北京平原农区地下水硝态氮污染状况及其影响因素研究

研究了北京市平原农区4种埋深地下水的硝态氮污染状况及影响因素.结果表明,北京市平原农区深层地下水硝态氮污染已不容乐观,浅层地下水污染尤为严重.145眼深度在120～200 m的饮用井硝态氮含量最低,平均为5.16 mg L^-1,超标率（NO3-N≥10 mg L^-1）和严重超标率（NO3^--N≥20mg L^-1）分别为13.8%和6.9%;336眼深度在70～100 m的农灌井硝态氮平均含量为5.98 mg L^-1,超标率和严重超标率分别为24.1%和8.6%;而41眼深度在6～20 m的手压井硝态氮平均含量达14.01 mg L^-1,超标率和严重超标率分别高达46.3%和31.7%;77眼深度在3～6 m的浅层地下水质量最差,硝态氮含量平均为47.53 mg L^-1,超标率和严重超标率分别达80.5%和66.2%.远郊地下水质量明显优于近郊,其中饮用水超标率近郊为38.7%,远郊为3.0%;农灌水超标率近郊为52.6%,远郊为15.3%.地下水硝态氮污染在很大程度上受机井所处周边环境的影响,菜区特别是老菜区的地下水污染程度远远重于其他地区.140眼粮田农灌井硝态氮平均含量为2.45 mg L^-1,超标率仅为8.5%;而189眼菜田农灌井平均含量为8.66 mg L^-1,超标率高达36.0%;26个冬小麦夏玉米轮作粮田浅层地下水平均含量为18.02 mg L^-1,超标率为55.4%,43个保护地菜田浅层地下水样本平均含量为72.42 mg L^-1,超标率达100%.综合本研究结果,北京市平原农区地下水中的硝态氮主要来源于地表淋溶,过量施用氮肥是地下水硝态氮污染的主要原因.     

设施蔬菜土壤剖面氮磷钾积累及对地下水的影响

针对设施栽培中传统施肥灌溉带来的养分浪费和环境污染问题,采集河北省定州市设施蔬菜、农田土样及相应的地下水样品,分析了不同设施蔬菜种植年限土壤剖面中速效养分的累积规律及地下水受硝酸盐污染的程度。结果表明:0～200cm和0～400cm设施土壤的速效养分累积均高于对照农田。低龄棚硝态氮、速效磷、速效钾及水溶性磷含量分别为377.2mg·kg-1、448.8mg·kg-1、1405.6mg·kg-1、30.6mg·kg-1,分别是对照农田的4.7倍、4.6倍、1.4倍和11.5倍;老龄棚硝态氮、速效磷、速效钾及水溶性磷含量分别为629.1mg·kg-1、555.0mg·kg-1、2567.1mg·kg-1、35.2mg·kg-1,分别为对照农田的6.4倍、16.3倍、2.7倍和12.0倍。设施土壤速效养分深层累积比例随棚龄增加而增加。设施蔬菜栽培区表层地下水(地下饮用水,20m)受硝态氮污染严重,超标率和严重超标率为39.3%和7.1%;而深层地下水(农田和大棚灌溉水,40m)硝态氮含量7.4mg·L-1和9.6mg·L-1,超标率分别为25.0%和37.5%,无严重超标水样。     

密云水库及其主要河流入库河段水质的季节变化

2006年通过对密云水库与其上游主要河流--潮河、白河、清水河入库河段水质的监测和分析,结果表明:密云水库与其河流入库河段的pH值全年平均值差异很小,并表现出汛期最低,冬季较低,其它季节相对较高的时间变化特征.密云水库的总氮、硝态氮含量全年几乎都低于三条河流,其中潮河的总氮、硝态氮含量最高,其次是白河,最低的是清水河;三条河流入库河段的总氮和硝态氮含量变化特征为植物生长季较低,非生长季较高.密云水库全年总磷含量均值低于潮河和白河而高于清水河,潮河和白河总磷含量最高值出现在7月份的洪水期.密云水库的COD高于潮河、白河和清水河,三条河流中清水河的COD最高,这与清水河流域引流养鱼向河道直接排放含有机物质的废水有关;水库及其主要河流入库河段的COD最高值出现在7-9月,最低值出现在1月和12月.     

河南省地下水硝态氮污染调查与监测

2006年对河南省43个县市地下水硝酸盐污染进行调查,结果表明:河南省地下水硝酸盐污染严重,537个样点地下水的硝态氮平均含量为9.31mg·L-1,接近世界卫生组织地下水硝态氮含量的最大允许浓度(10mg·L-1),超标率为31.4%。农业上长期大量施用氮肥是造成地下水硝态氮污染的重要原因。蔬菜大棚区污染最严重,这主要与该区施肥量大,灌溉频繁有关。河南省有86%的水井都在30m以下,浅井比较容易受到污染,硝态氮含量比较高,最高值达111.31mg·L-1。地域之间地下水硝态氮含量也存在差异:豫北(5.65mg·L-1)<豫东(8.30mg·L-1)<豫南(11.11mg·L-1)<豫西(11.78mg·L-1)。降低地下水硝态氮含量除了采取必要的农业措施外,还要加强宣传制定相关的有利于农业和农村可持续发展的农业法规。     

北京市平原农区深层地下水硝态氮污染状况研究

对北京市平原农区481眼深层井硝态氮含量进行了分析。结果表明,北京市平原农区深层地下水硝态氮(NO-3N)含量平均为5.74mgL-1,其中48.4%的调查机井受到人类活动的影响(NO-3N≥2mgL-1),21.0%的机井超过国际安全允许上限(NO-3N≥10mgL-1),8.1%的机井超过我国饮用水上限(NO-3N≥20mgL-1)。地下水位在120～200m的饮用水质量总体较好,硝态氮平均含量为5.16mgL-1,超标率为13.8%;而地下水位在70～100m的农灌水质量相对较差,硝态氮平均含量为5.98mgL-1,超标率为24.1%。近郊地下水质量劣于远郊,其中近郊饮用水超标率为38.7%,远郊为3.0%;近郊农灌水超标率为52.6%,远郊为15.3%。地下水硝态氮超标区域主要集中在老菜区。总体来看,北京市平原农区地下水硝态氮污染程度已超过欧美国家,必需及早采取有效措施加以控制。     

兰州市农村饮用水中硝态氮分布特征及评价

水体硝态氮污染是水污染研究的焦点之一。通过对兰州市7个县区农村98个生活饮用水水样的测定分析,结合国家相关标准（GB5749—2006）,对兰州市农村生活饮用水硝态氮含量进行评价,并通过回归分析推断了不同水源类型水体硝酸根与电导率的相关性。结果显示：①兰州农村生活饮用水水体硝态氮平均含量为（5.42±6.63）mg·L-1,合格率为86.73%;②皋兰县、西固区和安宁区农村生活饮用水硝态氮含量无超标现象,榆中县、七里河区、永登县、红古区农村生活饮用水硝态氮含量较高,有不同程度超标现象,合格率分别为77.27%、77.78%、80.00%和83.33%;③不同水源类型水体硝态氮含量存在显著差异：自来水、河水和水库水合格率均为100%;窖水、深井水（〉30m）和泉水硝态氮含量较高,合格率分别为92.00%、91.66%和55.56%;浅井水（〈30m）硝态氮平均含量最高,为（22.27±10.54）mg·L-1,合格率仅为25.00%;④除水库水和浅井水,其他类型水体硝酸根与电导率呈显著或极显著的正相关性;⑤浅井水中水体硝态氮含量与pH呈显著负相关;⑥浅井水和泉水水体硝态氮含量与农田氮投入量存在显著正相关性。     

北京市顺义区地下水硝态氮污染的现状与评价

对北京市顺义区 146眼地下水井中 ,其中饮用水井 (120～200m深 ) 32眼、农灌水井 (井深70～ 100m) 95眼、手压水井 (井深 6～20m) 19眼的硝态氮含量进行了调查分析。结果表明 ,该区饮用水硝态氮 (NO3--N)含量较低 ,全部达到国家饮用水一级标准 (10mg/L) ,水质总体良好 ,但个别地区已处于污染警戒状态 ;农灌水质量略逊于饮用水 ,但总体状况仍属良好 ,硝态氮 (10mg/L)超标率为 7.4 % ,另有 6.3%处于污染警戒状态 ;手压井水硝态氮污染较为严重 ,超标率达 36 .8% ,尤其是位于菜田中的手压水井超标率高达 50%以上。从耕地类型来看 ,粮田农灌水质量优于菜田。地下水硝态氮含量与井深度呈负相关关系 ,机井越深 ,硝态氮含量越低 ,超标率越低。本文还对地下水硝态氮污染的原因进行了分析。     

华北平原不同农田类型土壤硝态氮累积及其对地下水的影响

针对华北平原典型农田的传统灌溉施肥带来的肥料浪费和环境污染问题,采集定州保护地蔬菜、小麦-玉米轮作农田土样及相应的地下水样品,研究了不同农田利用类型、保护地蔬菜不同种植年限和不同种植类型的土壤硝态氮的累积及对地下水污染的程度。结果表明,土壤剖面0-400cm范围保护地蔬菜的硝态氮累积量明显高于农田,0-100cm,100-200cm,200-300cm,300-400cm平均为815.0,293.6,394.9,313.4kg/hm2,分别为农田的12.3,3.8,4.6,5.1倍。保护地土壤剖面硝态氮累积量随着棚龄的增加而增加,尤其在0-60cm表现明显,0-100cm和100-200cm老龄棚(12a)土壤硝态氮累积量分别为815.0,293.6kg/hm2,高于低龄棚(8a)216.2,11.4kg/hm2。大棚黄瓜的土壤剖面硝态氮累积大于番茄,在根区外深层剖面出现多个明显的累积峰。保护地灌溉水、小麦-玉米轮作农田灌溉水及手压井饮用水NO3-N含量分别为9.6,7.4,10.5mg/L,超标率(10mg/L)分别为38%,16%,46%,该区域浅层饮用地下水已受到硝酸盐污染。     

华北平原农田关键带硝态氮存储与淋失量研究

更多证据表明,储存在深层包气带中的硝态氮在全球氮循环中具有重要作用。本研究在华北平原农田不同包气带深度(2～50 m)分别采集土柱,分析不同深度土层的硝态氮含量和分布;从资料与文献收集到华北平原不同省区及其县域的42年(1978—2019年)氮肥投入与农田面积变化数据,计算不同区域(地下水埋深区域和县域)的农田包气带硝态氮存储量。首次利用区县氮肥投入与对应区域包气带硝态氮存储量的比值,即存储率(NR),研究氮肥投入对包气带硝态氮存储的影响程度。结果表明:1)在2～50 m的地下水埋深范围内,随着包气带深度的增加,华北平原农田(粮田与菜地)的单位面积硝态氮存储量也随之增加; 2)在2 m、3 m、6 m、10 m、16 m、25 m、40 m和50 m深包气带,粮田硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的14%、18%、26%、30%、33%、35%、38%和39%,菜地硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的15%、20%、28%、32%、34%、36%、40%和41%; 3)进入2 m以下地下水的粮田与菜地硝态氮淋失总量分别为675.65万t和199.56万t,分别占粮田与菜地42年(1978—2019年)氮肥总投入的13%和14%。本研究表明,华北平原农业区高氮肥投入导致大量的硝态氮淋失进入包气带-地下含水层系统,厚包气带对硝态氮截留和存储具有重要作用,在地下水埋深较浅区,高氮肥投入提高了地下水硝酸盐污染的风险。     

模拟降雨条件下北运河流域农田养分流失特征

为了解北运河流域农田养分流失特征,通过模拟降雨的情况下,分析了降雨量对径流雨水中养分含量、土壤养分和泥沙流失的变化特征。结果表明,北运河地区只有在暴雨情况下产生农田径流,暴雨后,农田径流雨水中总N浓度在4.7~11.3 mg·L-1,氨态氮和硝态氮占44.51%;总P浓度在0.66~1.35 mg·L-1,水溶磷含量占到总磷54.08%。养分的流失以表层为主,土壤表层总氮流失比例达到29.79%,氨态氮损失率达到52.09%,硝态氮损失10.21%,表层土壤总磷含量下降达到16.48%,水溶性磷损失5.27%。农田径流泥沙中总氮含量为0.66~1.27 mg·g-1,占总流失量的82.28%;总P浓度在14.73~20 mg·g-1,占到总流失量的99.89%;模拟降雨后土壤大团聚体减少8.8%,而微团聚体增加9.5%。     

宁夏灌区不同类型农田土壤氮素累积与迁移特征

在宁夏灌区选择设施菜田(n=4)和水旱轮作大田(n=4),通过田间多点取样观测和室内分析的方法,研究了2种类型农田土壤氮素累积与分布特点,以及其迁移对浅层地下水的影响。结果表明,设施菜田0~150 cm土壤剖面溶解性总氮(TSN)、硝态氮(NO3--N)和溶解性有机氮(SON)含量都显著高于大田,前者分别是后者的1.5~5.6、1.5~3.4倍和1.6~9.8倍。设施菜田土壤氮素主要累积在0~5 cm和5~20 cm土层,而大田主要在40~100 cm土体。设施菜田和大田土壤溶解性总氮占全氮比例分别在5.4%~11.5%和2.2%~4.9%之间,前者的淋失风险较高。设施菜田各形态氮素累积量表现为SONNO3--NNH4+-N,大田为NO3--NSONNH4+-N。设施菜田浅层地下水中TSN、NO3--N和SON含量也都显著高于大田,前者平均含量分别是后者的9.5、13.8倍和7.0倍。因此,硝态氮和溶解性有机氮都是2种类型农田氮素累积的主要形态,也是浅层地下水污染的重要来源。     

河岸植被缓冲带完整性及恢复措施——以北京市密云水库上游潮白河流域为例

通过对潮白河流域22个断面的调查分析,根据潮白河河道断面形态、河岸土地利用类型及岸坡坡度等条件,将潮白河河道断面划分为:U形+缓坡、U形+陡坡、U形+陡坎、V形+陡坡和漫滩型,并对潮白河河岸植被缓冲带完整性进行了评价。结果显示,潮河河段内植被缓冲带完整性较差,以次不完整状况为主;白河河段内河岸植被缓冲带状况相对较好,大部分调查断面内植被缓冲带为基本完整及完整状态。针对潮白河河岸植被缓冲带存在的问题,提出了潮白河流域不同河岸带断面类型植被缓冲带的恢复对策。     

雨季喀斯特小流域氮输出特征及其受降雨的影响

以黔中典型喀斯特农业小流域后寨河流域为研究区域,探讨喀斯特小流域氮素输出形态特征及降雨对氮素输出的影响。通过对流域内落水洞、地表水和地下水水样各形态氮素的浓度进行监测,估算雨季氮素输出量,结合降雨量数据分析氮输出受降雨的影响。结果表明:(1)后寨河喀斯特小流域水体氮含量明显高于我国主要河流,流域地下水出口溶解性总氮(TDN)浓度均值为6.5mg/L;地表水出口TDN浓度均值为7.3mg/L。(2)氮素输出的主要形态为硝态氮(NO_3~--N),铵态氮(NH_4~+-N)、亚硝态氮(NO2--N)以及有机态氮(DON)输出占比极低。(3)流域内TDN,NO_3~--N,NH_4~+-N,NO2--N,DON雨季输出量估算值分别为55.13,52.12,0.40,0.01,2.61t。(4)持续性的多日降雨加速了水体氮素流失强度,流域上游水体硝态氮浓度在降雨事件发生后呈上升趋势,随着降雨事件的停止而呈下降趋势;流域总出口因降雨而产生的硝态氮浓度变化具有一定的滞后性。     

亚热带典型农业小流域井水水质季节 变化与空间分布特征

井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05~0.10 mg(N)·L-1、3.0~4.9 mg(N)·L-1、3.4~5.1 mg(N)·L-1和0.03~0.17 mg(P)·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4+-N在全年变化不显著(P0.05),这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性(P0.05),这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4+-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4+-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4+-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。     

控制排水条件下淹水稻田田面及地下水氮浓度变化

为了在减少农田面源污染,提高氮肥的利用效率。该文通过蒸渗测坑进行淹水稻田不同渗漏强度控制试验,研究了稻田施肥后NH4+-N、NO3--N浓度变化及各生育阶段不同渗漏强度稻田水NH4+-N、NO3--N浓度变化。结果表明：施分蘖肥后,地表水及地下水NH4+-N浓度急剧升高而后回落,均在施肥后第5天出现峰值,分别为17.75和10.34?mg/L;地表水NO3--N浓度短暂升高后便回落,在施肥后第2天出现峰值,但地下水NO3--N浓度急剧上升而后回落,在施肥后第5天出现峰值（3.25?mg/L）,6?d上升了249.4%。稻田补水会扰动土壤,促进土壤表层吸附的NH4+-N的释放及硝化进程,使地表水中NH4+-N和NO3--N浓度升高,随着淹水时间的延长,NH4+-N和NO3--N浓度会随之降低。不同渗漏强度（2和4?mm/d）对稻田水氮素变化有一定影响,但各处理之间差异不显著。因此,施肥后应该避免排水,应避免雨后和灌水后立即进行地表排水。     

Vulnerability of Coastal Aquifers Due to Nutrient Pollution from Agriculture: Kalpitiya, Sri Lanka

This study focuses on spatial and temporal nutrient pollution of groundwater in the unconfined sandy aquifers of Kalpitiya peninsula, Sri Lanka, where agricultural activities are intense. The study covers two consecutive dry and rainy seasons during the period from 2008 to 2010. Nitrate is the dominant nutrient pollutant in groundwater. The values of Nitrate-N contents ranged from 0.60 to 212.40 mg/L in the dry seasons and 0.20?C148.50 mg/L in rainy seasons. Phosphate in groundwater ranged from 0.20 to 5.70 mg/L in dry seasons and 0.04?C10.35 mg/L with few exceptions in rainy seasons. About 50% of the studied water samples had Nitrate-N concentrations above WHO drinking water guideline values both in dry and rainy periods. These high concentrations were recorded from wells in agricultural lands. Although there is a slight decrease in the Nitrate-N concentrations at random in rainy seasons, an increasing trend of average concentrations became evident over the study period as a whole, probably indicating building up of Nitrate-N in groundwater in the vegetable growing areas. The spatial distribution of Nitrate-N too shows a good match of high Nitrate-N bearing zones with vegetable cultivated areas indicating intensive leaching from application of excessive chemical fertilizers. High Nitrate-N zones also showed fairly steady lateral distribution indicating slow lateral mobility of Nitrate-rich groundwater probably due to low hydraulic gradients. Low phosphate concentrations in both groundwater and surface soils either indicates their less use in the area or that the available phosphate is leached and removed from the aquifer water and (sandy) soil solutions and probably adsorbed in clayey deeper horizons. Low concentrations of major cations (especially K, Ca, and Na) indicate less impact on cation concentrations in groundwater by the fertilizer application or sea water intrusions/up-coning.     

“零排放”复合生物净化模式用于循环水养鲍系统的试验研究

采用水生植物滤池(UB和PUB)和固定膜生物滤池（SB）的复合净化模式，对鲍鱼养殖水体和系统排放水体进行净化，实现了循环水养鲍系统的清洁生产。试验结果表明，植物滤池UB对养殖水体中总氨氮(TAN)具有很高的吸收效率，从而降低了SB的硝化负荷，大大减少了TAN、NO^－₂-N、NO^－₃-N和COD的积累，在整个试验过程中，养殖水体中TAN、NO^－₂-N、NO^－₃-N和COD的浓度分别低于0.19、0.01、1.75和1.20 mg/L。由于UB滤池的吸收作用和SB的硝化作用，养殖水体中PO^3-₄的浓度一直保持在0.30 mg/L以下。另外，这种复合净化模式具有调节水体pH值的作用，在试验期间，养殖水体中的pH值一直保持在8.11～8.14的良好水质范围，对鲍鱼的养殖十分有利。系统排放水经另一植物滤池PUB吸收净化后，PO^3-₄浓度降至0.22 mg/L 以下，NO^-₃-N的浓度甚至降至0.10 mg/L以下。本文还建立了养殖循环水体中无机氮的循环模型，用于对养殖水体中TAN、NO^－₂-N和NO^－₃-N的预测和控制。     

Use of reflectometry for determination of nitrate‐nitrogen in well water

Recurrent monitoring of water wells is necessary to ensure that nitrate‐nitrogen (NO3‐N) concentrations in groundwater do not exceed 10 mg/L, the maximum contaminant level set by the U.S. Environmental Protection Agency. Continuous chemical analysis is often a time consuming and expensive process. A recently developed ‘Reflectoquant Analysis System’, which employs reflectometry techniques, may offer a simple and accurate method for NO3‐N analysis. The objective of this study was to evaluate the ‘Reflectoquant Analysis System’ as an alternative method for determination of NO3‐N in well water. Water samples were collected from 42 wells in Oklahoma. The samples were analyzed using the ‘Reflectoquant Analysis System’, automated cadmium reduction (Griess‐Ilosvay), ion chromatography, and phenoldisulfonic acid procedures. The linear range of the ‘Reflectoquant Analysis System’ is 1.1 to 50.6 mg/L NO3‐N. Samples exceeding this range must be diluted before analysis is performed. Excluding two wells where NO3‐N was >50.6 mg/L, simple correlation was high (r > 0.91) among the four procedures evaluated. In addition, slopes and intercepts from linear regression of NO3‐N among procedures were not significantly different. Population means obtained using the four methods were very similar. For this sample of wells, the ‘Reflectoquant Analysis System’ was precise and provided NO3‐N analysis of water samples equivalent to standard methods. Other advantages of the ‘Reflectoquant Analysis System’ are short analytical times, reduced operator training period, and competitive costs compared to standard methods.