长江上游典型山地农业小流域浅层地下水硝态氮时空变异特征及影响因素

长江上游山区以浅层地下水作为主要供水水源,但其极易受到农业生产等活动所导致的硝态氮(NO^-₃-N)污染.本文选取长江上游典型山区农业小流域作为研究对象,对土地利用与管理强度和水文地质条件等进行了野外调查,阐明其浅层地下水NO^-₃-N时空变异特征并分析其影响因素.结果表明,研究小流域地下水中NO^-₃-N质量浓度变化范围为0.40～12.51 mg·L^-1,超标率近30%.受降雨和管理强度影响,丰水期降雨量和施肥量增加,土壤中氮素在降雨驱动下淋溶流失进入浅层地下水,呈现出丰水期NO^-₃-N质量浓度(6.73 mg·L^-1)高于枯水期NO^-₃-N质量浓度(6.28 mg·L^-1)的时间变异特征.在空间上,小流域地下水中NO^-₃-N质量浓度呈现坡耕地和居民区集中分布的截...     

高原湖泊周边浅层地下水:氮素时空分布及驱动因素

高原湖泊周边浅层地下水作为当地重要的生产和生活水源之一,由于受到地表氮素投入负荷、降雨和灌溉等因素驱动下,浅层地下水NO^-₃-N污染较为严重,威胁着高原湖泊水质安全.2020～2021年雨季和旱季从云南8个高原湖泊周边农田和居民区的水井中采集了463个浅层地下水样,分析了地下水中氮的污染特征及驱动因素.结果表明,浅层地下水中ρ（TN）、ρ（NO^-₃-N）、ρ（ON）和ρ（NH⁺₄-N）平均值分别为24.35、 15.15、 8.41和0.79 mg·L^-1, 8个湖泊周边近32%的浅层地下水样NO^-₃-N浓度超过地下水Ⅲ类水质要求（GB/T 14848）,其中,洱海、杞麓湖和滇池湖泊周边地下水NO^-₃-N浓度超标率最高,其次是星云湖、阳宗海和异龙湖,最小为抚仙湖和程海.土地利用和季节变化影响着浅层地下水中各形态N浓度及其组成,农田区浅层地下水中各形...     

高原湖泊周边浅层地下水:磷素时空分布及驱动因素

高原湖泊周边农田磷肥的大量施用和城镇村落的聚集造成了土壤剖面磷素不断累积和含磷污染物的大量排放,加剧了湖泊周边浅层地下水的磷污染,磷随湖泊周边区域浅层地下径流入湖也影响着高原湖泊的水质安全. 2019～2021年雨季和旱季,通过对云南8个湖泊周边农田和居民区水井进行监测,分析了452个浅层地下水样中磷浓度的时空差异及驱动因素.结果表明,季节变化和土地利用影响了浅层地下水中磷浓度及其组成,表现为雨季浅层地下水中磷浓度大于旱季,农田大于居民区;溶解性总磷(DTP)是总磷(TP)的主要形态,占75%～81%,溶解性无机磷(DIP)是DTP的主要形态,占74%～80%.8个湖泊周边近30%的样本TP浓度已超过地表水Ⅲ水标准(GB 3838),其中,洱海(52%)、杞麓湖(45%)、星云湖(42%)和滇池(29%)湖泊周边地下水磷的超标率远高于阳宗海(16%)、抚仙湖(13%)、程海(6%)和异龙湖(5%).影响浅层地下水磷浓度的关键因子是土壤剖面中水溶性磷(WEP)、含水率(MWC)、土壤有机质(SOM)、总氮(TN)、 pH和浅层地下水中pH、水位(P<0.05).土壤WEP、 SOM...     

基于GIS的华北高产粮区地下水硝态氮含量时空变异特征

集约化农业生产区地下水的硝酸盐污染是一个十分普遍的问题.选取华北平原典型高产粮区桓台县为研究对象,分别在2002年和2007年同一季节对该县境内的394个潜水水样和283个承压水水样的硝态氮含量进行了取样分析,应用地质统计学与GIS技术相结合的方法对其时空变异规律进行了分析.结果表明,2002年和2007年潜水硝态氮的平均含量分别为8.08 mg·L~(-1)和14.68 mg·L~(-1),承压水硝态氮的平均含量分别为3.87 mg·L~(-1)和7.19 mg·L~(-1),2007年比2002年含量增幅均接近1倍.2个时期承压水硝态氮含量的空间相关距离均远大于潜水硝态氮含量的相关距离.2007年与2002年相比,潜水硝态氮含量各等级(0～5、 5～10、 10～15、 15～20、 20～30和>30 mg·L~(-1))的面积变化幅度分别为-28.87%、 -14.63%、 13.06%、 14.37%、 12.23%和3.85%;承压水中前4个等级的面积变幅分别为-37.82%、 28.01%、 9.33%和0.48%.通过对地下水硝态氮含量的垂向分析发现,2个时期的承压水硝态氮含量与取样井深存在显著负相关关系,并且深层承压水的硝酸盐含量呈现上升趋势.     

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。     

滨州市浅层地下水化学时空变化及成因分析

随着海平面升高和全球气候变化,沿海城市地下水化学的长期演变规律研究变得尤为重要。通过采集2010～2020年滨州市浅层地下水样(250个),运用数理统计、ArcGIS空间插值、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图及离子比等方法系统地分析了近10年来地下水化学时空演变规律及成因,结果表明：(1)研究区水体整体呈弱碱性,以微咸水为主,地下水阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主;由陆向海,水化学类型由Ca-SO₄·HCO₃型过渡到Na·Mg-HCO₃·SO₄、Na·Mg-Cl·HCO₃型,近海迅速转化为Na·Mg-Cl及Na-Cl型;(2)水化学组分年际变化表现为：TDS、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-和NO^-₃在2012～2013年显著升高,2013～2020年波动降低,2013年区域TDS突增主要受海水...     

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...     

东山岛地下水“三氮”空间分布特征

东山岛地下水是岛上居民饮用水、生活用水、农业灌溉、淡水养殖的主要来源.研究东山岛地下水中"三氮"的空间分布特征及其变异规律、污染来源、影响因素,对了解东山岛地下水"三氮"污染状况、"三氮"污染的控制和防治、居民健康风险控制等具有重要的意义.本研究应用地统计学方法分析了东山岛地下水中"三氮"含量的空间变异特征,采用Kriging方法对未观测点进行趋势面分析,并分析了东山岛地下水中"三氮"的污染特征.结果表明,东山岛地下水氨氮和亚硝酸盐氮的含量总体较低,但空间变异性较大,自相关性较差,而硝酸盐氮的含量普遍较高,空间分布表现为中等变异,空间自相关性较好;"三氮"在全岛的空间分布特征相似,浓度高值区均分布在近海陆域;城镇和村庄生活污染和人畜排泄物是东山岛地下水"三氮"污染的主要来源,是东山岛地下水污染控制的首要措施;土地利用类型、土壤类型、地下水埋深、p H、溶解氧、季节和Fe2+等都是影响东山岛地下水中"三氮"迁移转化的要素,是东山岛地下水氮污染治理需要考虑的因素.     

金佛山地区地下水硝态氮污染时空变异性研究

根据1976～1977年、2004～2006年和2009年金佛山地区23处地下水排泄点水中硝态氮的质量浓度,采用地球化学、统计学与GIS相结合的方法确定了区内地下水中硝态氮的地球化学背景值,分析了硝态氮污染的时空变异特征.结果表明,区内地下水中硝态氮的地球化学背景值为0.72～2.00 mg.L-1,正异常下限为3.20 mg.L-1;2004～2006年和2009年金佛山自然保护区内地下水硝态氮平均质量浓度为：2.08、2.67、2.59和3.92 mg.L-1;保护区外为：39.08、25.46、17.99和13.73mg.L-1;平均超标率（标准规定NO 3--N≤10 mg.L-1）为：451.64%、478.61%、331.85%和145.67%;最高浓度为：157.58、118.04、63.82和46.18 mg.L-1;最大超标率为：1 475.81%、1 080.39%、538.20%和361.78%.插值分析结果显示,区内地下水中硝态氮高值中心随时间而变化,低值区沿金佛山自然保护区分布.当地合理的环境保护政策和产业结构调整,对环境保护工作起到了积极作用.     

黄土高塬沟壑区氮素流失的时空变异特征

为了探讨黄土高塬沟壑区水体氮污染的时空变化情况,选取黑河流域(泾河支流)为研究区域,测定2013—2014年枯水期和汛期流域地表水和地下水中主要离子及NO_3~--N和NH+4-N的浓度并进行分析.结果表明,黑河流域枯水期水化学主要为Na+K-Cl-SO_4型,汛期主要为CaMg-HCO_3型.枯水期及汛期阳离子均主要为Na+,阴离子在枯水期主要为SO_4~(2-)而汛期则转变为HCO_3~-.汛期NO_3~--N浓度普遍大于枯水期,平均值分别为2.37和1.63 mg·L~(-1);且空间分布不均衡,地表水中的浓度为:上游(1.35 mg·L~(-1))中游(1.05 mg·L~(-1))下游(0.93 mg·L~(-1)),而地下水中的浓度为:下游(3.84 mg·L~(-1))中游(2.54 mg·L~(-1))上游(2.35 mg·L~(-1)).NH_4~+-N在时间分布上没有明显的规律,汛期及枯水期变化不大,空间分布特征与NO_3~--N类似,但其整体浓度较低,在0.11 mg·L~(-1)左右波动,较为稳定均且未超过IV类水标准.水体中NO_3~--N不仅来自于农田氮肥的施入等人类活动,还可能来自于酸性降雨.地表水的NO_3~--N污染程度存在空间差异,上游污染程度大于中、下游,而超过70%的地下水水质属于良好,对当地饮用水安全暂不造成威胁.     

珠江三角洲地区地下水中铁的时空变异特征及影响因素

为掌握珠江三角洲地区地下水中铁的时空变异特征及影响因素,分析了375组地下水样品。结果表明:区内地下水铁含量范围0～68.60 mg/L,平均值1.64 mg/L,总体上,深层地下水铁平均值高于浅层,丰水期地下水铁平均值高于枯水期,2013～2016年地下水铁平均值较2005～2006年略有升高。采用空间趋势分析和Spearman相关分析发现,本区地下水铁含量受氧化还原环境和人类活动影响相对较大,氧化还原电位越低,铁含量越高,且铁含量较高点相对集中于人口集中的河网密集区,受水质较差河流补给及农业面源三氮淋溶作用等影响。补给径流条件、pH值和海水入侵对区内地下水铁含量影响相对较小。     

柳江盆地浅层地下水硝酸盐分布特征及影响因素分析

以秦皇岛柳江盆地浅层地下水硝酸盐为研究对象,在地下水污染源调查的基础上,于2014年7月丰水期、2015年4月枯水期共采取浅层地下水样215组.基于变异函数模型和Arc GIS地统计模块,分析了浅层地下水中硝酸盐含量时空分布特征,并利用因子分析方法探讨了硝酸盐污染成因.结果表明,无论丰水期还是枯水期,研究区东南部均为硝酸盐主要污染区域,含量达30~120 mg·L~(-1),但枯水期硝酸盐污染面积约为丰水期的1.4倍;硝酸盐空间分布受人类活动和地质条件影响显著,其次为Eh、DO、p H和地形地貌条件.北部浅层地下水硝酸盐含量小于20 mg·L~(-1);中部主要来源于人类活动及农业种植中氮肥的流失,局部污染较严重;南部受隔水边界阻隔作用,表现为硝酸盐累积效应,污染严重.     

沙颍河流域典型癌病高发区水体硝态氮污染及健康风险

分别在雨季和旱季对癌病高发区地表水和地下水进行采样分析,探讨该区域地表水和地下水NO~-_3-N和NO~-_2-N污染状况、季节变化和空间分布特点,以及相应的健康风险.结果表明,雨季地表水和地下水NO~-_3-N含量明显高于旱季.受污染沙颍河水的影响,沿岸癌病高发村庄饮水井雨季NO~-_3-N污染严重,平均含量达到38.32 mg·L~(-1),超标近3倍,而旱季则存在NO~-_2-N污染,平均含量达到0.69 mg·L~(-1).研究区癌病高发村庄居民存在饮水NO~-_3-N暴露的健康风险,其年平均健康总风险达到1.02×10~(-8) a~(-1),为其他村庄居民的6倍以上,饮水NO~-_3-N污染是癌病高发村庄居民的健康危害因素.     

长江流域安庆段浅层地下水水化学特征及控制因素

浅层地下水为安庆市居民生活用水和工农业生产用水的主要水源,是维持社会经济可持续发展和区域生态环境的重要基础保障.为深入研究安庆市浅层地下水的水化学特征及控制因素,采集了196组浅层地下水水样,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值和数理统计方法对安庆市地下水的水化学特征及控制因素进行研究,定量评估不同来源对地下水水化学组分的贡献.结果表明,安庆市浅层地下水呈弱碱性,pH值在5.84～8.38,均值为7.21; ρ（TDS）介于47～1 620 mg·L^-1,均值为324.21 mg·L^-1,阴阳离子主要以HCO₃^-和Ca²⁺为主,水化学类型为HCO₃-Ca型.地下水水化学组分受岩石风化溶滤作用、阳离子交替吸附作用、矿物溶解和沉淀以及人类活动综合影响.Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解作用,Na⁺、Cl^-和SO₄^2-受工业活动和生活污水的排放、K⁺和NO₃^-受农业活动的影响.APCS-MLR受体模型分析进一步揭示地下水水化学组分主要有地质因子、工业因子、农业因子和未知源这4种来源,其贡献率分别为45.35%、14.19%、25.38%和15.08%.地质因子是浅层地下水水化学组分的重要来源,人类活动则加剧了地下水水化学的演变.     

淮河流域平原区浅层地下水铁锰分布特征及成因浅析

结合淮河流域平原区水文地质条件,阐述了淮河流域平原区铁锰元素在浅层地下水(埋深0~50m)中的赋存特征和分布规律。结合前人研究成果并总结现有水质资料,认为淮河流域地下水中铁锰的形成和分布特征除了受含水介质成分、上覆土层性质、酸碱条件等影响外,主要受氧化还原环境控制。建议通过适当除铁锰工艺或改变地下水循环条件等方式来改变研究区浅层水地下水水质状况。     

2004～2009年我国典型陆地生态系统地下水硝态氮评价

利用中国生态系统研究网络（CERN）2004～2009年31个典型陆地生态系统38个浅层地下水井硝态氮（NO 3--N）的监测数据,评价我国典型陆地生态系统地下水NO 3--N污染状况.结果表明,农田（4.85 mg.L-1±0.42 mg.L-1）、绿洲农田（3.72mg.L-1±0.42 mg.L-1）、城市（3....     

太湖地区农田土壤中铵态氮和硝态氮的时空变异

对太湖地区农田土壤3种主要水稻土类型:白土、黄泥土和乌栅土在小麦和水稻生长期间土壤剖面中NH₄⁺-N和NO₃^--N含量的时空变异进行了研究.结果表明:NH₄⁺-N在1a中的2月份和9月含量较高;4月份和11月的含量较低.NH₄⁺-N在土壤剖面中的空间变异为土壤上层到土壤下层呈逐渐递减趋势,以表土层含量为最高,在40cm以下基本上趋于稳定.NO₃^--N的含量低于NH₄⁺-N,在1a中小麦生长季节(旱作)高于水稻生长季节(水作);NO₃^--N在土壤剖面中的空间变异为:旱作时的土壤表层到底层迅速下降;但在水稻生长季节土壤剖面中表层土壤的NO₃^--N含量低于底层的NO₃^--N的含量,出现明显的淋溶现象.在旱作期间NO₃^--N随NH₄⁺-N呈指数曲线变化,而在水稻生长期间没有这种关系.NH₄⁺-N和NO₃^--N含量与土壤有机质呈显著的直线线性正相关关系.但NH₄⁺-N和NO₃^--N仅在旱作时随土壤粘粒含量和土壤pH值的升高而呈对数曲线下降.     

南水北调典型受水区浅层地下水水化学特征及成因

以邯郸黑龙港平原作为典型受水区,运用描述性统计、Piper图、离子比例分析、饱和指数和氯碱指数等方法,开展浅层地下水水化学变化特征及其成因分析研究.结果表明:南水北调中线工程通水后浅层地下水总体上由咸水向微咸水转化,浅层地下水水质的改善与水位恢复存在密切的相关性;6月和12月浅层地下水主要水化学类型分别是Na-SO₄-Cl型和Na-HCO₃型.蒸发岩(岩盐、石膏和芒硝)和碳酸盐岩矿物(方解石和白云石)的溶解/沉淀作用控制着浅层地下水主要离子浓度的变化.大部分区域发生了正向阳离子交换作用,而地下水位降落漏斗区或钠离子浓度相对富集区域则主要发生了反向离子交换作用.工业和生活污水排放、农业化肥使用可能在一定程度上造成部分浅层地下水的污染.研究结果对南水北调中线受水区地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

高原湖泊周边浅层地下水：溶解性碳时空分布及驱动因素

地下水中溶解性碳在碳循环和生态功能维持中发挥着重要作用,其浓度水平影响着地下水中污染物的迁移转化.为了解高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳的时空变化特征,分析了云南8个高原湖泊周边浅层地下水（n = 404）中溶解性有机碳（DOC）、溶解性无机碳（DIC）和溶解性总碳（DTC）浓度的时空分布及驱动因素.结果表明,高原湖泊周边浅层地下水中ρ（DOC）、 ρ（DIC）和ρ（DTC）的均值分别为8.23、 49.01和57.84 mg·L^-1,近79.0%的浅层地下水中ρ（DOC）超过5 mg·L^-1.季节变化对DOC、 DIC和DTC浓度无显著影响,而农业集约化强度和地下水位深度显著影响浅层地下水中溶解性碳浓度变化,表现为设施农业区（SFAR）、农田休耕区（CFAR）和较深地下水位集约化农业区（DIAR）的地下水中DOC、 DIC和DTC浓度相比于较浅地下水位集约化农业区（SIAR）分别显著降低了25.8%~56.6%、 14.0%~32.9%、 16.6%~36.7%,且DIAR地下水中溶解性碳浓度均显著低于SFAR和CFAR.冗余分析（RDA）表明水和土壤中理化因子显著解释了溶解性碳的变化.此外,异龙湖周边浅层地下水中溶解性碳浓度显著高于其它湖泊,程海却显著低于其它湖泊.可见,农业集约化强度和地下水位共同驱动了高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳浓度变化.研究结果以期为了解高原湖区碳随地下径流入湖等区域碳循环及评估浅层地下水中溶解性碳对污染物的衰减提供科学依据.     

畜禽养殖废水沼液生物脱氮的影响因素研究

畜禽养殖废水中的抗生素会影响生物脱氮过程,加剧水体富营养化。采用SBR法处理模拟畜禽废水厌氧消化液探究金霉素、碱度和温度对生物脱氮的限速步骤硝化过程的影响。6个相同的SBR反应器分别在25,30℃、不同金霉素浓度和碱度条件下运行166个周期。结果表明:不同温度和碱度下,金霉素质量浓度依次为0,5,20 mg/L时,随着金霉素浓度升高,氨氧化率降低,亚硝态氮积累率升高。不同温度和金霉素浓度下,氨氧化率随碱度的减少(ALK/N分别为9.28、7.14、4.76、3.57、2.38、0)而降低;而亚硝态氮积累率随温度变化而改变。由此可见,金霉素对AOB和NOB均有抑制作用,致使氨氧化率降低;其中,金霉素对NOB的抑制作用大于AOB,造成亚硝态氮累积。金霉素和温度的共同作用可致使亚硝态氮积累率增加。