划建设在很大程度上改变了原有的城市地表环境，大量的建筑物和道路导致城市地表硬化率和不透水比例显著增加，在发生降水特别是强烈降水时，产生的大量的地表径流无法被植物截留或渗透到土壤中，只能通过合流制或分流制系统排放入受纳水体中，使得受纳水体水质受到明显破坏，目前，城市地表径流污染已经成为仅次于农业面源污染的第二大污染源。 [1,12]
有研究表明，地表径流污染特征主要取决于降雨的时间、强度、土地利用方式和地表累积物等。[13,14] 其中，城市地表沉积物主要指沉积、附着于城市不透水下垫面(街面、广场、道路、桥面)及地面附着物和建筑物的裸露面上的，未被固化粘结，并易于被地风力、水力和重力等作用带动、转移和飘浮的颗粒粒径小于20目的固态颗粒物，主要源自人类活动、大气沉降、土壤扰动、路面磨损以及交通系统等，包含多种污染物质，有固体废物碎屑（动物粪便、城市垃圾、城市建筑施工地堆积物）、化学药品（绿化施用的化肥农药）、车辆排放物和空气沉降物等，是路面径流、排污口径流和屋面径流污染物的主要来源,其数量大小、组成成分和性质特征对城市地表径流污染特征有很大影响。 [4,7,15,16,17,18]同时，地表积尘颗粒物的组成与天气情况、工业状况、交通强度以及与土壤的接近程度有关。因此，城市不同功能区的使用功能对于地表积尘的颗粒组成具有较大的影响。[19]因此，亟待展开对城市不同功能区地表积尘污染物特征的研究。
当前，国内外的大多数城市水体富营养化严重。 [20]从近年来国内外的相关研究情况看，重金属和难降解的有毒有害污染物的污染特征及其环境风险是城市地表积尘污染研究的热点，而对地表积尘中诱发水体富营养化的氮、磷元素不同赋存形态研究及其生物有效性估算等问题的关注并不多。 [20,21]城市地表积尘在雨水冲刷作用下，通过地表径流及雨水管网系统排入水体，成为城市水体氮营养物的主要来源，不同结合形态的氮往往具有不同的活性和生物有效性，因此通过研究测定地表积尘中有效氮含量对于地表积尘对水体富营养化污染贡献的科学评估具有重要的意义。同时，不同功能区的城市地表具有不同的土地使用功能，其沉积物来源及污染程度不同，如城市路面沉积物与交通流量、汽车尾气排放量等因素有关，尾气排放氮氧化物和烟尘微粒浓度对地表沉积物的含氮量及重金属元素富集有一定影响；城市工业区的地表沉积物与工业生产过程中的原料及半成品材料等的材料本身属性、潜在污染特征以及材料的扩散、沉积、遗漏等因素有关；城市居民区的地表沉积物与居住人口密度、居民生活习惯、生活垃圾种类数量等因素有关，商业区的地表沉积物与商业活动类型、商业区人口流动量等因素有关。[7]
地表沉积物中的氮营养物主要分为可转化态氮（即生物有效性氮）和不可转化态氮。其中，可转化态氮主要包括四种形态氮：即离子交换态氮（IEF-N）、铁锰氧化物结合态氮(IMOF-N)、碳酸盐结合态氮(CF-N)、有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)。通过对城市不同功能区径流可携带地表沉积物中不同形态氮进行化学分级提取，并按照颗粒粒径分布特征及不同功能区划分进行对比研究，可以有效分析地表颗粒物中不同粒径颗粒物的潜在地表水环境风险和实际水环境影响的特征及差异性，以及地表颗粒物的氮营养物赋存形态、不同形态氮空间分布特征及其生物有效性，为城市非点源污染贡献评估、污染负荷估算及污染控制对策的制定提供科学依据，对城市非点源污染管理及非点源污染最优化处理有重大意义。
1.材料与方法
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