冯家江流域水体中氮的空间分布特征

冯家江是北海市区重要的生态廊道。研究冯家江流域水体中氮的空间分布特征、污染来源、影响因素,对掌握冯家江流域氮污染现状及污染防控等具有重要的现实意义。本研究应用地统计学方法分析了冯家江流域地表水及沿岸地下水中氮污染物的空间分布特征。结果表明,地表水中氮污染物呈现出"高氨氮、低硝氮"的特征,NH_3-N质量浓度平均值高达5.42 mg/L,NO_3-N在孔隙潜水中明显富集,其质量浓度最高达32.63 mg/L。城镇生活污染物、人畜粪便及农业生产中化肥的施用是地表水、地下水中氮污染物的主要来源。pH值、氧化还原条件及包气带岩性结构和厚度是影响冯家江流域水体中氮污染物迁移转化的重要因素。     

辽宁张士灌区细河流域地下水污染物空间分布特征及污染源判别分析

张士灌区细河流域地下水中有机和无机污染均较为严重,其污染原因和污染特征受多种污染源的控制。简要地概述了污染质的空间分布特征,并应用富集因子和因子分析法研究分析了污染质的来源,判别污染源的贡献度。研究结果表明,地下水污染源有面源污染、线源污染、点源污染;其中属于面源污染的污染物主要有氨氮、硝氮、硫酸根、菲、六氯环已烷、铁和锰;属于线源污染的污染物主要有氨氮、汞、镉、COD、菲、六氯环已烷等;属于点源污染的污染物有硫酸根、乐果、氰化物。由此看出,张士灌区细河流域不仅存在大范围的农药、肥料对地下水造成污染,也存在化工企业的外排废水对地下水造成的污染。     

黑河流域地下水“三氮”污染现状研究

通过调查黑河流域地下水中的硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮等离子含量,分析了黑河流域地下水中硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮等含量的空间分布特征,并依据地下水供水适宜性划分表,通过叠加计算,对黑河流域地下水"三氮"进行质量区划。结果表明:黑河流域地下水硝酸盐污染呈现出线状和面状污染的趋势,亚硝酸盐氮和氨氮呈点污染特性,污染不具有区域性和连续性。黑河流域可以直接饮用(Ⅰ—Ⅲ类水)的地下水资源占91.1%、经适当处理可以饮用(Ⅳ类水)的地下水资源占7.19%、不能直接饮用的地下水资源(Ⅴ类水)占1.71%。     

江西乐安江流域稻田土重金属累积变化与德兴矿集区关系

对乐安江流域稻田表层土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的分布特征进行分析,按照单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,依据土壤环境背景值标准和国家土壤环境质量标准对乐安江流域稻田土壤的重金属进行评价。结果表明,矿集区上游水稻田土壤重金属综合污染指数等级尚在安全范围内,矿集区周边Cd和Cu的单项污染指数大于1,综合污染指数达到7.82,属于重污染;矿集区下游接近警戒值。研究表明,矿集区矿业开发释放的重金属元素对乐安江中下游流域水稻田土壤的重金属累积具有重要影响。     

江西乐安江流域稻田土重金属累积变化与德兴矿集区关系

对乐安江流域稻田表层土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的分布特征进行分析,按照单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,依据土壤环境背景值标准和国家土壤环境质量标准对乐安江流域稻田土壤的重金属进行评价。结果表明,矿集区上游水稻田土壤重金属综合污染指数等级尚在安全范围内,矿集区周边Cd和Cu的单项污染指数大于1,综合污染指数达到7.82,属于重污染;矿集区下游接近警戒值。研究表明,矿集区矿业开发释放的重金属元素对乐安江中下游流域水稻田土壤的重金属累积具有重要影响。     

金华江流域典型乡镇水质监测评价及污染控制

金华江为钱塘江上游最大的支流,水质污染较重,氨氮、总磷污染尤为突出。该文针对金华江水质污染的特点,对金华江流域沿河典型乡镇干流及主要支流进行了高密度监测,通过对监测数据的详细分析,对各沿江乡镇地表水水质污染现状进行了评价。结果表明,金华江流域的污染以氨氮为主,总磷为第二污染物,上游乡镇未受明显污染,中游乡镇氨氮污染最为突出,下游乡镇污染趋势于下降,针对各乡镇不同的水质污染特征分析了成因并提出控制对策。     

南水北调中线工程水源区老鹳河流域农业非点源污染关键源区识别

识别关键源区可以为非点源污染的优先管理和控制提供决策依据。本次研究以南水北调中线工程水源区老鹳河流域为研究区,比较全面地考虑了氮磷流失的主要影响因素,建立了老鹳河流域农业非点源污染关键源区识别模型,进行流域农业非点源污染风险评价和污染关键源区识别。结果表明,流域内处于高风险区以上的地区占流域总面积的13.4%,主要分布于老鹳河中上游地区,相对集中分布于老鹳河干流及其支流沿河地区,零星分布于西峡境内东部和北部局部,为该流域地表水环境农业非点源污染的关键源区。其中,污染风险最高的区域只占流域总面积的3.75%,可划定为重点关键源区进行重点治理,同时应兼顾污染风险次之的区域。基于GIS的指标体系法能够快速而方便地识别流域非点源污染高风险区域并量化污染风险大小,从宏观上掌握非点源污染的空间分布特征并实施有效管理和治理。     

基于主成分分析和熵权法的新安江流域水质评价

【研究目的】新安江流域是华东地区重要的生态安全屏障,其治理具有长期性、艰巨性、复杂性和反复性。科学评价流域水环境质量状况,识别重点污染区域和主要污染因子,可为流域生态环境整治提供重要依据。【研究方法】以新安江流域88个监测点水质数据为基础,采用主成分分析法对水质评价指标体系进行优化,再运用熵权法计算各指标权重及各个监测点的水质综合指数,并结合GIS空间分析功能绘制了水质综合指数图。【研究结果】88个监测点的水质综合指数范围为0.02～1.313,流域地表水环境质量总体较好,以Ⅲ类水为主,且浙江段水质好于安徽段。重点污染区域分布在休宁—歙县—徽州区一带,形成了潜口镇、岩寺镇—三村镇两个污染中心。TN、TP和NH3-N为流域主要污染指标,其中TN为全局型污染物,TP和NH3-N为区域型污染物。【结论】主成分分析和熵权法结合的水质评价模型避免了评价指标的重复性以及权重赋值的主观性,能够有效评估复杂的水环境指标体系,具有较好的可行性和实用性。     

关中盆地地下水特殊脆弱性及其评价

关中盆地浅层地下水面状硝酸盐污染严重,以"三氮"为主要污染物.分析了地下水特殊脆弱性内涵,以及地下水本质因素、人为因素及污染物特殊因素等对脆弱性的影响,并从中选取13个评价因子.将包气带"三氮"迁移转化过程数值模拟结果耦合到脆弱性评价模型中,使过程模型与评价模型结合起来,再结合GIS技术,对地下水特殊脆弱性进行了评价.结果表明,易引起地下水"三氮"的地区主要分布在渭河中下游冲积平原、黄土台塬洼地、以及渭河南岸西安一带小于20 m厚的黄土台塬等地区.从2001年关中盆地地下水"三氮"污染分布来看,这些地区地下水硝酸盐已出现大面积超标,评价结果与地下水实际"三氮"污染情况基本吻合.     

氨氮污染源区包气带剖面微生物生态分布特征的研究

包气带土壤中氨氮污染迁移规律已成为近年来国内外学者研究的重点,目前在氨氮污染迁移规律研究中采用柱实验模拟以及软件模拟的方法较多,土壤生物技术则广泛应用于污染物降解领域,而在污染物迁移规律研究中应用较少。本文采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术、16S rRNA序列分析技术以及典范对应分析相结合,对华北平原3个典型氨氮污染区土壤表层至包气带剖面微环境的细菌垂直分布特征及群落结构进行研究。结合污染区土壤理化性质分析,认为包气带土壤剖面的细菌群落中存在着与氮循环、硫酸盐代谢等过程偶联的优势细菌类群,说明土壤微环境中细菌群落分布明显受氨态氮、硝态氮、亚硝态氮和硫酸盐的分布影响,进一步表明污染土壤优势菌群的群落结构信息是描述包气带土壤环境氨氮污染物迁移规律的重要参数。     

污染河道对沿岸地下水环境影响规律研究

以江苏奎河为例,观测研究奎河污染物COD_Cr、NH₄+-N、NO₃--N、Cl-入渗进入地下水中发生物理、化学及生物变化的时空分布规律,分析河道沿岸土壤对污染物的去除能力.结果表明:河床的土壤对污染物COD_Cr具有很高的去除率,对NH₄+-N亦有较高的去除率.河道中的NO₃--N在入渗过程中虽有一定的去除率,但由于NH₄+-N、NO₂--N等污染因子转化成NO₃--N,因此该浓度不一定会明显降低.Cl-是保守性污染因子,入渗过程中虽有一定的去除率,但仍对沿岸地下水环境产生影响.因此,当污染河道中污染因子是保守性物质时,必须考虑对沿岸地下水源地的影响.     

江汉平原典型地区季节性水文条件影响下氮的动态变化规律

江汉平原东部地区地下水硝态氮和氨氮污染严重,地表水-地下水相互作用强烈,季节性水文条件变化极其显著.选取典型试验场地,对试验场内沉积物(0~25 m)氮形态进行测定,并对地下水氮含量及其他水化学指标进行连续性监测.研究表明:沉积物NO₃--N含量较高(25.8~119.48 mg/kg),是可交换态氮的主要组成部分,NH₃-N含量与TOC和TN均呈一定的正相关性,表明NH₃-N含量主要受沉积物中埋藏有机质的控制.试验场深度较深(≥2 m)地下水氮的含量和形态对地下水位波动有明显响应:雨季开始,地下水位抬升,含水介质还原性增强,NO₃--N生成受抑制且通过反应消耗,矿化作用加强,导致NH₃-N成为氮的主要赋存形态;雨季结束,地下水水位下降,含水介质的氧化性增强,NO₃--N的生成受到促进,硝化作用增强而反硝化作用减弱,导致NO₃--N的浓度增加.近地表人类活动(外源输入)对试验场浅表地层(＜2 m)地下水氮形态有明显的影响.自然或者人为因素引起的水文条件变化导致地下水流场的变化,从而改变含水介质固有的氧化还原环境,是导致试验场氮季节性变化的主要原因.      

河套平原盐渍化地区非饱和带氮的分布特征及影响因素

土壤氮在植物生长、土壤理化性质和微生物活动中扮演着重要的角色.为了识别盐渍化地区非饱和带氮的迁移过程,以河套灌区典型盐渍化耕地为例,通过非饱和带监测和水化学统计分析,探究了土壤剖面中氮素分布的差异性及主要影响因素.结果表明,研究区0～100 cm土层深度土壤氮含量处于较低水平,NO3-N、NH4-N和NO2-N含量平均...     

土壤含水层处理系统对再生水入渗过程中"三氮"去除的柱试验模拟

土壤含水层处理系统(soil aquifer treatment,SAT)是一种重要的人工回灌地下水方式。以再生水为回灌水源时,水中含有的“三氮”可能会对回灌区地下水造成污染风险。研究各种因素对在SAT中去除再生水中“三氮”的影响具有重要意义。本研究中,通过高200 cm、内径50 cm土柱试验,研究了SAT系统中粒径、干湿比(落干期与淹水期的比值)、在系统表层增加生物炭及渗透流速对实际再生水“三氮”去除效果的影响。结果表明,在干湿比1∶1条件下,实际河道细砂和中细砂柱底部出水中NH₄-N平均去除率分别为73%和66%,去除机理主要为吸附和硝化作用,NO₂-N基本被去除。系统中硝化作用导致NO₃-N浓度升高,出水中NO₃-N浓度平均增长了3.0%4.1%。在深度115 cm以上, 中细砂柱内比细砂柱内的硝化作用更强,这导致了更高的NH₄-N去除率和更低的NO₃-N去除率。延长落干期后(干湿比3∶1),系统具有了更强的复氧能力,促进了硝化作用,使得NH₄-N的平均去除率提高了20%,而NO₃-N的降低了3%4%,增加了NO₃-N污染风险。在中细砂层添加5%重量生物炭后,吸附性能增强,使其对NH₄-N平均去除率增加了20%32%,但对NO₃-N影响不明显。渗透流速与NH₄-N的去除和NO₃-N的增加均呈负相关。综合分析可得出,影响SAT系统去除“三氮”的最主要因素是干湿比和渗透流速,在回补水源中NH₄-N浓度较高时,可考虑在SAT系统表层添加生物炭以增强其去除效果。     

三沙湾亚硝酸氮、氨氮、磷酸盐的异常、机制及影响

闽东三沙湾是最典型的多河流汇入的封闭型海湾,是世界上最大的大黄鱼网箱养殖基地和全国最主要的渔业养殖基地之一,多次调查却发现该湾藻类生产量远低于其他海湾,呈现"营养多藻类少"独特的生态特征,但都没有深入讨论其机制.本研究2018-2020年采用定点和大面走航方式,调查了5项营养盐(活性硅酸盐(SiO₃-Si)、硝酸氮(NO₃-N)、亚硝酸氮(NO₂-N)、氨氮(NH₄-N)、活性磷酸盐(PO₄-P))的潮汐运动及空间分布,结果发现:(1)流域输入导致SiO₃-Si、NO₃-N落憩浓度大于涨憩浓度,并从岸向湾内随盐度增加而线性减少.(2)湾内养殖和自然生态系统输出导致NO₂-N、NH₄-N、PO₄-P涨憩浓度大于落憩浓度,洪季浓度大于枯季浓度,从岸向湾NO₂-N随盐度增加而非线性增加,NH₄-N、PO₄-P随盐度增加而平均分布等异常现象,但沿岸排污口附近NH₄-N、PO₄-P呈落憩浓度大于涨憩浓度.(3)湾内养殖和沿岸排污输入的高浓度NH₄-N、PO₄-P,是三沙湾水质严重污染和富营养化的主要原因,湾内养殖引起的高浓度NO₂-N是引起三沙湾"营养多藻类少灾害多"这一独特的生态特征的主要因素.      

潮白河再生水补给河道对周边浅层地下水影响的数值模拟研究

再生水在北京被广泛用于补给河道,2007年底至2017年共有2.3×108 m3再生水补给至潮白河顺义段。其污染物本底值较高（Cl?浓度约62~122 mg/L）,通过河床入渗补给到周边的含水层中,对周边地下水产生一定影响,尤其是浅层地下水。为了定量评价再生水补给河道对周边浅层地下水的影响,基于10年（2007—2017）的地下水监测数据,建立了再生水补给河道周边的地下水水流和溶质运移模型,模拟了受水区浅层地下水的水位和Cl?浓度的变化,分析了浅层地下水水量、Cl?负荷和NO₃-N负荷的变化。结果表明,再生水补给河道后的前2年（2007—2009）,河道周边浅层地下水水位迅速抬升了3~4 m,之后在再生水的持续补给下保持稳定。但受深层地下水开采影响,2007—2014年研究区整体浅层地下水的水量仍在下降。2014年底实施地下水压采措施后,浅层地下水水量从2014年底的3.76×108 m3恢复到了2017年底的3.85×108 m3。周边浅层地下水中的Cl?浓度从再生水补给前的5~75 mg/L变化到了补给后的50~130 mg/L,之后保持稳定。浅层地下水水质受再生水影响的范围从2008年底的11.7 km2扩大到2017年的26.7 km2,影响区内的Cl?负荷从2008年底的1.8×103 t增加到2017年底的3.8×103 t,NO₃-N负荷从2008年的29.8 t下降到2017年的11.9 t。尽管研究显示影响范围外的浅层地下水质受再生水影响不明显,但潜在的咸化和污染的隐患不容忽视,需要在后续研究中进一步明确。     

哈尔滨地区浅层地下水质量与污染评价

为查明哈尔滨地区浅层地下水水质现状及污染情况,利用松嫩平原（黑龙江）地下水污染调查评价项目的数据,对浅层地下水主要化学特征进行了描述.在此基础上采用模糊综合评价法进行了地下水质量评价,采用污染指数法进行了地下水污染现状评价.结果表明：研究区浅层地下水水化学类型以HCO₃-Ca型为主;受原生环境下水化学条件控制的Fe、Mn指标含量对水质影响较大;地下水污染属于区域性污染,污染范围广、污染程度重,主要污染物为NH₄⁺及NO₃^-、NO₂^-,来源于生活污水及农业生产所施用的化肥.根据分析数据,研究区地下水污染以无机污染为特征.     

地下水与地表水相互作用下硝态氮的迁移转化实验

全球水体氮污染形势严峻,且以硝态氮(NO₃--N)污染为主,研究地下水与地表水(G-S)相互作用模式对NO₃--N在“潜流带”(HZ)中迁移转化的影响是开展水体氮污染综合防控的关键.开展地表水(S)补给地下水(G)(下降流)、地下水(G)补给地表水(S)(上升流)以及交替作用3种模式的NO₃--N迁移转化实验,研究表明:3种模式下,出水NO₃--N浓度可降低95%以上;上升流中反硝化强度大于下降流;异化还原作用(DNRA)对下降流与上升流出水氨氮(NH₄+-N)浓度的贡献分别约为71%和11%;上升流实验后水-土界面有机氮含量是下降流实验后水-土界面的2.3倍.结果表明,G-S相互作用下NO₃--N的衰减途径主要包括:合成有机氮、反硝化及DNRA;相互作用模式对各衰减途径的强度存在影响;HZ介质通过吸附NH₄+-N和微生物作用合成有机氮的方式截留氮素.      

污灌区地下水硝酸盐污染来源的氮同位素示踪

为了识别石家庄市南部污灌区地下水硝酸盐污染来源, 采集5种潜在污染源和19组地下水样用于化学和氮同位素分析.灌溉污水NH₄+的δ15N值较低(4.0‰), 施化肥土壤和粪堆下土壤NO₃-的δ15N值分别为1.4‰和12.4‰; 仅施厩肥的蔬菜种植区下伏近30 m厚包气带沉积物NO₃-的δ15N分布显示, 来自动物粪便的NO₃-已运移到11.5 m以下包气带, 均值10.9‰; 污水灌溉农田下伏厚层包气带沉积物样品分析结果指示, 土壤层下伏包气带沉积物δ15N值变幅较小, 均值5.7‰.污灌区内除一深井外, 其他水井地下水硝酸盐浓度变化在52.6~124.5 mg/L之间, 均值79.72 mg/L, δ15N值变化在5.3‰~8.3‰之间, 均值7.0‰.污灌区地下水的δ15N值较污灌区土壤层下伏包气带沉积物的δ15N值高, 表明地下水NO₃-除了来自灌溉的污水外, 还有δ15N值更高的其他来源, 这些来源主要是人和动物粪便.利用线性混合模型计算, 污灌区地下水NO₃-来自灌溉的污水, 约占76%, 而来自人和动物粪便的NO₃-约占24%.为控制污灌区地下水NO₃-浓度进一步增长, 不仅要加强污水灌溉管理, 还要加强人和动物粪便的管理.      

河口沉积物孔隙水营养盐分布特征及扩散通量

通过2010年夏季在李村河口潮滩区3个站位的采样分析,研究了孔隙水营养盐的分布特征,并利用Fick第一定律估算了沉积物-水界面间营养盐的扩散通量。结果表明,孔隙水营养盐在不同站位间质量浓度不同,呈现出自河口上游向下游逐渐降低的分布趋势。NH₄⁺-N质量浓度为26.21~53.10 mg/L,是孔隙水中营养盐的主要组分。沉积物中有机物的降解反应主要在还原状态下进行,营养盐质量浓度在垂向上的变化受有机质含量及沉积物氧化还原环境改变的综合影响。除NO₃^--N外其他营养盐均由沉积物向上覆水体扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。