山东省种植区地下水硝酸盐污染空间变异及分布规律研究

近年来,我国部分地区地下水硝酸盐污染态势十分严峻,特别是集约化种植区由于施用大量氮肥导致的硝酸盐污染更为严重。为控制污染,应掌握地下水硝酸盐污染的空间变异规律与分布特征。采用地统计学方法,对山东省种植区地下水硝态氮含量数据进行空间变异分析。结果表明,不同区域地下水硝态氮含量存在一定的差异,存在明显的趋势效应以及变异性,且含量随地下水深度增加而减少。通过相关性分析,获得与地下水硝态氮含量相关性最高的两个因子（土壤有机质含量和全氮含量）,并作为协克里金（Cokriging）插值方法中的协同因子,对山东省地下水硝酸盐污染进行插值。经比较分析,协克里金法比普通克里金法（Ordinary Kriging）的精度高,减少了80%的平均误差。协克里金法空间插值结果表明,空间分布规律表现在从西南到东北逐渐升高的方向性效应,而地下水硝态氮含量较高的区域主要分布在潍坊、青岛、烟台种植区,如青岛的平度、莱西,潍坊的寿光等农业较发达的种植区。     

我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污染的调查

对我国北方14个县市的调查结果显示:北方一些地区的农村和小城镇由于农用氮肥的大量施用而引起的地下水、饮用水硝酸盐污染的问题已十分严重。在调查的69个地点中有半数以上超过饮用水硝酸盐含量的最大允许量(50毫克/升)。其中最高者达300毫克/升。对于氮肥使用状况的分析结果表明,我国北方地下水的硝酸盐污染主要与80年代以来化学氮肥用量的成倍增长有关。而随着今后化学氮肥用量的进一步增加,农用氮肥引起地下水、饮用水硝酸盐污染的情况将较目前更为严峻。在调查和分析的基础上本文还提出了解决这一问题的几点具体意见及措施。     

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。     

黄淮海平原典型集约农区地下水硝酸盐污染初探

对黄淮海平原典型集约农区Ｎ肥污染地下水的初步调查表明,该区地下水硝酸盐（ＮＯ３＾－）污染较严重,高产农区和高产田块污染程度明显高于中你燕区和中低产田块;菜地污染程度较粮田严重;随着施Ｎ时间的推移和施用量的增加,下地水中硝态氮具有明显的积累趋势,潜在污染不容忽视;地下水ＮＯ３＾－含量与Ｎ肥施用量呈明显正相关关系。     

地下水硝酸盐氮污染防治研究

采用室内土柱实验法,研究了向土壤中掺入活性炭纤维对地下水硝盐氮污染的防治效果。结果表明,将活性炭纤维掺入土壤中,可以强化土壤反硝化作用,防止硝酸盐氮对地下水的污染。     

华北农区浅层地下水硝酸盐分布特征及其空间差异性

华北平原地下水硝酸盐污染备受关注,然而受地貌类型、土地利用、土壤结构、含水层水文地质条件等因素差异性的影响,对区域尺度上农区浅层地下水硝酸盐污染程度和特征尚没有统一定论。本文通过综述过去华北平原地下水硝酸盐污染程度的相关研究,并结合近年来对华北平原农业种植区浅层地下水硝酸盐研究所取得的认识,指出补给源区(太行山低山丘陵区)、山前平原和低平原3个典型地貌类型区浅层地下水硝酸盐研究存在的问题:补给源区土地利用变化多样、土壤和含水层渗透性好,要重视对源区氮输入的控制,加强低山丘陵区气候变化对水文过程和氮迁移过程影响机制的研究;山前平原区是农业高产区,地下水埋深较深且包气带厚度大,较高的浅层地下水硝酸盐浓度除了与点源、污水渗漏以及污水灌溉等直接影响因素有关外,农田过量肥料施用对地下水硝酸盐影响的程度、水氮迁移路径以及未来潜在风险是农区地下水硝酸盐研究中亟需关注的问题;低平原区较细的土壤沉积结构减缓了氮向下迁移的速度,但地下水埋深较浅,二者的制约关系决定了地下水硝酸盐浓度,因此应在理解地表水-土壤-地下水转化关系的基础上评估地下水硝酸盐污染的风险。     

泉州蔬菜硝酸盐污染的调查及探讨

调查了 1 1类型 5 9种蔬菜 ,发现泉州蔬菜硝酸盐污染普遍 ,严重超标。其NO3- 累积量一般规律是 :叶菜类 >根菜类 >薯芋类 >茄果类 >葱蒜类 >芽苗菜类、瓜类 >豆类 >水生类 >多年生类 >食用菌类。另外 ,从调查分析中 ,发现了施肥和土壤肥力水平对蔬菜体内NO3- 含量影响相当大。     

地下水硝酸盐污染的控制对策及去除技术

对地下水中硝酸盐的危害，来源进行了阐述，并就此提出了相应的修复和去除技术，比较了各种方法的优缺点，尤其是对今后的发展方向进行了探讨。     

河北省地下水硝酸盐污染总体状况及时空变异规律

通过对河北省11个地区连续7年共14次进行地下水取样及硝酸盐含量监测,对地下水硝酸盐污染现状及时空变异规律进行分析。结果表明,2006-2012年间河北省地下水硝酸盐（以N计）平均含量变化范围在6.73~9.84 mg·L-1之间,总平均值为8.42 mg·L-1,低于美国的饮用水标准（10 mg·L-1）。河北省地下水硝酸盐平均含量呈逐年明显增加的趋势,河北省地下水硝酸盐10、20 mg·L-1超标率分别为22.34%和9.73%,地下水硝酸盐大于20 mg·L-1的Ⅳ类和ⅴ类水分布频率明显增加,由2006年的6.96%增加到2012年的10.60%,增加了3.63%。不同地区间地下水硝酸盐平均含量和各类水的分布频率均存在明显的差异。地下水硝酸盐含量的最低值出现在廊坊、衡水和沧州地区,平均含量分别为0.64、0.62 mg·L-1和0.97 mg·L-1。秦皇岛地区地下水硝酸盐的平均含量最高,为26.45 mg·L-1,是廊坊、衡水和沧州地区的27.27~42.66倍。秦皇岛地区地下水硝酸盐超标率也最大,为58.82%。衡水、沧州、廊坊地区主要以玉类水为主。保定、邢台、邯郸、石家庄和唐山等5个地区以I和Ⅲ类水为主。秦皇岛、张家口和承德等地区以Ⅲ类水为主。其中,张家口和承德地区ⅴ类水分布频率分别为15.53%和9.95%,仅次于本地区的Ⅲ类水和II类水。     

六六六在典型污染场地中空间分布研究

在受某六六六（HCH）生产企业污染的场地上采集土壤样品,分析和研究了土壤中六六六的污染水平和污染分布趋势。结果表明,六六六的浓度范围是0．34～2287．6mg·kg^-1,六六六污染主要集中在-1m土层,平均浓度高达467．75mg·kg^-1。在-3m和-5m土层中污染中心位置与-1m层土壤保持一致。通过Kriging法插值画出-1、-3、-5m土层等值线图,可清晰地看出六六六的分布趋势。六六六浓度随土壤深度增加迅速降低。然而,在-5m土层由于土壤类型为淤泥质粘土,六六六浓度相对于-3m土壤反而升高,该层的平均浓度为89．86mg·kg^-1。纵观整个污染场地六六六的污染分布情况,在地下水作用下污染物浓度向东南方向扩散,且六六六在垂直方向的迁移和残留浓度与土壤有机质含量有一定的相关性。     

金华市郊蔬菜硝酸盐污染现状及分析

用WHO/FAO规定的日允许摄入量换算得到的评价标准 ,调查评价了金华市郊主要蔬菜品种的硝酸盐污染状况。分析结果表明 ,蔬菜的种类、品种及不同部位间硝酸盐含量差异较大 ,其中萝卜的含量最高 ,不同部位的累积量为 :根 >茎 >叶 >果实。另外 ,同一部位不同部分的含量也有较大差异 ,一般外叶 >内叶 ,叶片 >叶柄 ,果皮 >果肉。卫生学评价表明 ,金华市郊蔬菜中根类、叶类、甘蓝类硝酸盐含量超标 ,而瓜果、茄果、豆类食用安全。     

黄河三角洲典型潮滩湿地土壤硝态氮和铵态氮的空间分布特征

运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤中硝态氮和铵态氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤NO3--N和NH4+-N的水平变异性在不同土层差异较大,较高的水平变异性主要与其在潮滩湿地良好水分条件下较为活跃的物理运移特性有关;潮滩湿地表层土壤NO3--N的水平分布具有明显的空间结构,符合高斯模型,并具有中等程度的空间相关性;自然结构因素在引起NO3--N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小;表层土壤NO3--N的空间变异性以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向最大;潮滩湿地表层土壤的NO3--N具有明显的空间分布格局,表现出向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区的特征。微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的两个重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是3个重要结构因素。     

涡河干流水污染时空分布特征与水质动态评价

涡河是淮河流域严重污染的支流之一.对涡河干流主要污染参数NH₃-N、BOD₅、COD_Cr、TP、砷、氟化物的监测分析,表明涡河干流水污染具有显著的时空变化特征,污染参数表现为春季最高,秋季最低,由春季向秋季逐渐降低,然后又逐渐升高的“Ⅴ”字型变化规律,且在各采样断面各种污染参数季节变化特征具有较好的一致性.空间分布上表现为上游高、下游低,呈上游向下游逐渐降低的分布态势.模糊综合评价结果表明,涡河干流水污染严重,绝大多数河段全年为V类水质,已失去或大部分失去生活饮水和生产性用水的价值.涡河流域水资源严重污染及其时空分布特征,是流域自然过程与人为活动强干扰耦合作用的结果.     

Spatial and Temporal Variability of Groundwater Nitrate Concentrations in Irrigated Mediterranean Agriculture

As nitrogen (N) fertilizer-use efficiency rarely exceeds 50% in most agricultural systems, the potential leaching of N to the groundwater, particularly under irrigated conditions, has economic, health, and environmental implications. Research in the Akarsu irrigation district in the Lower Seyhan Plain in southern Turkey sought to determine spatial and temporal variability of groundwater (GW) nitrate (NO₃) concentrations in 2007–2008. Shallow groundwater observation wells 3 m deep were installed at different locations to represent the whole irrigation district. Groundwater samples were collected (February, April, July, October) and analyzed for ammonium (NH₄) and NO₃ concentrations. Because NH₄ values were negligible, only NO₃ data were processed to determine spatial and temporal variability and then used to develop regional NO₃ maps using geographic information systems. Groundwater NO₃ concentrations ranged between 0.17 and 55.96 mg L^–1 during the 2 years, only exceeding the critical 50 mg L^–1 concentration in 1% of the area sampled. The areal mean of NO₃ concentration was greatest in February, indicating a potential N leaching of unused N from the early season with intensive rainfall, especially in wheat-growing areas. Groundwater NO₃ concentrations decreased after February; however, during the peak irrigation season in July, NO₃ was relatively low because of crop uptake during spring and summer. In about half the area, groundwater NO₃ concentrations ranged between 20 and 50 mg L^–1 and were thus marginal relative to the critical pollution level. As N fertilizer use will continue to increase, especially with the expanded irrigation that is now occurring in the Mediterranean region, regular monitoring of groundwater NO₃ is advisable under such conditions.     

Vulnerability Assessments of Colorado Ground Water to Nitrate Contamination

Nitrate (NO₃-N) contamination of ground water aquifers is an important problem in the United States and throughout the world, particularly as ground water resources become increasingly relied upon to support human needs. Cost effective methodologies are needed to facilitate decision-making for ground water protection. To aid ground water protection organizations, we designed two tools to assess aquifer vulnerability to NO₃-N contamination in Colorado. The first tool is a statewide aquifer vulnerability map (VM) that identifies regions vulnerable to ground water contamination. The VM uses five factors that influence aquifer vulnerability on a regional scale: aquifer locations, depth to water, soil drainage class, land use, and recharge availability. We validated the VM using 576 discrete ground water sample points from throughout the state and found that the VM was able to delineate areas of increased aquifer vulnerability to NO₃-N contamination (r ²= 0.78). The second aquifer assessment tool is a vulnerability matrix (VMX) developed to help practitioners determine relative aquifer vulnerability to NO₃-N contamination on a field scale. The VMX consists of a series of factors that are rated and combined for a particular field. This rating is used to give landowners an index of general aquifer vulnerability to NO₃-N contamination for a specific field, and inform them of changes in management practices to reduce the vulnerability. The VMX can be used in conjunction with the VM to determine NO₃-N contamination potential from intensive agriculture.     

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。     

Irrigation and Nitrogen Fertilizer Rate Impacts on Soil Nitrate in Potato Production

ABSTRACT

Parts of the Kern County have high nitrate levels in groundwater. A State Water Resources Control Board commissioned report has indicated that crop land agriculture is the main source of nitrates in the groundwater. Annual rainfall is less than 20 cm, thus irrigation is necessary for optimum crop production. A project was undertaken to evaluate current nitrogen fertility and irrigation scheduling in potato production and their contribution, or lack thereof, to nitrate movement in the soil profile and potential nitrate contamination of groundwater. A line-source sprinkler plot area was established to create soil moisture regimes of 120% of target, target (optimum soil moisture for potato growth) and 80% of target. Pre-plant and post-harvest soil samples were collected to a depth of 2 meters. Plant, root and tuber samples were collected and analyzed for nitrogen content. Soil moisture and irrigation amounts were monitored. Plant dry matter and tuber yield increased with each N rate increase. The high N rate increased plant growth disproportionally to the increased tuber yield. Appropriate irrigation scheduling did not produce water movement beyond the effective potato rooting zone. Excessive irrigation moved soil nitrate deeper into the soil profile.     

烟台果园表层土壤水分的时空分布及分形特征

在果树生长旺期,利用Trim e水分速测系统对果园表层土壤水分采样后,对土壤水分的数据统计特征、变异函数、分形特征、合理取样数目及其等值线分布进行了分析。结果表明:降雨后变程和基台值最大,变异系数和分维数最小,其值分别为38.09m、1.163、0.0888和1.846。在90%或95%的置信水平(Pl)和相同精度(Δ)下,降雨后土壤水分合理取样数目最少,此时土壤水分的空间等值线分布的变化程度相对也较小。这说明降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及空间相关性增强的效应,但也可能导致在个别区域内出现明显的高低值;而随后的土壤蒸发则使土壤水分的结构性减弱,空间异质性增强。