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。     

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.     

水城盆地空间城镇化对浅层岩溶地下水特征的影响

为研究水城盆地空间城镇化对浅层岩溶地下水的影响,以六盘水市水城盆地为研究对象,通过分析地下水采样点的氢氧同位素和水化学组分、地下水长期监测点的水位资料,研究了地下水补给来源和空间城镇化对岩溶地下水水化学特征、水位动态产生的影响。结果表明:研究区内地下水主要来自大气降水补给,水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO_3·SO_4-Ca型;空间城镇化影响下土地利用类型的空间差异与浅层岩溶地下水诸多离子的富集具有空间一致性,Cl~-和NH_3-N主要富集在建筑用地区,NO_3~-和SO_4~(2-)主要富集在耕地、林地和裸地等非建筑用地区,而Mn和As则主要来自工业建设产生的点源污染。研究区年内和年际地下水水位变幅均趋于稳定,结合该时期的降雨量与地下水水位变幅面积的关系,证明空间城镇化发展导致不透水面的增加,降低了地下水水位对降雨的响应程度,地下水补给条件变差,地下水开采量的变化成为影响地下水水位的主要因素。研究表明:空间城镇化建设的大力推进,改变了盆地内的土地利用方式,严重影响了地下水补给径流条件和地下水水质,造成局部地区有害离子的富集。     

不同降雨强度对营养盐垂向迁移过程和淋失量的影响

云南抚仙湖流域农田面源污染日益严重,土壤污染物主要随地表径流进入湖泊,使湖泊受到污染。但目前的现场观测表明,农田区浅层地下水也已受到污染,地下水已成为污染物输移的路径之一。通过四组不同降雨强度作用下的室内土柱试验模拟土壤污染物向地下水的淋失迁移量,对降雨入渗过程中总氮、总磷、铵态氮和硝态氮的垂向迁移过程进行了分析,通过分时段处理来对各组实验中营养盐累积淋失量进行了计算。结果表明,硝态氮的垂向迁移能力和出流浓度均大于铵态氮,总氮和总磷的累积淋失量与累积降雨量呈自然对数关系;降雨强度对总氮的淋失作用明显,对总磷淋失量的影响则相对较弱。实验结果有助于揭示抚仙湖流域降雨作用下农田土壤中污染物的垂向迁移过程及其对农田浅层地下水的污染机制,并为污染物垂向迁移的数学模拟提供数据基础。     

苏州地区水体氮污染状况

报告了地处太湖流域中心地带的苏州地区水体氮污染研究结果。对苏州吴县境内主要河流、湖泊和农村浅层地下水氮污染现状进行了评估。根据不同水体 ,不同形态无机氮的浓度及PO3-4 的浓度 ,对河水 ,湖水和井水中氮的来源进行了初步讨论 ,比较了河湖水体氮污染的季节性变化 ,提出了减缓这一地区水体氮污染的对策。     

喀斯特山区不同农作方式下土壤质量变化对浅层地下水质量的影响

选择贵州中部喀斯特山区普定县猫洞小流域,对长期受不同农作行为影响的区域（低复种旱作区、高复种旱作区、高复种复合农作区）土壤和浅层地下水进行采样和分析。结果表明,不同农作区浅层地下水化学组分明显不同,从低复种指数的旱作区、高复种指数的旱作区到高复种指数的复合农作区,浅层地下水中的NO3^-、NH4^＋、PO4^3-、高锰酸钾指数和SO2^4-的含量依次增大,呈显著上升趋势,在高复种指数农作区浅层地下水中氮磷含量更高;在浅层地下水中,NO3^-含量受土壤有机质、腐植酸、全氮和碱解氮的影响最大,PO4^3-含量受土壤全磷、碱解氮、CEC的直接影响大;Cl^-对浅层地下水影响不明显。不同农作方式对地下水的NO3^-、NH4^＋、高锰酸钾指数的贡献存在差异,可见喀斯特特殊的双重水文结构使水环境质量易受土壤质量等环境因素影响,特别是浅层地下水更易受到污染。     

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。     

氮肥施用对环境污染影响的研究

通过田间试验和野外调查对陕西三个主要农业生态区的施氮情况及其对土壤和地下水污染的影响进行了研究。结果表明,有些高产地区由于过量施氮已在0～4米深的土层中积累了大量NO3-N,并使地下水和地表水受到不同程度的污染;在当季作物生长期间,土壤中NO3-N淋失深度和淋失量与施氮量、施氮技术、地面接水量和土壤质地有密切关系。     

城市垃圾渗沥液引起地下水氮污染的研究

通过对垃圾堆放场地下水氮污染状况的监测，分析了垃圾渗沥液的水质特征及其对地下水的氮污染影响。结果表明，垃圾渗沥液含有高浓度的氨态氮，对垃圾场还原性地下水的氮污染主要以NH^ 4-N污染为主。垃圾场地下氮污染浓度变化与渗沥液数量、浓度变化趋势相一致。     

贵州省中部喀斯特山区城镇化对浅层地下水氮磷的影响及评价

以贵州中部普定县后寨河喀斯特流域为研究对象,采集林区、农区、村寨居民区、城镇居民区常年流出的泉水进行化学分析,探讨城镇化对喀斯特山区浅层地下水氮磷含量的影响及水质的变化。结果表明,调查区内浅层地下水中NO3-浓度变化范围在1.18～43.6 mg/L,NH4+浓度变化范围在0.017～0.290mg/L,其中村寨居民区浅层地下水中NO3-,NH4+含量达Ⅲ类水质标准,城镇居民区NH4+含量超过Ⅲ类水质标准;总磷含量变化范围在0.012～0.682mg/L,城镇居民区、村寨居民区总磷含量超过直接影响水质的限值。喀斯特山区城镇化造成地下水氮、磷含量增加,从而明显影响地下水的质量。     

Delineation of chemically polluted groundwater regions in Visakhapatnam Basin,India

Water quality investigations were carried out in the Visakhapatnam basin to delineate groundwater pollution. It was observed that the groundwater in some localities of the basin is contaminated due to natural geological formation sources, industrial effluents, irrigation, and urbanization. The ring average method used in geophysical interpretation to separate regional and residual anomalies was modified and applied to the water quality data in the basin to locate chemically polluted groundwater regions. It is observed that the method can be applied successfully to delineate regions of groundwater pollution and it may also be helpful in identifying the sources.     

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。     

青海省北川河流域地下水水化学特征与水质评价

[目的]分析北川河流域地下水化学特征,从地下水的资源属性角度出发客观评价流域地下水水质状况,为区域地下水环境保护提供数据支撑。[方法]利用2019年北川河流域水文地质水资源调查所获取的189组地下水化学数据分析流域地下水化学成分的分布特征和来源。依据地下水富水性分级对单个样品点的水质类型赋予不同的系数,构建基于地下水富水性分级的区域水质评价方法。[结果]北川河流域地下水化学分布具有较大的空间变化。上游丘陵山区和河谷平原区广泛分布HCO₃~-型淡水,向下游逐渐出现SO₄^2-,Cl~-类型的微咸水、咸水以及指示人类活动影响的HCO₃·Cl-Na型淡水;碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解对地下水水化学组分来源具有控制作用,局部区域因蒸发浓缩而富集;Al,Fe,Th等天然背景元素是造成流域地下水水质超标的主要指标,Pb,CCl₄、NO₃~-等典型污染组分在工业区和人口集中区地下水中超标更加明显,在人为污染及天然高背景双因素驱动下河谷区地下水质更加复杂;基于采样点数量统计的...     

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。     

"引大入秦"灌溉工程对甘肃秦王川盆地地下水化学组分的影响

为研究“引大入秦”灌溉工程对秦王川盆地地下水化学组分的影响,该文在对该盆地地下水进行系统采样分析的基础上,通过对比“引大入秦”工程运行前后盆地内水化学数据,利用数理统计、Gibbs图、离子比等方法,对盆地内地下水化学组分演化进行了深入分析。结果表明:工程运行前,研究区水化学类型以Cl·SO4-Na、Cl·SO4-Na·Mg和SO4·Cl-Na为主。工程运行初期,在灌溉渗水淋洗作用下包气带易溶盐进入地下水,盆地地下水向盐化和硬化方向演化。随着工程的继续运行,包气带盐分被逐步洗脱殆尽,灌溉淋滤水的含盐量逐渐降低,其中处于盆地汇水区的平原区中部下降趋势最为明显,地下水化学类型由Cl·SO4-Na演化为HCO3·SO4-Na(Na·Ca·Mg)和Cl·SO4·HCO3-Na。盆地周缘黄土丘陵区水资源贫乏,受原生沉积地层中高含量易溶盐影响,Cl·SO4-Na·Mg型水分布范围基本保持不变。盆地南部当铺一带地下水由Cl·SO4-Na型演化为Cl·SO4-Na·Mg型水。在这一过程中,研究区水化学组分受硅酸盐岩风化溶解以及岩盐和蒸发岩盐溶解共同作用,在蒸发浓缩作用下富集。盆地地下水受工矿企业污染影响较小,但化肥的使用导致地下水NO3-质量浓度明显升高。研究结果为秦王川灌区地下水资源的可持续发开利用提供参考。     

Tracing Groundwater Flow Systems with Hydrogeochemistry in Contrasting Geological Environments

The importance of the chemical composition in evaluating groundwater flow is discussed. Two different geological environments, a felsic volcanic region around San Luis Potosí (SLPB), Mexico, and a sedimentary basin, part of the Pannonian Basin (PB), in Hungary, were chosen to explore the effect of local, intermediate and regional groundwater flows on the chemical evolution of water in different geological circumstances. In the study areas contrasting stable isotopes and groundwater temperature values, as well as the chemical composition of groundwater were convenient tools to propose groundwater flow direction and to study contamination processes in the different groundwater flow systems. Results indicate that regardless of the geological framework variability of the chemical composition of the shallow (<100 m) groundwater is significant; at depth the chemical content of groundwater becomes homogeneous, and the concentrations are smaller than at shallow depths. The Cl^– and NO^– ₃ concentrations indicate mainly up- and downward vertical flow directions suggesting local flow systems in the shallow layers. The linear regression between Cl^– and Na⁺ suggests that evaporation processes are the main control of the Cl^– concentration. Deviations from the regression line suggest processes such as pollution at shallow depths in both study areas. Based on the distribution of Ca⁺², Mg⁺² and Na⁺, a lateral flow can be traced. The large dimensions of the geological units involved with the regional flow systems implies a long groundwater flow path, also these flows remain isolated from anthropogenic contamination, then groundwater has not been altered by human influence, although in the SLPB a communication between the local and intermediate flows has been found. Recharge areas of the local and intermediate flow systems are more vulnerable to contamination processes than the discharge areas, where the expected low dissolved oxygen content of ascending water could play a control. Differences in the lithology between the PB (sedimentary basin) and the SLPB (felsic volcanic basin) explain the contrasting saturation indices calculated for chalcedony and calcite and the lack of the expected development of HCO^– ₃, SO^–2 ₄ Cl^– facies and contrasting aerobic/oxidizing conditions.     

北京市东南郊再生水灌区地下水多环芳烃污染风险评估

为研究污染物随再生水进入地下环境后其迁移衰减情况及对地下水的潜在危害性,以Multi-cell模型为基础,结合污染物质量守恒、在水土中吸附再分配、生物降解等机理,针对地下水污染风险评估构建了计算污染物随水在土壤剖面的垂向迁移衰减一维模型,并以北京通州大兴再生水灌区为研究区域,以再生水中持久性有机污染物多环芳烃萘和菲为研究对象,根据当地钻孔资料及灌溉水水质、地下水水质资料,应用该模型进行试算。结果表明,经过多年连续灌溉后,通州大兴大部分地区进入潜水含水层的萘、菲浓度较低,整体污染风险较低,仅在通州区潞城镇等个别地区萘、菲浓度较高,应引起重视;由于大兴区整体包气带较厚,其污染风险低于通州区。土壤粘土层是萘、菲积累的主要层位,其吸附容量远大于细砂等粗颗粒介质,在土壤表层低环多环芳烃迁移性更强。应用这一模型,能够较为宏观地掌握通州大兴再生水灌区不同区域地下水中多环芳烃萘和菲的污染风险差异。     

氮磷肥对黑土浅层土壤氮素累积和移动的影响

利用D饱和最优设计研究了氮磷肥对黑土浅层土壤氮素累积和移动的影响,结果表明,氮磷肥对NO-3 -N含量的影响随着土层的加深逐渐减弱,并且施用尿素的NO-3 -N累积大于施用硝铵。在降雨高峰期存在NH+4 -N向下层土壤的移动,其移动时间滞后于NO-3 -N。尿素施入土壤后对NH+4 -N的累积无明显影响,对NO-3 -N的累积有促进作用。而不同用量的NH+4 -N肥的施入则促进了NH+4 -N的移动和累积。因此黑土玉米农田生态系统氮素做追肥时尿素和硝铵相比尿素更易造成地下水的硝酸盐污染。黑土玉米农田生态系统在作物拔节前期向土壤中施入氮素,将造成这一时期NO-3 -N对地下水的短期污染。     

基于GIS和BP神经网络的农区地下水硝态氮含量分布特征分析

针对于非点源污染机理模型在实际运用中的限制，将人工神经网络引入地下水非点源污染格局的模拟和预报中，建立了基于GIS的BP神经网络模型用以模拟分析农区浅层地下水NO^-₃-N含量及其空间分布特征。结果表明，以农田氮盈余、地下水埋深、30～60cm土层砂粒含量和土壤有机质4个因素为输入因子，以地下水NO^-₃-N为输出因子，通过网络训练以及观测点缓冲区半径的设定与调整，BP神经网络模型有效地模拟了山东省桓台县地下水NO^-₃-N含量及其空间分布特征，并且有较高的精度。该研究可为华北平原农区地下水质管理提供分析工具与决策依据，是对非点源污染机理模型的有益补充。     

估算紫色土流域地下水非点源污染负荷的降雨量参数法

非点源污染是生态环境建设中遇到的关键问题之一,本文以四川省盐亭农业生态试验站流域的地下水为例,通过设定降雨量参数,将降雨量与地下水非点源污染负荷联系起来,分别研究了地下水磷素与地下水氮素随降雨量的变化情况。研究发现两个研究区的TP、TN浓度与降雨量的相关性十分明显,相关系数R^2分别为0.987、0.947 5、0.933 1和0.901 8,而其他形态的氮和磷与降雨量的相关性并不明显;另外,研究发现地下水非点源TN污染主要是由于NO3-N浓度变化引起的,地下水非点源磷污染主要是由于颗粒态磷浓度变化引起的。