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。     

蓝田县西北区饮用井水中硝酸盐含量的时空变异及分布规律

农村居民饮用水主要来自当地未经处理的地下水。测定了蓝田县西北地区居民饮用井水中硝酸盐含量,并采用地统计学方法对该区硝酸盐含量的时空变异及分布规律进行了分析。结果表明,在不同时间和不同区域居民饮用井水中硝酸盐含量存在明显的趋势效应及变异性,且其含量随井深增加而减少;0—40m的硝酸盐污染状况比较严重,尤其是在0—20m硝酸盐污染状况最为严重。空间分析结果发现,硝酸盐浓度较高区域主要分布在河谷阶地上游以及南部的部分塬区。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

吉林省玉米种植区土壤养分空间变异特征研究

本文以吉林省中部玉米种植区9县市为研究区域,采用传统统计学和地统计学相结合的研究方法,探讨研究区域表层土壤（020cm）有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和pH值的空间变异特征。结果表明:各养分的变异系数在10%～100%之间,属中等变异;有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的块金值（C0）与基台值（C0+C）比值介于25%～75%之间,表现出中等强度的空间自相关,而全氮和pH值表现强烈的空间自相关;根据决定系数（R2）和残差平方和（RSS）进行模型选择,几种养分均用指数模型拟合的效果较好;依据GIS所做的养分空间变异图可以很好地反应该地区的土壤养分空间分布状况,可以为该地区土壤养分的综合评价和施肥管理决策提供依据。     

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.     

焦作市城区土壤重金属空间变异特征及污染评价

为揭示人类活动对土壤环境质量的影响,在河南省焦作市3个城区采集了44个表层土壤样品。利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤表层重金属的污染程度。并采用地统计学方法对表层土壤样品Cr,Cu,Cd,Pb共4种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析。结果表明,Cr,Cu,Cd,Pb的超标率分别为47.73%,0%,22.73%,0%,土壤Cr,Cd污染较为严重。3个城区Cr和Cd的分布特征总趋势为:山阳区中站区解放区,Pb和Cu的分布特征总趋势为:解放区山阳区中站区。土壤Cr,Cd和Pb之间以及Cu和Pb之间呈显著相关。空间变异结构分析表明,Cd具有极强的变异性,Cr具有较强的变异性,Cu和Pb是中等变异强度。半方差函数模型拟合结果显示Cr具有较强的空间自相关性,Pb具有中等程度的空间自相关性,Cd和Cu具有较弱的空间自相关性。在此基础上,元素Pb呈环状,Cu呈岛状,Cr和Cd呈带状分布。     

基于地统计学的宝鸡市区地下水位空间变异特征研究

借助地理信息系统软件（ArcGIS）,从宝鸡市DEM数据中提取面积约100 km²的研究区图层,选取24眼监测井1990年、1995年、2000年和2004年的地下水位水位数据为样本资料,应用地统计学方法对市区地下水位进行了趋势分析、空间变异分析以及空间插值研究。结果表明,在单个年份中,市区地下水位在南北方向上存在明显的“U”型趋势,东西方向上的趋势变化稍显平稳;地下水位具有中等的空间相关性,在800 m以下尺度上的短距离变异所占比重较大,各年份地下水的空间连续性差,空间自相关距离较短,异性比从1990年的0.713减小到2004年的0.171,说明市区地下水位空间各向异性逐渐增强;球状模型交叉验证表明模型拟合效果良好,空间插值结果显示,研究区不同地方的地下水位年际变幅较大,且空间分布变化明显,主要受开采强度时空变化的影响。     

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。     

丘陵区水稻土Cu污染空间变异的协同克里格分析

针对丘陵红壤区铜冶炼厂周围水稻土污染区（1.40km^2）,在景观尺度上,采用协同克里格方法,研究了影响表层土壤Cu含量空间分布预测的辅助因子。基于空间自相关性、间距、长轴方位角以及各种预测误差,评价了辅助变量（包括秸秆全Cu含量StrawCu、籽粒全Cu含量GrainCu、土壤全Cd含量Cd、土壤pH、土壤有机质OM、高程H）对表层土壤Cu含量分布预测精度的影响。结果表明,单辅助变量的协同克里格预测值与实测值相关系数的大小顺序为Cu/Cd〉Cu/H〉Cu/StrawCu〉Cu/GrainCu〉Cu/OM、Cu/pH,而多辅助变量协同克里格预测的相关系数大小顺序为Cu（/Cd,StrawCu）〉Cu（/Cd,StrawCu,H）〉Cu（/Cd,StrawCu,GrainCu）〉Cu/（StrawCu,GrainCu）〉Cu（/Cd,H）。与土壤全Cu含量的普通克里格插值精度相比,利用表层土壤全Cd含量、水稻秸秆全Cu含量、高程作为辅助变量与水稻土表层全Cu含量进行协同克里格插值可以显著提高预测精度;但水稻籽粒全Cu含量作为辅助变量对预测精度影响不显著;而土壤有机质含量和土壤pH作为辅助变量反而降低了预测精度。在对表层土壤全Cu含量分布的多辅助变量协同克里格预测中,表层土壤全Cd含量和水稻秸秆全Cu含量的影响最大,其次是高程,水稻籽粒全Cu含量不能提高对表层土壤全Cu含量分布的预测精度。     

广东省典型赤红壤区耕层土壤养分的空间变异

[目的]探讨我国典型赤红壤区——广州市增城区耕层土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量的空间变异规律,为赤红壤区耕层种植的平衡施肥、水土保持和环境保护提供依据。[方法]利用地统计学方法和地理信息系统技术。[结果]研究区耕层土壤有效磷的含量较高,速效钾的变异系数最大(107.78%),有机质的变异系数最小(32.51%),变异系数由大到小依次为:速效钾有效磷全氮有机质;有机质、全氮具有强烈的各向同性空间自相关性,有效磷与速效钾有着较明显的各向异性空间自相关性;有机质、全氮有着相似的空间分布规律,含量呈东南部高西北低的趋势,有效磷含量处于中上偏高水平,空间分布从北向南呈逐步增多趋势,速效钾空间分布相对比较复杂,各个养分级别都有一定量的分布,总体由北到南逐渐增多。[结论]在一定空间范围内,耕层土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾具有不同强度的空间相关性,且选取合适的方向性半方差函数模型能更好地拟合其空间变异情况。     

新疆岳普湖县土壤盐分空间变异及其分布特征研究

基于区域变量理论,采用GPS定位技术,于2005年7-8月,对岳普湖县土壤进行定点取样,土壤取样层次为0-30cm、30-60cm、60-100cm和100-200cm,共取样点118个。在GIS技术支持下,通过地统计学半变异函数和Kriging空间插值,定量分析岳普湖县不同层次土壤盐分的空间异质性。结果表明:岳普湖县各层土壤含盐量普遍较高,均值分别为17.44,11.67,9.10,8.14g/kg,且变异性大、变异系数为0.877～0.959,接近于强变异性。0-30cm、30-60cm和60-100cm土壤盐分的理论分布模型属于指数模型,100-200cm属于球状模型。各层土壤盐分空间相关性均属于中等程度。不同土层之间的空间自相关范围具有明显的差异,由表层至深层,土壤盐分的自相关范围逐渐增大。在空间格局上,岳普湖县土壤盐渍化极其严重,0-30cm土层,强度盐渍化面积占总面积的40.42%,盐土47.87%。水平方向上,土壤盐分的高值区主要分布在岳普湖镇、岳普湖乡、色也克乡、阿其克乡和铁热木乡。研究成果可为岳普湖县防治土壤次生盐碱化及其合理利用水土资源方面提供决策依据。     

盐渍化灌区土壤水盐时空变异特征分析及地下水埋深对盐分的影响

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析结合,采用统计学方法地质统计学原理分析表层土壤(0-20,20-40 cm)及深层土壤(40-100 cm)含水率与盐分(EC值)时空分布和变异规律,以及探求地下水埋深对土壤盐分的影响。结果表明:(1)除6月0-20 cm(9.779%)外,表层土壤含水率变异系数均在12.384%~19.667%,属于中等变异性,深层土壤含水率变异系数较小,在3.513%~9.757%,属于弱变异性;表层土壤盐分(EC值)变异系数在100.845%~129.279%,属于强变异性,深层土壤盐分变异系数均在83.685%~98.853%,属于中等变异性;随着土壤深度的增加,含水率和盐分的变异性都相对减弱。(2)不同时期土壤含水率和盐分在一定范围内具有空间结构特征,均可用高斯模型模拟,各层土壤含水率空间相关度在0.038%~20.408%,各层土壤盐分空间相关度在0.043%~8.374%,均小于25%,说明具有强烈的空间相关性,可以认为主要是受结构性因素的影响,其自相关引起的空间变异性较强。(3)试验区土壤盐分主要集中在北侧盐荒地,由于蒸发强烈,包气带毛细水上升,把深层土壤以及地下水中的可溶性盐类带到土壤表层,致使盐分升高,属于典型的盐分表聚型土壤,需及时防治与治理,同时土壤盐分受地下水埋深的影响较大,随着地下水埋深减小而增大,荒地地下水埋深与土壤盐分满足线性关系,耕地地下水埋深与土壤盐分满足指数关系。荒地0-20 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较大,20-40,40-100 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较小,耕地地下水埋深在1~1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较大,当地下水埋深大于1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较小。研究结果为河套灌区下游盐渍化土壤的防治与改良提供了重要的理论基础和参考依据。