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。     

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。     

再生水灌溉区农田包气带及地下水中硝酸盐分布特征及来源研究

本文通过对华北平原典型再生水灌溉区(河北省石家庄洨河流域)的包气带土壤、地表水和地下水进行采样分析,对硝酸盐在多种环境介质中的来源与环境行为进行了研究,识别了再生水灌溉区地下水硝酸盐污染来源,明确了不同灌溉条件对包气带土壤中硝酸盐迁移的影响。在受到城市再生水严重影响的洨河流域,地下水中的硝酸盐浓度分布范围在4.0 mg·L?1到156.6 mg·L?1之间,已经形成了距离河道2 km、深度70 m的硝酸盐高值区域,经过计算硝酸盐的垂向扩散速率为每年1～2 m。硝酸盐与氯离子的相关性表明,城市再生水是再生水灌溉区包气带、地表水和地下水中硝酸盐的主要来源。利用Geoprobe获取利用不同灌溉水农田土壤剖面样品,研究再生水对厚包气带NO3?-N垂向分布影响,再生水灌溉区和地下水灌溉区中包气带土壤的NO3?-N的平均含量为137.0 mg·kg-1和107.7 mg·kg-1,最高含量523.2 mg·L?1和725.9 mg·L?1,分别出现1.20 m和0.85 m深度,分布规律有着明显的差别。包气带土壤硝酸盐与氯离子的相关性分析表明,再生水灌溉区土壤硝酸盐主要来源于城市再生水,而地下水灌溉区可能来源于农田氮肥。地下水年龄和硝酸盐之间关系表明,地下水中1975年以前补给的硝酸盐浓度低于1975年以后补给,地下水硝酸盐污染与包气带氮入渗的历史过程密切相关。在华北平原特殊的地质水文背景下,农田面源污染对地下水的影响有限,但再生水灌溉区地下水硝酸盐污染的风险较高。     

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。     

德州地区地下水中磷的空间分布特征及来源分析

地下水质量与居民饮水安全及人类健康密切相关,地下水污染会直接影响水体生态环境。饮用水中过高的磷会降低人体对钙和维生素D的吸收,对老年人的身体健康存在潜在负面影响。本文以德州地区地下水(常作为农村饮用水源)为研究对象,采集了研究区内的27个地下水样,并于现场测定pH和电导率等指标。参考我国《水和废水监测分析方法》和美国环境保护局(EPA)的方法,利用紫外分光光度计分析了地下水中总磷、正磷酸盐、溶解性总磷和溶解性正磷酸盐的含量及污染状况。借助于空间分析,探讨了其空间分布和来源。结果表明,德州地区地下水总磷含量为0~1.49 mg.L 1,正磷酸盐含量为0~0.11 mg.L 1,溶解性总磷含量为0.04~0.69 mg.L 1,溶解性正磷酸盐含量为0~0.06 mg.L 1。电导率和4种形态磷的含量均存在不同的空间差异性。整个研究区地下水电导率较高,变化范围为770~5 530μS.cm 1,总体上从河流上游到下游呈明显阶梯状递增趋势;总磷和溶解性总磷含量的空间分布整体趋势从上游到下游逐渐降低,正磷酸盐出现了较明显的高值区,而溶解性正磷酸盐的空间分布整体上较均匀。影响地下水中磷含量的因素主要有地表水中磷的下渗和人类活动。该研究区各采样点地下水的埋深都在50 m以内,含水层为黄河冲积砂层,岩性主要为粉砂、细砂和中砂,累计厚度10~25 m,这样的土壤地质构造较易使地表水中的磷素渗漏到地下水中,且河流是该区地下水主要的补给源,越靠近河流越容易入渗。人类活动包括工业废水和生活污水处理不当等点源污染以及农药施肥等农业非点源污染。整个研究区地下水溶解性总磷含量的最大值达0.69 mg.L 1,平均值为0.20 mg.L 1,根据欧盟规定的饮用水中总磷酸盐的标准值(0.5 mg.L 1)和我国地表水环境质量标准(GB 3838—2002)的Ⅱ类(0.02<溶解性总磷≤0.1 mg.L 1)或Ⅲ类(0.1<溶解性总磷≤0.2 mg.L 1)标准,德州地区地下水中磷的超标率分别达7.41%、62.96%和40.74%。本研究为评价地下水中磷污染对人类健康及水体生态环境的影响提供了科学依据。     

华北农业高产粮区地下水面源污染特征及环境影响研究——以山东省桓台县为例

研究发现华北典型高产粮区桓台县区域农业硝酸盐面源污染具有非均衡的空间分异特征,即硝酸盐定向迁移导致硝酸盐净输出源区和净输入汇集区,源区硝酸盐污染相对稳定,而汇集区硝酸盐污染趋于恶化,不同程度污染面积占5 6 .5 7% ,其中>10mg/ L污染区域面积占2 0 .5 % ;污染较重的汇集区4年间地下水NO-3 N浓度升高2 7.2mg/ L ,而源区则相对稳定在5 .5～7.2mg/ L ,面源污染空间分布与潜水位等值线的一致性表明地下水流向在农业面源污染空间分异过程中具主导作用。浅层地下水硝酸盐污染已导致5 .8%的饮水源轻度污染和0 .2 %中度污染,有2 5个村3.8万人处于健康危害风险之中。农田硝酸盐沥滤缓慢和随潜水迁移表明,农田耕作管理与浅层地下水硝酸盐含量之间缺乏必然相关性     

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。     

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。     

沈哈高速公路两侧土壤重金属污染特征及评价

为探讨高速公路对农田土壤重金属污染的影响,对沈哈高速公路两侧农田60个土壤样品Ph、Cu、Zn、Cd分布状况进行了分析。结果表明,高速公路两侧在距路肩0—320m范围内,Cu、Pb和Zn全量和有效态含量总体上呈现随距离增加而降低的趋势,Cd的变化规律不明显。高速公路两侧的土壤已不同程度出现重金属富集现象,其中Pb属轻度污染且主要集中在东侧距路肩20m处,Cd属重度污染。受研究地点主导风向的影响,高速公路东侧农田土壤的Ph含量明显高于西侧。高速公路旁土壤重金属以Ph、Cd污染为主,污染物主要来源于汽车尾气。     

山东省农村地区地下水硝酸盐污染现状调查与评价

硝酸盐含量是衡量饮用水水质的重要指标,直接关系到人类的健康,为摸清山东省农村地区地下水硝酸盐污染现状,本文通过对山东省16个地市农村地区的地下水进行取样及硝酸盐含量监测,对地下水硝酸盐污染的影响因素进行分析。结果表明：取样时期、取样区域、种植作物类型的不同均导致了地下水硝酸盐含量差异显著。各地雨季前地下水硝酸盐含量均值达到14.12mg.L^-1,雨季后地下水硝酸盐含量显著降低,均值仅为6.74mg.L^-1;受氮肥投入量及地下水埋深等因素的共同影响,不同作物种植类型下地下水硝酸盐含量差异明显,以露地蔬菜区最高,其次为果树区、设施蔬菜区及粮棉油作物种植区,地下水硝酸盐含量超标率分别为65.71%、60.71%、50.98%、24.74%;不同地市间地下水硝酸盐含量差异明显,青岛与烟台两市的污染水所占比例及硝酸盐含量均值明显高于其他地市,聊城、德州、滨州、菏泽4市地下水硝酸盐含量均值低于5mg.L^-1;整体来看,在两次所取516个样本中,全省地下水硝酸盐含量均值为10.43mg.L^-1,污染水占所取得水样的比例达到14.15%。     

宁夏引黄灌区日光温室集约种植区浅层地下水硝态氮含量与耕层土壤硝态氮含量的关系

  目的  探讨宁夏引黄灌区日光温室集约种植区地下水硝态氮污染现状及其与土壤硝态氮含量之间的关系,为有效防治地下水硝态氮污染及土壤盐渍化提供理论依据。  方法  通过抽样调查方法,采集7个典型日光温室集约种植区不同时期的214个地下水样及102个0 ~ 20 cm土壤样品,分析了地下水和土壤的硝态氮含量及电导率等。  结果  地下水样本硝态氮含量超过Ⅲ类水标准的达53.3%;近80%的土壤样本呈现出不同程度的盐渍化,其中中度盐化土占57%。当地下水硝态氮含量大于40 mg L?1时,地下水电导率、土壤电导率和土壤硝态氮含量均随地下水硝态氮浓度增加而急剧增加。土壤电导率与土壤硝态氮含量之间呈极显著线性函数关系,决定系数达0.376。土壤硝态氮含量与地下水硝态氮含量之间呈极显著的指数函数关系,土壤电导率与地下水电导率之间呈极显著的线性函数关系。  结论  宁夏典型日光温室集约种植区的地下水硝态氮污染和次生盐渍化严重,并与土壤硝态氮含量和盐渍化密切相关。     

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。     

Contamination of corn growing areas due to intensive fertilization in the high plane of mexico

The agricultural activities practice often demands an intensive application of fertilizers. Phosphate and nitrogen fertilizers are the most employed in the corn growing areas of the central Mexico highlands. The first ones presents an uranium content ranging from 50 to 200 mg. kg^?1 depending on the origin of the phosphate rock used in its production. It is crucial to analyze the rainwater, surface water, soil water at several depths, groundwater and soil to determine the simultaneous behavior of phosphate, nitrate and uranium, and their leaching in a specific agricultural land. Uranium concentration, 16 mg. kg^?1, in the soil water was higher than that in the surface water and groundwater. The different concentrations are due to an unequal uranium distribution in the environment. The phosphate concentration, 37.4 mg. kg^?1, diminished throughout the profile of the soil due to a sorption–precipitation process. The nitrates were leached toward groundwater after the application of fertilizers, but the nitrate concentration in it did not exceed the limit for drinking water.     

地表水-地下水交互下傍河土壤硝酸盐氮迁移规律试验研究

为了研究地表水与地下水不同补给关系下硝酸盐氮在傍河农田的迁移规律,选取大沽河河床沙样作为沙槽试验介质,设计地表水与地下水相互补给装置,模拟无补给、地表水补给地下水和地下水补给地表水3种方式下硝酸盐氮在土壤中的迁移,通过测定各取样点硝酸盐氮含量和到达时间,分析了其迁移规律。结果表明:纯淋洗实验中,淋洗强度与沙样颗粒越小,硝酸盐氮在表层沙中的累积越明显,硝酸盐氮的迁移也越慢。地表水与地下水相互补给试验中,补给水位上升,硝酸盐氮的积累量增加、迁移到饱水带的时间缩短;补给水力坡度为0.5时,硝酸盐氮在细沙饱水带中迁移速度约为5.3 cm/min;水力坡度变为0.7时,迁移速度约为9.4 cm/min;补给水力坡度为0.5时,硝酸盐氮在中沙饱水带的迁移速度约为12.3 cm/min。硝酸盐氮在包气带中的积累量随着沙层深度的增加而减少;淋洗强度、水力坡度及沙样颗粒越大,硝酸盐氮在包气带和饱水带中的迁移速度越快;补给水位越高,硝酸盐氮迁移至饱水带的时间越短。     

田块尺度上土壤/地下水中硝态氮动态变化特征及模拟

以青岛市大沽河下游地区冬小麦–夏玉米轮作农田为对象,通过田间试验和室内分析,研究了不同深度土壤和地下水中NO3–-N在一个轮作周期内的动态变化特征,探讨了不同氮肥施用量和灌溉量对土壤-地下水系统中NO3–-N时空分布的影响,并基于土壤水动力学和溶质运移理论对土壤中NO3–-N运移过程进行了数值模拟。模拟结果表明:小麦季施氮(N)量达到380 kg/hm2,玉米季施氮量达到290 kg/hm2时,季末剖面深度130~160 cm土壤NO3–-N含量超过10 mg/kg;由地下水NO3–-N月累计量估算模型得出,NO3–-N在6月和8月向浅部地下水的淋失量最大,分别为7.20、7.67 mg/L。