合肥城区地表灰尘氮磷形态及污染特征研究

【摘要】：本文以合肥市城区地表灰尘氮磷为研究对象，针对城市6种主要功能用地类型，筛选52个具有代表性的采样点位，采集地表灰尘样品。在分析测试的基础上，对合肥市城区内地表灰尘不同形态氮磷的空间分布特征及其相关性进行分析，并对地表灰尘氮磷生物有效性进行评估，探析氮磷的吸附/解吸特征。主要研究内容及成果如下： （1）在合肥城区地表灰尘中，TN、TP的主要存在形式分别为有机氮和无机磷；无机氮中以NH_4~-N为主要组成成分，无机磷中则以Ca-P为主。采用基于ArcGIS的Kriging空间插值技术，模拟预测地表灰尘氮磷及总有机碳的空间分布，结果显示，TN呈现出自北向南递减的趋势，TP的高值区位于城区东北部；而TOC的高值区主要集中在北部。对不同功能区的分析表明：氮营养物含量最高值位于商业区域，其次是公园绿地，工业区的含量最低；TOC表现为文教区含量最高；不同形态磷的功能区分布较为复杂、情况各异。 （2）多元统计分析表明，地表灰尘的氮磷营养物分别以Or-N和Ca-P的贡献度最大，其次为NH_4~-N和De-P，该类指标相关性显著；而且，TOC的输入可能会影响灰尘中氮磷营养物的分布；各污染指标的聚类结果与其空间插值预测分布情况一致。综合分析推断，合肥城区地表灰尘氮污染主要来自生活污染及园林绿地施肥；磷污染主要来自城市建设过程带来的建筑垃圾。 （3）城区地表灰尘中，生物有效性氮和生物有效性磷含量分别占氮磷总量的8.19%和11.90%。其中，NH_4~-N、Ex-P分别是其主要组成形态；潜在生物有效性磷含量是有效磷的5.7倍，其中以Ca-P的贡献度最大。对不同功能区分布特征的分析表明，生物有效性氮和生物有效性磷的最大值均出现在了商业区，最小值则分别位于居住区和工业区。 （4）地表灰尘吸附动力学研究表明，灰尘对氨氮表现出以解吸过程为主、部分先解吸后吸附的态势，且基本在24h后达到吸附解吸平衡；不同粒径灰尘对磷酸盐的最大解吸量多发生在前4h前，最大吸附量多出现在48h后，除商业区外，磷酸盐吸附量总体随时间呈波动式上升态势。吸附热力学研究表明，灰尘对氨氮和磷酸盐的吸附特征基本符合Linear线性，吸附量随着溶液浓度的增大而增大；灰尘的粒径越大，达到吸附解吸平衡的时间就越长，线性拟合效果就越差。