硝酸态氮污染地下水的生物防治

硝酸态氮污染地下水是氮污染中的一个重要方面.由于地下水不仅供应工农业生产,同时又是主要的饮用水源,因此遭到硝酸态氮污染后,直接影响人体健康,尤其是癌症流行病学的研究,更加引起人们对这一问题的关注. 目前我国某些地区的地下水,已经不同程度地遭到硝酸态氮污染,因此防治任务业已提高到日程     

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.     

从文献计量分析地下水硝酸态氮污染的研究动向

<正> 随着工农业生产的发展,城镇人口的增长,随着污水污泥排放量和化学肥料施用量日益增加,是否加重了氮素在地球表层的淋失,导致地下水硝酸态氮的污染?这种污染是潜在的危险?还是已经成为现实?其严重程度和发展趋势又如何?由于地下水既是工农业生产的宝贵资源,又是重要的饮用水源,与国民经济、人民生活密切相关,因此上述问题引起环境生态学界的关切。     

渭河流域关中段地下水硝态氮来源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源及迁移转化特征,本文在水化学分析的基础上结合氮氧稳定同位素技术及SIAR模型对渭河流域关中段地下水补给来源、地下水中氮污染特征进行了判断.结果表明,渭河流域关中段地下水的主要水化学类型为HCO₃-Ca+Mg型,地下水由降水快速入渗补给和地表水入渗补给.地下水氮污染以硝态氮形式为主,在所采集的34个地下水水样中,硝态氮含量的变化范围为0.154~36.717mg/L,平均含量为6.17mg/L,其中硝态氮含量超过Ⅲ类地下水标准的采样点共有2个,超标率为5.9%.氮循环的主导作用为硝化作用.地下水δ¹⁵N-NO₃^-含量的变化范围为+6.08‰~+16.42‰,δ¹⁵O-NO₃^-含量的变化范围为+9.38‰~+12.514‰,硝态氮污染主要受到人类活动的影响,土壤有机氮、粪便及污废水和大气沉降是地下水硝态氮的主要贡献者,平均贡献率分别为44.65%、40.03%和15.32%.     

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.     

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.     

青岛市农区地下水硝态氮污染来源解析

为了提高作物产量,肥料大量投入在农业种植区日益普遍,导致了农区地下水硝态氮（NO₃^--N）污染.农业面源污染是地下水硝态氮污染的主要原因.为了保障饮用水安全,明确农区硝态氮污染的来源是十分必要的.本研究分别于2009年和2019年在青岛农区随机选取35个采样点,借助反距离加权法（IDW）对硝态氮含量进行空间分布分析,通过测定氮、氧同位素进行溯源,运用SIAR模型量化污染源的贡献率.结果表明,青岛市地下水硝态氮含量（平均值）由2009年的38.49 mg·L^-1降低为2019年的22.37 mg·L^-1,但仍高于世界卫生组织（WHO）规定的饮用水中硝态氮的最大允许含量.2009年和2019年硝态氮含量都呈现由南向北逐渐增加的趋势,南部污染轻,北部污染重.δ15N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-的交叉图显示青岛市地下水硝态氮主要来源是化肥、土壤氮、粪肥和污水.水同位素表明降水是青岛市地下水的主要来源.贝叶斯混合模型（SIAR模型）表明污染源贡献率为：粪肥和污水（47.42%） > 土壤氮（27.80%） > 化肥（14.35%） > 大气氮沉降（10.43%）.从2009~2019年青岛市地下水质量得到了改善,但硝态氮污染状况仍不容忽视,应根据硝态氮污染来源,有针对性地防治以确保农区饮用水安全和农业的可持续发展.     

某污染场地地下水硝态氮迁移过程的数值模拟

以西北某沙漠地区的废水排放场地为例,利用Visual MODFLOW 2010.1软件构建污染物溶质运移模型,模拟废水中硝态氮在该场地饱和带地下水中的迁移、扩散和衰减规律,从而定量模拟预测未来20年内污染晕的扩散范围和浓度变化趋势。结果表明:含硝态氮废水在进入含水层后对地下水造成明显污染。随着时间延长,地下水中污染晕的范围在水平方向上呈椭圆状缓慢扩大,污染中心区地下水硝态氮浓度明显降低。受场地地下水水力梯度的限制,地下水流动缓慢,污染晕的空间扩散范围非常有限。废水进入含水层后第1年、第5年、第10年和第20年年末,污染晕的水平分布面积分别为18.52万,21.25万,24.15万,28.24万m~2,面积平均扩散速率为0.512万m~2/a;硝态氮的最大浓度分别为1.32,0.68,0.27,0.14 mg/L。污染晕中心相对于第1年、第5年、第10年和第20年分别沿地下水流线方向迁移447.21,948.68,1 755.63 m,距离平均迁移距离为87.78 m/a。在切断污染源后,随着时间延长,废水排放对地下水水质产生的影响将逐渐减弱,最终能够达到可接受水平。     

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.     

太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移的规律

用模拟土柱和田间定期采样的方法对太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移规律进行了研究.结果表明,在饱和条件下,硝态氮垂直运移过程的穿透曲线呈现不对称形状和拖尾现象,主要由于土壤中存在着动水和不动水的比例不同和土壤的物理性质所致.在非饱和条件下,硝态氮运移过程的时间明显加长,穿透曲线的峰值增高,优先流不明显,穿透曲线平缓.与硝态氮结合的阳离子价数对硝态氮的垂直运移没有影响.试验区的硝态氮在土壤中的含量随季节的不同而呈现规律性的变化,冬、春季硝态氮在土壤中的含量较高;夏、秋季则较低.地下水中的硝态氮污染现象不显著,主要由于土壤质地黏重,阻碍了硝态氮向地下水中的运移.     

柳江盆地浅层地下水硝酸型水特征和成因分析

近年来地下水硝酸盐污染状况越来越严重,人类活动对地下水的影响加剧,不仅造成污染,甚至改变了地下水的水化学类型,出现了硝酸型地下水.本研究以柳江盆地为例,分析了该地区浅层地下水中硝酸型水的特征和影响控制因素,探讨了硝酸型水的研究意义.结果表明,柳江盆地浅层地下水中硝酸盐污染严重;在全区211组有效数据中,硝酸型水占比20.9%,主要分布在研究区东南部,北部山区分布较少且零散;根据硝酸型水的特征可将其划分为高TDS硝酸型水和低TDS硝酸型水,高TDS硝酸型水的TDS和总硬度浓度均较大,且浓度范围较广,低TDS硝酸型水的TDS和总硬度浓度值和浓度范围均较小;硝酸型水的形成主要受人类生活污水、农业施肥、化粪池和垃圾渗滤液下渗等影响,其中,高TDS硝酸型水的污染负荷通常高于低TDS硝酸型水;通过对硝酸型水的分析研究,能够尽早发现污染并不严重但已有污染趋势的区域,以便及时进行地下水的污染防治,避免水质进一步恶化.     

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。     

江汉平原东部浅层地下水氮的空间分布特征

江汉平原水体氮污染问题日趋严重,但相关研究仍较为薄弱。以江汉平原东部为研究区,对区内459组浅层地下水样品的水化学成分进行测试分析,旨在查明地下水氮污染的空间分布特征,并探讨地下水氮污染的成因机制。结果显示:硝态氮在孔隙潜水中明显富集,最高约300 mg/L,而高含量的氨氮则集中分布于中层孔隙承压水,平均值达2.58 mg/L;孔隙潜水中NO_3~-含量随着Cl~-含量的增高而表现出增高趋势,指示了浅层地下水中NO_3~-是人类工农业活动输入的结果;中层孔隙承压水处于富含有机质的强还原环境,NH_3-N含量随着DOC含量的增高而表现出增高趋势,且高含量的NH_3-N对应着低含量的Cl~-,表明该层地下水中NH_3-N主要为天然来源,而非人类活动输入。氧化还原环境控制着区域内浅层地下水中氮的赋存形态,在氧化环境下主要以硝态氮的形式存在,而在还原环境下主要以氨氮的形式存在。     

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。     

沙颍河流域典型癌病高发区土壤硝态氮对地下水和蔬菜硝酸盐积累的影响

在作物生长期、收获期和收获后采集土壤、地下水和蔬菜样品,探讨癌病高发区土壤硝态氮对地下水和蔬菜硝酸盐积累的影响,以及由此引发的健康风险.结果表明,氮肥施用和灌溉是造成沿岸土壤、地下水和蔬菜硝酸盐积累的主要原因.受到河流氮污染影响,灌溉用水中氨氮和硝态氮经过灌溉-蒸发和淋溶过程的反复交替,向土壤和地下水迁移,引起土壤、地下水和蔬菜硝酸盐的积累.紧邻沙颍河的癌病高发村庄,土壤、地下水以及蔬菜硝态氮积累均明显高于全区平均水平.土壤在作物生长期和收获后分别达到149.01 mg·kg-1和31.70 mg·kg-1,其中多年菜地土壤硝态氮积累最为突出,分别达到276.44和68.26 mg·kg-1.作物生长期地下水硝态氮平均含量达38.32 mg·L-1,超标近3倍,叶菜类蔬菜硝酸盐平均含量高达3269.04 mg·kg-1,超出允许含量1倍以上.癌病高发村庄居民存在突出的饮水和蔬菜硝酸盐暴露健康风险.     

曝气对高铁地下水化学特性的影响

氧气进入还原性的地下水中,会与地下水中的还原性组分发生系列化学反应,从而改变地下水的化学特性,通过调控这些化学反应有望快速修复污染地下水。为此,该文以江汉平原高铁地下水为例,研究曝气对地下水化学特性的影响。曝气实验在湖北省潜江市一口高铁浅层地下水井中进行,测定曝气过程中地下水溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH值和其中铁、锰、三氮、磷、碳酸氢根等浓度的变化。研究结果表明,曝气在增加地下水中DO和ORP的同时,地下水中的铁、锰快速完全氧化,磷酸盐随之沉淀;碳酸根减少,使pH值增加近一个单位;同时,氨态氮含量略增加,硝态氮含量先增后减,暗示曝气后期好氧反硝化作用的存在。这些结果可为污染地下水修复技术提供重要的参考依据。     

略论地下水硝酸盐氮污染及其防治措施

通过资料调研，全面综合国内外地下水硝酸盐氮污染状态，主要来源，危害程度及去除技术发展动态。针对我国地下水硝酸盐氮污染现状、提出了包括改变化肥的传统施用方法，制定有关管理法规限制和控制化肥施用量，控制非点污染源地地下水污染等方面防治对策措施。     

水中硝酸盐污染现状、危害及脱除技术

世界范围内地下水硝酸盐的污染已越来越严重.受硝酸盐污染后的地下水会以直接或间接的方式危害人们的健康,由于硝酸盐会在水体中沉积并不断地累积,硝酸盐会导致婴儿患上高铁血红蛋白症,已经成为世界性的环境问题.随着硝酸盐污染的日益恶化,水体中硝酸盐污染问题不容乐观.根据使用方法的不同,硝酸盐氮常规去除技术大体分为物理方法、生物脱氮法及化学还原法.利用一系列方法将水中的硝酸盐还原为氮气是水中硝酸治理的根本方法.     

城市绿化草坪再生水灌溉对地下水水质影响研究

再生水是城市绿化的良好水源,但其潜在的地下水污染问题不容忽视.本研究基于对地下水及其灌溉水水质的长期监测,探讨了绿化草坪地下水主要理化性质和污染物浓度的变化规律及其与灌溉用水水质的关系.连续5 a的监测结果表明,再生水氨氮超出用于城市绿化的城市杂用水水质标准（GB/T 18920-2002）,总氮偏高,二者变化范围分别为0.05～65.4 mg·L-1和2.56～78.0 mg·L-1,平均值分别为12.0 mg·L-1和28.3 mg·L-1.使用自来水灌溉,地下水水质指标正常,波动不大;用再生水灌溉草坪（冬末初春4个月未浇）对地下6 m浅井水质影响明显,对20 m深井水质影响不明显,主要变化表现在硝态氮浓度值升高.浅井地下水硝态氮浓度与灌溉的再生水溶解态氮呈滞后的显著正相关性,表明用再生水灌溉草坪可能会引起地下浅层水硝态氮污染.因此,需要根据城市绿化用水量大的特点,进一步完善再生水回用标准,避免再生水回用造成新的环境污染风险.     

南方典型农田区浅层地下水污染特征

为分析我国南方农田生态系统浅层地下水污染特征及主要污染物的地球化学行为,以太湖流域典型农田区域为对象,联合常规水质分析方法、荧光光谱技术和多元统计分析手段,研究了浅层地下水的水化学特性、溶解性有机物和重金属分布特征及其成因.结果表明,研究区水体呈还原态,浅层地下水的水化学类型为HCO3-Ca·Na,三氮含量中硝态氮最高,氨氮、亚硝态氮次之.类腐殖酸、类色氨酸和类酪氨酸为浅层地下水中溶解性有机物的主要组分,由陆源与生物内源双重贡献.影响地下水中溶解性有机物分布的主要因素为地表水补给及地下水流方向.所检测的9种重金属元素,Fe和Cr平均浓度高于国家地下水环境质量Ⅲ类标准,且部分点位的Fe、Cr、Mn、Zn含量存在超标.相关性分析结果显示,荧光性有机物变化特征可较好反映浅层地下水的污染状况,其中类蛋白物质与氨氮密切相关;Cu、Ni分布与DOC相关,且主要络合于小分子荧光性有机物上.