阙洪华
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摘要：莆田市海岸带区域是福建省经济增长的重要区域之一，在都市化进程中莆田市对地下水资源的需求急剧增加，但近年来经济的快速发展导致地下水污染日益严重，其中 “三氮”污染是目前莆田市面临的主要地下水污染类型。研究表明莆田市秀屿区笏石镇“三氮”污染程度较低，而氮污染主要集中城镇化程度高、人口密度大的荔城区。结合莆田市产业规划布局，莆田市沿海地区地下水“三氮”污染主要诱因为城镇区域生活垃圾、生活废水以及无序化养殖产生的废弃物，研究区地层岩性及地质背景也对“三氮”污染有一定贡献。通过系统分析氮污染因素，结合城市规划发展提出“三氮”污染防治建议。
关键词：地下水、“三氮”污染、莆田市、海岸带
随着我国都市化进程的加快，各城市对淡水资源的需求越来大，而地下水是海岸带城市淡水资源的主要来源，各种工业废弃物、生活污水的无序管理导致沿海地区地下水污染日益严重。前人研究表明，地下水中氮污染已成为我国地下水污染的主要污染类型之一，不少专家学者对全国部分地区“三氮”污染进行了详细分析，冯小铭等也对东南沿海的一些城市进行了地下水污染分析，莆田市作为福建省重要的经济增长区域，其“三氮”污染问题一直未进行较为详细的分析讨论。本文依托《福建省地下水环境状况调查与评价》《莆田市城市地质调查》等项目开展野外调查，通过采集地下水样品进行测试分析，获取目前莆田市浅层地下水水质情况，系统分析莆田市沿海浅层地下水“三氮”污染问题，并提出莆田市“三氮”污染治理的参考意见。
1、研究区概况
莆田市位于福建省东南沿海中部，与台湾隔海相望，属于亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，多年平均降雨量1300mm，为该区域地下水提供了较丰富的补给源。根据地下水的赋存性质和埋藏条件，研究区地下水主要分三种类型：松散岩类孔隙水、风化残积层孔隙裂隙水和基岩裂隙水。本项目重点研究人类活动频繁的海岸带区域，即涵江区、荔城区、秀屿区、城厢区，包括兴化湾南岸、平海湾及湄洲湾北岸区域。
2、样品采集及分析
2.1 样品采集与测试
样品采集工作于2016年12月进行，采样点布设综合考虑区域水文地质、地下水流场及人类活动分布等因素（图1），共采集67件地下水样品，样品采集自民井、机井及泉点，均为0-10m浅层地下水。样品在福建省地质矿产局泉州实验室进行测试分析，其中NH4+-N、NO2—-N采用紫外分光光度法测定，NO3—-N采用DX-120型离子色谱仪测定。
图1 莆田市地下水采样位置布设图
2.2 分析研究方法
地下水质量状况标准按照GB/T14848-1993《地下水质量标准》Ⅲ类水标准进行评价，评价结果如图2所示。项目成果采用MapGIS绘制，地下水质量数据使用SPSS进行统计学分析。
注：- 表示测试数据低于方法检出限。
根据表1统计结果，莆田市域三氮污染中以亚硝酸盐氮污染最严重，超标率达22.39%，最大值为0.67mg/L，超标33.5倍；其次为硝酸盐氮污染，超标率为19.40%，最大值为50.44mg/L，超标2.5倍。从图2所示，莆田市“三氮”污染主要集中在涵江区及木兰溪流域附近，其中亚硝酸盐氮污染分布广泛，主要分布在秀屿区沿海区域级莆田市区范围；硝酸盐氮污染主要分布在秀屿区、涵江区养殖场附近；氨氮污染主要分布在荔城区，即莆田市中心与木兰溪流域。
3.2莆田市地下水“三氮”污染成因分析
根据形成因素可将莆田市地下水污染因素可以划分为两类：一类为人为因素，即由于人类的生产生活行为导致的地下水污染，另一类为自然因素，即由于区域地质背景导致的地下水污染。
3.2.1 人为因素
地下水污染有很大一部分原因是由于人类活动改变了地下水的化学环境并相应改变了其中水质化学元素的特性。结合莆田市沿海区域产业规划布局以及发展特点状况分析，人为因素主要包括：
（1）农业及养殖业污染。研究表明，过度施肥导致的农业面源污染是浅层地下水中“三氮”污染的主要原因，化肥中的硝酸盐不易被土壤直接吸附，在土壤溶液中主要以氨氮的形式存在，除少量被农作物吸收外，大部分被土壤吸附，在地表径流下渗影响下，下渗进入地下含水层，导致地下水中氨氮含量升高。据莆田市统计局数据表明氮肥占莆田市总施肥类型的40%以上，而通常农作物对氮肥的利用率在35%以下，由于莆田市年降水量大，在雨水的冲刷下，土壤对于氮肥的吸附固着能力下降，造成氮肥流失，地下水中氮含量增高。此外，莆田市沿海区域存在大量的海水养殖场，在使用化肥养殖以及养殖废水的随意排放，均是导致农业面源污染的重要原因。
（2）生活垃圾及生活污水污染。莆田市沿海区域水网密度大，存在大量的沟渠交错纵横于乡间，而乡村地区污水处理设施较为缺乏，生活污水的运动迁移过程中，污染物的清除仅依靠地表水体的自我净化能力，但地表河流的自身净化能力相当有限，在日积月累的运移中，大部分的沟渠已转变为黑臭水体。而农村区域垃圾集中处理设施不全，垃圾随意堆放等，经雨水浸泡及地表径流冲刷，其溶出物会渗入地下或混入地表沟渠中，造成地下水蓄水层的污染，尤其是该区生活垃圾主要成分为盐类和有机物，经微生物分解后将生成氨氮、硝酸盐和亚硝酸等，导致地下水三氮污染严重。
（3）工业污染。莆田市福建省重要的制鞋、纺织、食品、石化等制造基地，由于部分企业环保意识差，存在偷排工业污水和工业垃圾随意丢弃堆放的情况，工业垃圾在雨水的浸泡下生成大量的废水，通过渗坑、渗井、排污管道的破损及沟渠等方式渗入含水层，使地下水中硝酸盐含量增大。
3.3.2 自然因素
（1）地下水中Fe和Mn对“三氮”转化与积累的影响。由于硝酸根离子、亚硝酸根离子和铵根离子中N的化学价态各不相同，导致其在地下水组分中稳定性各不相同。莆田市大地构造位于闽浙火山带，地表覆盖的第四系冲洪积层及基岩风化残积层中存在大量的Fe和Mn，使得莆田市沿海地区地下水中Fe和Mn的背景值高。前人研究表明，由于Mn离子对硝化细菌的抑制作用，导致铁、锰离子与硝酸根离子呈负相关关系，而与铵根离子呈显著的正相关关系。因此，表现为铵根离子在莆田市地下水中含量较高，超标率较高。
（2）含水层岩性和地下水埋藏深度。研究区位于东南沿海地区，主要岩层为第四系松散层、砂卵石层、风化岩层等，透水性好，且该区域地下水埋藏深度也较浅，水位变化幅度较小，污染物的迁移路径短，容易造成污染地下水的扩散，导致地下水中“三氮”污染的运移，扩大受污染面积。
（3）氧化还原反应对地下水的影响。由于研究区位于东南沿海，年降雨量相对较大，尤其是6-9月受台风影响雨量更是显著增加，区域内土壤长期处于水浸状态，土壤颗粒之间缺乏氧气，不利于土壤中硝化细菌的活动。而农业化肥的使用以及生活工业污水的渗漏，大量的氨氮被土壤颗粒吸附，进而下渗进入土壤深层进入含水层。由于硝化作用效率远低于氨氮的补充速率，造成地下水中氨氮的积累。
4、地下水三氮污染防治措施与建议
4.1加强养殖业污染防治，提高养殖业发展水平。加强养殖业规范化管理，按照莆田市城市发展规划和生态省建设要求整改，拆除关闭“反弹复建”的畜禽养殖场，对造成大量污染的养猪场进行整改，推动可养区生猪规模养殖场标准化改造。针对秀屿区相对集中的畜禽养殖区域，按照无害化、减量化的原则，构建生态防护隔离带，建立资源可循环利用、良性发展的养殖业循环经济发展模式。在秀屿、涵江区等主要的水产养殖区域，禁止使用化肥进行渔业养殖，采取生物岛礁等立体种养模式，养殖废水做到先处理后排放。
4.2 加强化肥使用管理，严格控制氮肥使用总量，提高氮肥利用率。针对莆田市域年降水量大，过度施肥以及植物对氮肥利用率低等问题，需要落实农业部发布的化肥农药使用量零增长要求，控制化肥中氮肥使用量，采用长效碳铵和以碳铵为主的化肥进行取代，提高农家肥的使用率，开展测土配方施肥相结合，结合作物实际与耕地质量科学合理施肥，提高灌溉技术以及改进施肥方法，尽量减少流失的氮对地下水造成污染。
4.3加强城市规划布局，重视污水处理设施建设。结合莆田市城市地质调查研究成果，按照“水十条”要求，对莆田市城市发展和水源地的建设进行统筹规划、科学合理布局。针对城市及乡村生活垃圾及污水造成的地下水污染，科学合理地开展下水道系统改造和建设，实现雨水与污水隔离输送，防止污染水域面积扩大。此外，还需加强污水收集处理，建立乡镇集镇区污水收集处理设施及行政村生活污水处理设施，集中处理城镇及乡村污水，降低污水排放量。
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论文作者:阙洪华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/7
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