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。     

地下水埋深及矿化度对多枝柽柳幼苗光合特征及生长的影响

采用简易Lysimeter研究了不同地下水埋深(20,60,100 cm)和不同矿化度(<1.00 g/L淡水,1.0～3.0 g/L微咸水,3.0～10.0 g/L咸水)对多枝柽柳幼苗光合特征及生长的影响。结果表明,不同地下水埋深与矿化度对多枝柽柳幼苗的光合特征及生长均有影响;在地下水埋深20 cm,矿化度为3.0～10.0 g/L的咸水条件下,多枝柽柳幼苗的最大光合速率(Pnmax)为66.93μmol/(m2.s),光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、水分利用效率(WUE)及羧化速率(CE)对光强的响应均大于其它试验处理。不同的地下水埋深、矿化度可显著影响多枝柽柳幼苗的最大光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、光饱和点(LSP)等光合特征。进一步分析表明,在地下水埋深20 cm,矿化度为3.0～10.0 g/L的咸水条件下,多枝柽柳幼苗的生态适应能力较强,幼苗能够适应生境变化迅速生长,获得竞争优势。     

河套灌区年内地下水埋深与矿化度的时空变化

该文以内蒙古河套灌区为研究区域,应用统计学方法、普通Kriging、Arc GIS9.0和GS+等工具,分析2003年3个不同特征季节的地下水位埋深和矿化度的时空分布规律。分析表明：在3月份灌区浅层地下水埋深平均为2.5 m,且绝大部分区域地下水矿化度＜4 000 mg/L;随着夏灌、秋灌、秋浇后,在11月时浅层地下水埋深减小为1.0 m,且大部分区域地下水矿化度＞5 000 mg/L。灌区浅层地下水埋深由灌区西南向东逐渐递减,且自南向北逐渐递增。灌区西北和东南部的地下水矿化度相对较高,中间部分相对较低。浅层地下水埋深与矿化度之间线性关系不明显,但是在特定地区浅层地下水埋深的时空分布规律能够定性地反映出矿化度的时空分布规律,即浅层地下水埋深较大时,相应的矿化度较小;浅层地下水埋深较浅时,相应的矿化度较大。     

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。     

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。     

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。     

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。     

集约化农业生产区浅层地下水埋深的时空变异规律(简报)

揭示区域地下水埋深的时空变异规律,可为地下水资源评价和管理提供科学依据.通过收集和实测河北南部平原一曲周县1990和1999年两个时期地下水埋深的资料,应用地统计学方法对其进行了分析.结果表明,两个时期地下水的平均埋深分别为4.64 m和9.81 m,它们的空间相关距离分别为13.6 km和10.4 km,呈递减趋势.由于该区地形地貌和种植业布局的转变,导致了地下水埋深空间分布呈南深北浅的趋势.从1990年到1999年,地下水埋深具体变化为＞9.81 m的区域从无增加到324.0 km2,＜4.6m的区域从281.8 km2减少至15.3 km2.地下水大量开采和种植业布局的转变是该区地下水位下降的主要原因.     

白洋淀流域浅层地下水硝酸盐分布及来源的区域分异特征

白洋淀位于雄安新区规划的核心范围,地下水是白洋淀流域主要的用水水源。由于白洋淀上游工业、生活污水的排放和农田肥料过量施用等农业面源引起的硝酸盐污染来源多样,使得流域内地下水硝酸盐污染较为普遍。然而,目前对全流域尺度地下水硝酸盐分布特征及来源仍不明晰。本文在分析过去近10年地表水和地下水硝酸盐数据的基础上,于2016年12月采集了平原区浅层地下水样品,结合水化学和硝酸盐氮同位素,从全流域尺度解析浅层地下水硝酸盐污染分布的时空差异和不同来源氮对地下水硝酸盐影响的程度。研究表明：山区典型流域河谷沉积带地下水硝酸盐浓度高值主要受农村厕所粪污水和局地污水排放影响（最高达313 mg·L^-1）,而历史时期农田有机肥施用是近年来地下水硝酸盐普遍升高的原因;雨季降水淋滤作用使地下水硝酸盐浓度明显升高,硝酸盐超标率大于旱季的2倍以上。平原区地貌类型控制着不同来源地下水硝酸盐的空间分布和迁移转化。2016年12月平原区130个浅层地下水硝酸盐超标率为21.5%,从上游到下游不同地貌类型地下水硝酸盐浓度中值呈现下降趋势：洪积扇（42.4 mg·L^-1） > 冲洪积扇（24.1 mg·L^-1） > 冲洪积平原（6.0 mg·L^-1）和河道带（6.2 mg·L^-1）,而硝酸盐氮同位素中值呈现上升趋势：洪积扇（12.8‰）和冲洪积扇（11.3‰） < 冲洪积平原（16.7‰） < 河道带（20.9‰）,说明从上游到下游地下水硝酸盐反硝化作用增强。其中山前平原洪积扇和冲洪积扇地区渗透性较好,地下水硝酸盐超标率高达33.3%和34.0%,主要来源于污水和有机肥。湖泊洼淀区典型生活和工业污水河周边,地下水硝酸盐则存在工业、生活和化肥多污染源并存的特征,且随着地表治污措施的影响地表水和地下水硝酸盐浓度变化较大,污水侧渗导致河道周边地下水硝酸盐浓度较高,距河道较远含水层强烈的还原条件使地下水硝酸盐浓度降低（<10 mg·L^-1）,污染风险较低。鉴于以上不同区域地下水硝酸盐脆弱性程度和风险水平的差异,提出了对白洋淀流域上游山区、山前平原洪积/冲洪积扇区、湖泊洼淀污水影响区等硝酸盐脆弱区实施区域分异农田面源污染和水环境整治及管理的建议,为雄安新区水环境安全保障提供科学依据。     

新疆焉耆盆地平原区地下水溶解性总固体时空演化

为研究新疆焉耆盆地平原区地下水污染现状,2014年在焉耆盆地平原区设置42个采样点,采集42组地下水样本,测定样本中溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)及阴阳离子含量,并利用SPSS软件及MAPGIS地理信息系统分析其时空动态。结果表明,1999年与2014年地下水TDS总体存在显著差异性;对地下水中TDS与宏量阴、阳离子组分及p H值之间的关系进行分析,地下水TDS与SO42-、Cl-、K++Na+、Mg2+、Ca2+具有显著相关,相关系数在0.717~0.964之间,与宏量阴离子SO42-、Cl-相关性明显大于阳离子,相关系数分别为0.963及0.964。在时间尺度上,1983-2014年地下水TDS均值整体呈现先升高再有所降低而后又升高再降低的趋势,均值由1983年305.0 mg/L上升至1999年1773.1 mg/L后又降低至2014年589.44 mg/L;在空间尺度上,1999-2014年地下水TDS1 g/L区域面积变化呈增加的趋势,面积由1999年2 011.7 km2增加至2014年2 229.3 km2,与1999-2014年地下水TDS均值呈下降趋势相对应。研究区地下水TDS变化主要原因有2方面:一是地下水水位由2000年4.98 m下降至2014年7.34 m,地下水水位下降促使土壤及其下层沉积物中的钙、镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移使更多的钙镁离子进入地下水中,使地下水TDS增高,同时地下水位下降导致水中溶质浓缩也会造成TDS增高;二是生活及工业污水的排放导致大量Cl-、SO42-和部分Mg2+、Ca2+进入地下水中,造成TDS升高,这与TDS中Cl-和SO42-占主导地位相吻合。     

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。     

灌溉、施肥和浅水埋深对小麦产量和硝态氮淋溶损失的影响

利用ArcGIS9.0软件中嵌套地质统计模块分析河套灌区浅层地下水埋深（2009年）空间分布状况,结合在2010年3－7月间开展的灌溉量、施氮量和浅层地下水埋深对春小麦产量和土壤中硝态氮淋溶损失影响的显著性以及最优组合研究,确定出适用于河套灌区内不同区域的春小麦农业管理的最优综合模式。研究表明,表层（0～80 cm）土壤含水率随着浅水埋深的增大而减小,当浅水埋深≥2.0 m时,在同一浅水埋深水平下灌溉量成为土壤含水率显著影响因子;对春小麦产量影响程度高低是浅水埋深＞灌溉量＞施氮量,影响显著因子为浅水埋深;对硝态氮淋溶量影响程度高低是灌溉量＞施氮量＞浅水埋深;灌溉量对硝态氮淋溶影响呈极显著性,施氮量对其影响呈显著性,而浅水埋深起到辅助作用。灌区年均浅层地下水埋深主要有3个阈值：1.25～1.75、1.75～2.25和2.25～3.00 m。在灌区内浅水埋深不同区域内（1.5、2.0和2.5 m）时,三因素最优综合组分别为灌溉量（280 mm）+施肥量（尿素150 kg·hm-2,二铵165 kg/hm2）、灌溉量（320 mm）+施肥量（尿素150 kg/hm2,二铵165 kg/hm2）和灌溉量（360 mm）+施肥量（尿素255 kg/hm2,二铵375 kg/hm2）。     

复合井修复地下水硝酸盐污染的效果

为探寻更适用于农田周边硝酸盐污染地下水的原位生物修复技术,该研究构建了A、B、C3套试验装置,分别刻画管井(A)、大口井与管井组成的复合井(B、C).基于3套物理试验模型,定量对比分析了管井与复合井修复地下水硝酸盐污染的效果.结果表明:受水力停留时间的影响,相同流速条件下,A、B、C三套修复系统的硝酸盐负荷分别介于75...     

新疆叶尔羌河流域平原区浅层地下水咸化空间分布及成因

为了解新疆叶尔羌河流域平原区地下水咸化特征及成因,该文运用多元统计、地统计等方法并结合遥感技术和地球化学方法对浅层地下水(井深≤100 m)水质演化进行分析。结果表明,研究区地下水呈中性或弱碱性,水化学类型以HCO_3·SO_4-Ca·Mg、SO_4·HCO_3-Na·Ca、SO_4·Cl-Na·Ca (Mg)和Cl·SO_4-Na型为主。咸化系数计算结果表明,单一结构潜水咸化程度较高,承压水区潜水咸化程度相对较低,浅层承压水咸化程度最高。潜水和浅层承压水Cl~-、SO_4~(2-)、溶解性总固体(TDS)半变异函数分析表明,各指标的空间相关性较强;沿地下水流向,潜水Cl~-、SO_4~(2-)、TDS浓度总体呈现升高的趋势,浅层承压水则呈现高低值相间分布的特征。因子分析和聚类分析表明,地下水咸化的影响因素可分为水文地质条件控制(GW1)、地下水化学环境影响(GW2)和人为活动影响(GW3) 3类。GW1类地下水分布范围较广,离子浓度主要受蒸发岩矿物的溶解控制;GW2类地下水分布于草地,地下水化学环境对地下水咸化影响相对较大;GW3类地下水主要分布于耕地和建设用地,地下水咸化受人为活动的影响显著,潜水受到农业灌溉、生活污水和工业污水影响较大,浅层承压水受污染程度相对较低。     

银川平原土壤盐分及盐渍土的空间分布格局

系统认识和掌握盐渍土的空间分布特征,是治理改良盐渍土的基础。在总面积约6 184.9 km2的银川平原引黄灌区布设101个采样点,分层（0～180 cm）测定了土壤全盐量,应用地统计学方法结合GIS技术对其空间分布特征进行了研究。结果表明,银川平原各层土壤盐分的分布类型均比较复杂,呈高度的偏态分布。土壤盐分的变异属于中等变异强度。0～120 cm土层盐分的空间相关距离一般在20～28 km;而深层（＞120 cm）土壤的空间相关距离较大,约34 km。银川平原表层土壤属于非盐化土、轻度、中度、重度盐渍土和盐土的土地面积分别为0、1 508.8、3 614.9、982.6和78.6 km2,总体属于中度和轻度盐化土类型,且呈现一定的盐分表聚趋势。重度盐渍土和盐土主要分布在银北的石嘴山市、平罗县、惠农县一带和银南的部分地区。总体来说,银川平原的土壤盐渍化现象依然严重,应加强研究与治理改良。     

Assessment of spatial and seasonal changes in groundwater nitrate pollution of agricultural lands through ordinary and indicator kriging techniques

Geostatistical approaches (ordinary kriging (OK) and indicator kriging (IK)) were used in this study to investigate the spatial and temporal variations in groundwater nitrate concentrations in Çar?amba plain of Turkey. Groundwater samples were taken in April 2012, July 2012, September 2012 and March 2013 from 78 groundwater wells. The experimental semivariograms were often fitted well by a Gauss model for April 2012 and September 2012, whereas a spherical model was fitted to experimental semivariograms for July 2012 and March 2013. Spatial distribution maps revealed that groundwater nitrate concentrations were above the threshold value of 50 mg L^?1 specified for drinking water in 4.3% of the study area in April 2012, 40.8% in July 2012, 32.8% in September 2012 and 19.1% in March 2013. Probability maps created with IK showed that 3.1% and 3.2% of the total area had very strong probability (0.8–1.0) of exceeding the threshold nitrate concentration in July 2012 and September 2012, respectively. Current findings revealed that groundwater nitrate concentrations changed seasonally and increased much more in summer. It was concluded that OK and IK may yield significant outcomes for groundwater management, identification of risky sites for potential pollution and identification of the sites with excessive fertilizer uses.