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。     

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.     

密云水库流域地下水硝态氮的分布及其影响因素

2008年11月至12月,采集了密云水库流域305个井的地下水样品,分析了其硝态氮含量。结果表明,密云水库流域地下水的硝态氮含量的平均值、超标率(10 mg L-1≤NO3--N<20 mg L-1)和严重超标率(NO3--N≥20 mg L-1)分别为6.81 mg L-1、13.77%和2.30%。其中村庄和菜地的地下水硝酸盐污染最为严重,35个村庄井和13个菜地井的地下水硝态氮含量的平均值分别为9.52 mg L-1和9.55 mg L-1,已接近WHO饮用水硝态氮含量10 mg L-1的限定标准,超标率分别为20%和15.38%,严重超标率分别为8.57%和7.69%。219个粮田井水的硝态氮水平位居中间,其硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为6.59mg L-1、14.61%和1.37%。10个林地井的地下水硝态氮含量是最低的,其平均值为2.66 mg L-1,无超标现象。潮河流域农田地下水的硝酸盐污染比白河流域严重。潮河流域农田(124个井)的地下水硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为8.42 mg L-1、21.77%和3.23%,而白河流域(122个井)则分别为5.03mg L-1、6.56%和0,即无严重超标现象。密云水库流域农田地下水的硝态氮含量呈现出上游低而下游高的趋势。玉米田地下水硝态氮含量在接近河道的地方有所降低,与地下水水位呈负相关,与化肥氮的施用量呈正相关,当地下水位小于7m时或当一年的化肥氮的施用量超过200 kg hm-2,存在地下水硝态氮含量超标的潜在危险。     

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。     

灌水定额对波涌灌溉土壤中硝态氮浓度的影响

为深入研究波涌灌灌水定额对地下水硝态氮运移的影响,通过肥液（硝酸钾溶液）室内入渗试验,模拟研究了地下水位埋深150 cm条件下,灌水定额对肥液间歇入渗地下水水质的影响规律。结果表明：不同灌水定额地下水中硝态氮浓度具有相似的变化规律,地下水位埋深越浅,地下水中硝态氮浓度的增加量越大,即浅层地下水易受硝态氮的污染;灌水结束时,进入地下水中的硝态氮量最大;在同一灌水定额条件下,地下水中硝态氮的浓度总体上随时间增加呈增大趋势;灌水定额越大,随下渗水分淋溶进入地下水中的硝态氮越多,对地下水造成的污染越严重。     

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。     

再生水灌区地下水硝态氮空间变异性及污染成因分析

为了深入了解北京市再生水灌区地下水硝态氮空间分布规律及污染成因,该文基于地统计学理论、结合ArcGIS软件的地统计分析功能,绘制表达了该区域地下水硝态氮随机性和结构性的半变异函数图和空间分布图。结果表明,研究区域地下水硝态氮含量服从对数正态分布,且与1阶高斯克里格模型拟合最好,从获得的参数可知,地下水硝态氮的空间变程为9639.36m,为反应灌区硝态氮的分布特征,2个监测点的距离不应大于变程;其块金效应为0.43,表明地下水中的硝态氮含量的变化是结构性因素与人为因素共同作用的结果,同时还发现土地利用类型、地下水的开采强度与区域地下水是否容易遭受硝态氮的污染有很大的相关性,监测井深度越小、地下水位降幅越大,地下水硝态氮增幅越大,再生水蓄积区(坑塘水面)对应区域产生地下水硝态氮污染的风险较小。研究结果可为再生水的安全利用提供参考。     

不同潜水埋深再生水灌溉夏玉米土壤氮素运移研究

通过再生水灌溉田间试验,探讨了不同潜水埋深条件下(2 m、3 m、4 m),再生水灌溉对土壤中NO3--N、NH4 -N及地下水中NO3--N的影响。试验结果表明:再生水灌溉后,土壤中NO3--N含量均显著增加;不同潜水埋深再生水灌溉对土壤中NH4 -N含量影响不明显。灌水水平为900 m3·hm-2,不同潜水埋深(2 m、3 m、4 m)地下水NO3--N浓度分别增加34.67%、24.94%、20.88%,灌水水平为1 200 m3·hm-2不同潜水埋深地下水NO3--N浓度分别增加58.42%、38.98%、27.21%,潜水埋深越深地下水硝态氮浓度增加越小。表明潜水埋深越浅因淋溶和硝化作用产生的NO3--N造成浅层地下水污染的风险越大。     

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。     

北方区域尺度地下水-包气带硝酸盐分布与变化特征

我国农业生产过程造成的地下水硝酸盐污染问题备受关注,作为硝态氮累积和存储的重要场所和硝酸盐淋失进入地下水的主要通道,包气带土壤中硝酸盐存储分布特征与地下水硝酸盐污染密切相关。本文以北方典型黑土、潮土和褐土区农田为研究对象,建立了北方地下水硝酸盐监测网（东北、华北、西北）,通过对不同区域地下水的采样和测定,比较了地下水硝酸盐污染的区域差异,结合历史数据对地下水硝酸盐时空变化进行了分析。进一步选择华北平原作为厚包气带的代表区域,实地取样分析了包气带硝态氮累积存储和分布特征。结果表明：东北黑土区地下水硝酸盐超标率最高,达39.6%;其次为华北潮土区,超标率为19.3%;西北褐土区的地下水硝态氮超标率最低,为14.9%。随时间推移,华北平原区域尺度浅层地下水硝酸盐超标率有增长趋势,2016—2018年403个采样点地下水超标率为18.9%,高于1998年的11.8%。华北平原区域厚包气带硝酸盐存贮总量可达1854万t,粮食种植对区域包气带硝酸盐累积存储的平均贡献率为78.3%;包气带0~6 m是华北平原区硝酸盐存储的主要土层,这部分存储的硝态氮对地下水构成了潜在的威胁。     

武汉市城郊区集约化露天菜地生产系统硝态氮淋溶迁移规律研究

以武汉市及其周边区域的典型露天菜地为研究对象,对菜地土壤、土壤溶液及菜地附近井水中硝态氮（NO3--N）含量进行了周年监测分析。结果表明:菜地土壤100 cm内各土层NO3--N平均含量为11.2 mg/kg,其中0~20 cm土壤剖面NO3--N含量为21.1 mg/kg;60 cm深度处土壤溶液中NO3--N含量为27.5 mg/L;井水中NO3--N含量为19.6~39.8 mg/L,其含量达到了饮用水安全标准的2~4倍。由此说明:武汉城郊菜地土壤NO3--N淋失量较大,已造成地下水NO3--N污染;且硝酸盐淋失量随着氮肥施用量和水分输入量的增加而增大,同时与种植蔬菜的种类有一定相关关系;由于土壤理化性质不同,土壤硝酸盐含量在正常范围内并且尚能够安全种植作物时,地下水可能已受到严重的污染,这种情况在砂性土壤中表现更为明显。本文的研究为科学评价露天菜地土壤和地下水NO3--N污染提供了科学理论依据。     

辽宁省粮菜主产区农村饮用水硝酸盐污染状况研究

为了解农村饮用水硝酸盐污染情况,2005-2008年连续4年7次采集辽宁省粮食、蔬菜主产区农户井水样品1307个,利用TU-1810DASPC紫外可见光光度计测定了硝酸盐含量。结果表明,粮食、蔬菜主产区农村饮用水硝酸盐含量平均值为18．96mg·L^-1,大于20mg·L^-1的样品占32．08％。保护地蔬菜产区农户饮用水硝酸盐含量平均值为21．26mg·L^-1,个别的蔬菜种植户地下水硝酸盐含量达到396．67mg·L^-1。水稻产区农村饮用水硝酸盐含量平均值为20．62mg·L^-1,玉米产区农户饮用水硝酸盐含量为17．8mg·L^-1。受硝酸盐污染的水井占监测水井总数的百分比分别为：昌图县34．52％、开原市49．63％、铁岭县38．92％、新民市52．68％、辽中县39．82％黑山具3242％和北镇市32．99％．     

天津市水体硝酸盐污染调查与空间分布研究

通过现场采样及室内分析,对天津地区的201个水样进行了硝酸盐污染现状调查研究。结果表明,各类型水体之间硝酸盐浓度存在明显差异。其中,主要水库、河流未发生硝酸盐污染。少部分排污河与农田排灌沟渠水体有硝酸盐污染倾向。地下水硝酸盐浓度较高,平均值达到15.56mg·L^-1,随着地下水深度的加深,地下水硝酸盐浓度呈明显的下降趋势。0～100m的浅层地下水硝酸盐污染状况比较严重,而大于100m的地下水尚未发生硝酸盐的污染。浅层地下水硝酸盐污染程度又与农区种植类型密切相关,大部分蔬菜种植区浅层地下水硝酸盐污染状况十分严重。运用Kriging法绘制了地下水硝酸盐浓度的空间分布图,表明天津市地下水硝酸盐污染存在明显的地区差异性。地下水硝酸盐浓度较高的区域主要分布在武清、西青、静海及宝坻等地区的蔬菜种植区。     

浅层地下水埋深、矿化度及硝酸盐污染的空间分布特征

对银川平原101个观测井取样分析,测定了其浅层地下水位埋深、矿化度及硝酸盐含量。应用地统计学方法结合GIS技术对数据进行了分析。结果表明,地下水埋深服从正态分布,而矿化度和硝酸盐服从对数正态分布。银川平原地下水位埋深、矿化度和硝酸盐含量的平均值分别为1.78m,1.81g/L和3.17mg/L。三者在一定范围内均存在空间相关性,它们的空间相关距离分别为23.7、13.3和12.6km。运用Kriging方法对未测点进行了估值,绘制了三者的空间分布图。银川平原地下水埋深总体较浅,研究区约有75.1%的地区地下水埋深为1.5～2.0m,发现在平原中部的银川地区一带形成了以新旧城区为中心的地下水位降落漏斗区。地下水矿化度在整个平原内自西南向东北呈逐渐升高的趋势,其中66.4%的区域达到了农田灌溉水质标准。仅有3.7%的局部地区的地下水硝酸盐含量超过了饮用水水质标准。     

山东省地下水硝酸盐含量状况及影响因素研究

国内外大量研究表明,地下水硝酸盐污染已成为普遍问题。为了摸清山东省地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对本省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,山东省地下水NO3--N含量总体较低,平均为7.4mg.L-1,仅有2%的地下水超过了我国地下水质量标准（GB/T14848—1993）。地区之间地下水硝酸盐含量有很大的差异,其中临沂市NO3--N含量最高,达10.6mg.L-1。受降雨影响,雨季后地下水硝酸盐含量下降。农田利用类型对地下水硝酸盐含量影响较大,在粮田、设施菜地、露天菜地、果园4种类型中,设施菜地影响最大,NO3--N达到13.1mg.L-1,其次为果园。随着埋藏深度的增加,NO3--N含量呈先升后降的趋势,最大平均值出现在埋深20~50m的地下水中,达8.5mg.L-1。     

不同农业种植方式对土壤中硝态氮淋失的影响研究

农田氮素损失是造成农业非点源污染的主要原因之一,其中由于大量施用氮肥引起的土壤氮素淋溶损失又是农田氮素损失的重要途径。针对农业不同种植条件下氮素损失控制难题,本文通过田间试验研究集约化种植和常规种植两种土地利用方式下,土壤硝态氮迁移特征及动态变化规律,来评估不同农业种植方式对地下水污染的潜在风险。结果表明:集约化种植区施肥量和灌溉量较大,硝态氮的淋失浓度明显大于常规种植园,土壤硝态氮浓度随时间和空间变化也最为显著。集约化种植区的地下水污染程度远远大于常规种植区,集约化种植葡萄园地下水中的硝态氮含量平均值11.2mg/L,是常规种植区平均值1.35 mg/L的8倍,集约化种植区过量施肥增大了土壤硝态氮的淋失风险,对生态环境构成了潜在的污染威胁。研究结果可为农业集约化种植区防治农业非点源污染和优化田间管理措施提供科学依据。     

Nitratgehalte tieferer Bodenschichten bei unterschiedlichen Fruchtfolgen auf intensiv genutzten Ackerbaustandorten

Influence of rotation upon nitrate content of deep soil layers in intensiv cropping systems Soil samples were taken down to a depth of 10 m during winter 1985/86 in some fields in Lower Bavaria with and without vegetable production. Each core was cut into 50 cm increments and soil nitrate-N and exchangeable ammonium-N determined. The results can be summarised as follows:

• 1 The content of exchangeable ammonium in 0–10 m soil depth was much less than the amount of nitrate nitrogen. Effects of different supply of inorganic fertilizer upon the NH₄-content have not been observed.
• 2 In rotations without vegetables with high supply of mineral nitrogen much nitrate-N was concentrated in the root zone. However in a depth of 4–6 m the nitrate concentration was less than 50 mg/l.
• 3 In one field only the nitrate concentration in 2,8–3,8 m was 2 to 3 times higher than in comparable cases. This seems to be the result of much nitrogen mineralized but not used, because of fallow effects (winter killing without fertilization) in 1982.
• 4 The nitrate concentration in soil cores of arable land decreased generally with sampling depth. In fields with vegetable production soil layers of high nitrate content alterated with soil layers of low nitrate content.
• 5 Because of the strong correlation between the number of soil layers with high nitrate content and the frequency of vegetables in the rotation, it can be assumed that the soil layers with much nitrate are caused by unused inorganic fertilizer applied to vegetables. This hypothesis is also supported by the fact of high nitrogen efficiency (> 70%) of agricultural plants and low nitrogen efficiency (48–13%) of vegetables, caused by high amounts of fertilizer and only low nutrient requirement of vegetables.
• 6 The total amount of nitrate-N found in 0–10 m soil depth was in vegetable rotations 2 to 4 times higher than in fields without vegetable production. The nitrate concentration of the nitrate peaks found in fields with vegetable production decreased with sampling depth, but strongly differing gradients of nitrate decrease with soil depth were observed between the fields.