基于多环境介质氮素和同位素的滦平盆地地下水硝酸盐来源示踪

选择密云水库上游承德市滦平盆地为研究区,通过不同土地利用类型地下水"三氮"含量、土壤全氮含量和包气带可溶硝态氮含量,结合水体硝酸盐氮氧双同位素、硫酸盐硫氧双同位素多种环境同位素特征和地下水放射性碳同位素测年示踪硝酸盐来源.结果表明,滦平盆地水体氮形态以硝态氮为主,地下水NO₃^-质量浓度与居民用地、旱地土地利用类型显著相关,硝酸盐污染主要集中于居民建设用地和农用地区域浅层地下水中.13.79%地下水样品NO₃^-质量浓度超过国标（GB/T 14848-2017）地下水硝酸盐限值Ⅲ类标准,超标范围为1.04~3.86倍;37.93%地下水样品NO₃^-质量浓度超WHO饮用水硝酸盐浓度限值,超标范围为1.08~6.83倍.地下水NO₃^-质量浓度、土壤全氮和浅层土壤可溶硝态氮空间变异受结构性因素和人为因素共同作用影响.地下水硝酸盐来源主要为家畜粪尿和生活污水混合污染,其次为化学肥料淋滤;盆地山前地下水径流区包气带-地下水氮循环主导过程为硝化作用.以盆地系统作为独立单元研究水环境硝酸盐污染来源和归趋规律,对流域整体地下水污染防治和修复具有重要意义.     

华北典型超采区浅层地下水“三氮”时空变异及驱动因素分析

山东省临清市浅层地下水已成为当地水资源的重要组成部分,当地地下水超采严重,且极易受到生活、农业生产等活动的污染。本研究采用反距离权重法(IDW)对研究区地下水中“三氮”(硝态氮、亚硝态氮和氨氮)浓度进行空间插值分析,运用聚类分析法对“三氮”浓度的时空变异性特征进行分析,在分析研究区“三氮”污染现状的基础上,进一步探究其驱动因素。结果表明,研究区地下水氮污染以“NH₄⁺-N”为主,其质量浓度变化范围为0.239~2.304 mg/L,超标率100%。受降水量影响,呈现出“三氮”质量浓度在丰水期高于平水期的时间变异特征;受土地利用与地形的影响,呈现出“三氮”质量浓度在研究区中部地形低处的旱地与农村居民用地不同的空间变异特征。生活污染和人畜排泄物是研究区地下水“NH₄⁺-N”污染的主要来源,是研究区地下水氮污染控制的重要措施;土地利用类型、地下水埋深、pH、DO、Mn²⁺和Fe²⁺等均是影响研究区地下水中“三氮”迁移转化的要素,是地下水氮污染治理不可忽略的影响因素。研究结果对了解研究区地下水“三氮”污染状况与控制治理等具有重要的意义。     

地下水“三氮”污染来源及其识别方法研究进展

地下水"三氮"污染来源的识别研究对污染控制与修复有重要的意义.在阐述地下水"三氮"污染来源(大气氮沉降、土壤天然有机氮矿化、地表径流氮输入、人类活动氮排放等)及其在我国的分布特征的基础上,总结了国际上常用的"三氮"污染来源识别方法,包括水化学方法、统计学相关方法、区域氮平衡法、稳定同位素示踪法及一些新型示踪方法.指出由于"三氮"污染来源的多样性及污染形成机制的复杂性,单一识别方法在应用中均有较明显的局限性,目前主流识别手段为稳定同位素示踪法与多种识别方法相综合.进一步提出要加强新型示踪方法的开拓、定量识别方法的优化,污染源识别与迁移转化机制、地下水补排条件、地下水-地表水转化关系等研究相结合为未来发展的主要趋势.     

华北平原典型剖面地下水三氮污染时空分布特征

华北平原地下水氮元素污染的时空分布特征鲜有报道,本文结合华北平原水文地质条件,从山前平原至中部平原选取两个剖面,四次采集地下水样品并测定三氮含量,调查评价典型剖面上三氮污染状况并深入分析其时空分布特征。结果表明:华北平原典型剖面上地下水的三氮中超标最为严重的是氨氮;三氮总量整体上随时间呈上升趋势;硝态氮、氨氮、亚硝态氮含量的空间分布不尽相同,前两者在山前平原的含量高于中部平原;第三者则呈相反趋势;从垂直方向上看,三氮含量随地下水埋深增加而减小。在不同的水井类型中,灌溉井和监测井中三氮的含量普遍较高,而在饮用水井中氨氮污染相对严重,会对人类健康造成一定风险。     

基于水化学及当地稳定同位素的地下水硝酸盐污染空间分布特征及污染源解析

为精准识别张家口市宣化区地下水硝酸盐污染的空间分布情况及其来源,根据张家口市宣化区洋河两岸地下水水质监测数据,采用水化学分析方法分析硝酸盐污染现状,利用氮氧稳定同位素方法定性分析污染物来源,并利用ArcGIS软件对地下水硝酸盐浓度、氮氧同位素特征值进行可视化表征,更加直观地表现地下水环境质量时空差异.根据SIAR模型（同位素混合模型）定量计算各污染源的贡献率.结果表明:①张家口市宣化区地下水“三氮”污染主要为硝酸盐氮,浓度平均值为27.23 mg/L,污染浓度高值区域出现在建设用地.②研究区典型特征污染物的氮同位素特征值（δ15N-NO₃-）在土壤中的分布范围为1.46‰~7.71‰,在粪便及污水中的分布范围为9.49‰~17.57‰,可充实当地δ15N-NO₃-分布数据库.③硝酸盐污染主要来源于土壤氮、粪便及污水,水化学及同位素特征表明氮的迁移转化以硝化作用为主.④SIAR模型计算结果表明,土壤氮、粪便及污水、无机化肥及工业废水贡献率分别为44.36%、43.35%、9.24%.研究显示,硝酸盐污染主要受生活污水、工业生产活动和该地区农业灌溉的影响,污染物主要来源于土壤氮、粪便及污水,且建设用地污染情况较耕地更为严重.      

成都平原典型区地下水污染时空异质性及污染源分析

成都平原地下水是该地区生活、工农业生产用水的重要来源,但由于长期过量使用化肥,以及畜禽养殖、乡镇企业及生活污废水的无组织排放,已对该区地下水环境构成了威胁.本研究选取成都平原某典型城镇农村区进行不同时季地下水水质监测分析,并联合ArcGIS空间分析技术、相关矩阵分析和主成分分析(PCA),以揭示研究区地下水水质时空异质性、污染影响因素、潜在污染源及污染源时季变化规律.结果表明,研究区"三氮"(NO~-_3、NO~-_2、NH~+_4)、铁(Fe)、锰(Mn)、氯离子(Cl~-)、硫酸根离子(SO■)存在不同程度的超标,其中,氨氮(NH~+_4)超标最为突出;地下水中氨氮含量及"三氮"之间的转化主要受土地利用类型、地下水铁锰分布及含水层氧化还原条件的影响.PCA结果显示,农业活动、生活污水和工业排放是造成研究区地下水污染的主要影响因素,从春季到夏季地下水污染源由生活污染为主转向农业污染为主,冬季地下水污染源以生活和工业源为主.ArcGIS空间分析和PCA分析的结合,有助于探讨地下水水质及潜在污染源的时季变化规律,可为地下水环境保护、污染控制和减缓方案制定提供理论依据.     

北京市顺义区浅层土壤硝态氮的空间变异特征分析

顺义是北京市的主要水源地和农业生产基地,研究氮素在顺义区土壤中的分布累积及空间变异情况,对于了解顺义区的土壤潜在污染,指导农业生产,预防面源污染等具有重要作用.因此,本研究应用传统统计学方法和基于GIS的地统计学法研究了顺义区不同地点各土层土壤中硝态氮的空间分布特征.结果发现,地统计分析过程中,在考虑各向异性和趋势效应的情况下,各土层土壤硝态氮含量均具有空间相关性,理论变异模型主要为球状模型和指数模型.同时,选用普通Kriging插值法得到了各土层土壤硝态氮的空间分布图,并对其空间分布特征进行了分析.结果表明,研究区不同土层硝态氮空间分布状况各异,潮白河东部土壤硝态氮含量高于潮白河西部.     

也下水三氮污染的现状及主要除氮方法

本文综述了三氯污染的产生及地下水污染现状,去除地下含水层中的氮是当今国内外重点研究的现场净化技术之一。针对地下水三氮污染状况,文中主要介绍物理化学法、化学法、生物脱氮法等进行研究治理三氮污染。提出控制三氮污染源的方法,以及优化三氮去除技术研究。     

地下水三氮污染的现状及主要除氮方法

本文综述了三氯污染的产生及地下水污染现状,去除地下含水层中的氮是当今国内外重点研究的现场净化技术之一。针对地下水三氮污染状况,文中主要介绍物理化学法、化学法、生物脱氮法等进行研究治理三氮污染。提出控制三氮污染源的方法,以及优化三氮去除技术研究。     

基于水化学和氮氧双同位素的地下水硝酸盐源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源,比例及迁移转化特征,对河北省张家口市宣化区洋河北岸主要供水区的地下水进行取样分析.基于土地利用类型,综合利用水化学分析方法耦合δ¹⁵N-NO₃^-,δ¹⁸O-NO₃^-双同位素示踪技术对研究区地下水硝酸盐污染来源,贡献率及迁移转化规律进行判断.研究结果表明：研究区氮污染以NO₃^-为主,12处采样点4次采样过程中约77%超出世界卫生组织标准（10mg/L）的限值,其污染在2018年8月（夏季）较为严重,空间浓度插值结果显示硝酸盐呈现出沿河及远岸点位浓度相对较低,中间较为稳定区域浓度较高的空间特征,并表现出不同土地利用类型上污染程度的差异性：旱地浓度最高,城镇次之.稳定同位素模型（SIAR）显示地下水硝氮污染来源中粪肥及生活污水占45.37%,土壤氮来源为41.39%,降水和化肥中NH₄⁺来源占13.24%,与研究区以城镇和耕地为主的土地利用现状较为一致.此外,同位素特征值结果显示氮的迁移转化过程以硝化作用为主.文可为地下水氮的污染来源解析提供更加精准,全面的分析方法进而为污染的防治提供优先治理建议.     

电解催化还原-氯氧化无害化去除水中硝酸盐氮

基于对Pd-Me双金属催化还原的机理分析,提出了以NH₄+-N为目标产物,Fe催化还原NO₃--N的理论设想. 结合折点氯化技术,以Ti/Fe为阴极,以Ti/Ir-Ru为阳极,以NaCl为支持电解质组建无隔膜电解体系,开展了水中NO₃--N去除的试验研究. 结果表明,利用电解催化还原-氯氧化法可将模拟水样中NO₃--N转化为N₂去除,其反应历程为阴极催化还原NO₃--N生成NH₄+-N,阳极电解氯氧化NH₄+-N生成N₂. 在ρ(Cl-)为500 mg/L,电流密度为12 mA/cm2,极板距离为9 mm,搅拌强度为450 r/min的试验条件下电解150 min,初始ρ(NO₃--N)为50 mg/L的模拟水样出水ρ(TN)和ρ(NO₃--N)可分别降至2.9和2.8 mg/L,去除率分别达到94.1%和94.3%,NH₄+-N和NO₂--N均未检出. 分析认为,阴极对NO₃--N的催化还原机理为:Fe化学吸附氮氧化合物离子中的O形成固定的N—O键,电解产生的活性还原物质攻击N—O形成N—H新键.      

东北海伦地区农村地下饮用水硝态氮污染特征及其影响因素分析

地下水硝态氮污染已成为一个全球性的问题,直接影响到人们的生活用水和身体健康.通过对海伦地区157口农村饮用水井取样分析,探讨了该地区地下水硝态氮污染的时空特征及其影响因素.结果表明,地下水中硝态氮平均含量14.01 mg·L^-1,超标率（≥10.00 mg·L^-1）达到26.11%.地下饮用水硝态氮的污染表现出明显的空间分异特征,在空间上地下水硝态氮污染程度从高到低依次为中部漫川漫岗农业区、东北丘陵漫岗农业区,西南平川漫岗农业区.在此基础上,从水井本身性质和污染物来源两方面分析了地下水硝态氮污染影响因素.在水井本身性质方面,水井管道材料不同导致地下水硝态氮受污染程度不同,其中单节管道水井的污染程度显著低于多节管道,平均浓度分别为5.08、 32.57 mg·L^-1,超标率分布为12.26%、 82.35%;整个地区水井硝态氮污染程度与水井绝对深度无显著关系,但在28个同一取样单元,深水井污染程度显著低于浅水井,其中单节管深井、单节管浅井、多节管深井、多节管浅井的平均浓度分别为1.84、 12.02、 25.14、 45.61 mg·L^-1.分析污染物来源可以发现,污染程度较高的地区多处于氮肥施用量较高、户均家禽牲畜量较多的地区,表明地下水硝态氮污染与化肥施用量以及家禽牲畜排泄量呈一定的正相关关系.     

新疆石河子地区地下水硝酸盐含量分布及影响因素分析

为了初步掌握石河子地区平原区地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对研究区地下水硝酸盐含量状况及其影响因素进行了研究。结果表明,石河子地区地下水硝酸盐含量普遍较低,仅有3.03%的取样点超过《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》。研究区内地下水硝酸盐氮含量空间分布特征显著,水平分布特征表现为从南到北逐渐降低,垂向分布特征表现为潜水区硝酸盐氮含量高于承压水区。影响地下水硝酸盐氮含量的主要因素包括含水层特性、地下水氧化还原条件、降水量等自然因素以及氮肥施用量、种植制度和农业污染源等人为因素。该研究对石河子地区饮水安全和地下水保护有现实意义。     

沉积盆地地下水无机氮来源示踪及其演化模式

以我国沉积型盆地三江平原的典型农业区抚远地区为例，采用水化学法和GIS技术分析区域水化学成因作用及无机氮素的污染特征，利用氮氧双稳定同位素分布特征及稳定同位素解析模型（SIAR）确定氮素来源及各污染源贡献比，基于对影响氮素浓度变化的多项因素的认识，建立区域氮素的水化学演化模式.结果表明：研究区地下水中氨氮超标率为56.52%，毫克当量百分数平均值占无机氮总量的55.50%，是地下水无机氮素中污染影响程度最大的指标；土壤有机氮、厩肥污水和氨态化肥是径流补给区氮素的主要污染来源，各污染端元贡献比由大到小依次为40.49%、30.24%和29.27%.地下水补给区是氨氮污染最重的区域，排泄区是硝酸盐氮污染相对严重的区域，氧化还原条件是影响氮素浓度的关键因素；在氮素的时空演化过程中，除二级阶地仍保持天然水化学状态外，一级阶地和漫滩区的氮素浓度均有不同程度的升高.     

河套灌区浅层地下水NO3--N时空变化及驱动因素

为探明河套灌区地下水硝酸盐污染现状、时空演变特征和主要影响因素,选择乌拉特灌域为研究区,采用统计分析、 Piper三线图、相关分析和离子比值等方法,探究了该地区地下水硝酸盐质量浓度时空变化格局和主要驱动因素.结果表明,乌拉特灌域地下水氮素主要以NO^-₃-N为主,ρ（NO^-₃-N）存在极高值(60.00 mg·L^-1),超标率达10.50%;时间分布：8月地下水ρ（NO^-₃-N）最高(平均值为6.61 mg·L^-1), 10月(6.22 mg·L^-1)和11月(6.25 mg·L^-1)次之,3月(平均值为1.77 mg·L^-1)最小,土壤中NO^-₃-N在降雨和灌溉驱动作用影响下,下渗至地下水,呈现出丰水期和灌溉集中期高于其它时期的特征;空间分布：灌域西南部(8.87 mg·L^-1)&g...     

绥化市水源地地下水污染特征分析及水质评价

根据2018年绥化市第一水源地13口监测井水质检测结果分析地下水污染特征,并对地下水质进行综合评价.结果表明:绥化市第一水源地取水井主要超标因子为铁、锰、氨氮,第一水源地补给区内其他取水井监测指标中铁、锰、氨氮、溶解性总固体和总硬度超标.硫酸盐、氯化物、溶解性总固体、总硬度、氟化物和磷酸盐浓度高值区均出现在垃圾填埋场,高锰酸盐指数和氨氮的高值区出现在太平岗村屯地下水井,硝酸盐高值区出现在兴发村屯地下水井.地下水污染评价结果显示污染指标主要为溶解性总固体和氨氮,分别为中污染和极重污染,主要集中有B5、B7、B8、B9、E和X1.溶解性总固体、硫酸盐、氯化物和总硬度空间分布呈相似趋势,高值区均出现在E、 X1、 B7、 B8和B9.氨氮高值区出现在X1,这可能与该处为垃圾填埋场有关.高锰酸盐指数高值区出现在E,硝酸盐氮高值区出现在B8,砷浓度的空间分布没有变化.     

唐山市农业区地下水垂向剖面中硝态氮污染的研究

当今农业地区灌溉施肥引起氮素对地下水的污染已成为人们普遍关注的环境问题.本文结合唐山市农业区的生产实际,应用LEACHN数学模型,对唐山市农业地区灌溉施肥条件下氮素在土壤中的迁移转化进行了模拟计算.所建立的地下水垂向剖面的二维水量水质模型,对典型剖面中地下水的硝态氮污染进行了模拟和分析.计算结果表明,唐山农业区灌溉施肥引起根区以下硝态氮渗漏损失可造成浅层地下水的污染.     

氮对地下水的污染预测模型

本文利用分段模拟试验法,研究氮在土壤中的行为及其污染地下水的途径.在此基础上建立了地下水污染的氮预测模型,并用现场试验监测数据对该模型进行验证和修正.模型预测表明:产生地下水氮污染的主要因子是硝酸根,而反硝化过程是土壤去除硝酸根的主要途径.因此,保持一定厚度的厌氧土层以利于反硝化作用是防止产生土壤和地下水氮污染的最有效方法.