再生水干湿交替回灌过程氮素动态变化特征研究

再生水地下回灌过程中,研究了前处理和含水层中氮污染物在干湿交替回灌过程中的变化特征。结果表明:回灌期间,在臭氧氧化作用下会发生硝化反应,使NH4-N平均浓度降低0.196 mg/L,NO_3-N平均浓度上升为2.26 mg/L。再生水进入含水层后,水中游离氧仍然较高(6.89 mg/L),注入井附近会继续发生硝化反应,使5#井中NH4-N下降至0.07 mg/L;NO_3-N浓度在3#井到5#井之间符合线性方程y=-0.172 8 x+31.245;NO_2-N在3#井、4#井和5#井中平均浓度分别为2.02 mg/L、2.023 mg/L和2.427 mg/L。非回灌期地下水中反硝化反应使NO_3-N降低了12.241 mg/L,NO_2-N均上升了0.918 mg/L。另外,TN的变化规律与NO_3-N类似,非回灌期5#井中TN的去除率达56.6%。     

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。     

微山湖流域高氟地下水的成因分析

依据2006—2016年间采集的区内475件地下水无机分析数据以及钻探岩心易溶盐测试数据,详细研究了微山湖流域高氟地下水的分布特征和富集机制。结果表明:微山湖流域高氟地下水的分布有明显的东西分区特征,湖西冲积、湖积平原区有大范围的高氟地下水,在深度0—40 m的浅层孔隙地下水中,氟含量以1~2 mg/L为主,仅现代黄河影响带地下水氟含量小于1 mg/L,金乡、单县、嘉祥局部超过3 mg/L,最大值9.5 mg/L;在深度150—400 m的深层孔隙地下水中,氟含量以1~1.5 mg/L为主,菏泽—单县条带氟含量超过2 mg/L,最大值3.5 mg/L。微山湖东冲积、洪积平原浅层孔隙地下水、深层岩溶地下水氟含量均小于1 mg/L。湖西冲积、湖积平原沉积物中可溶性氟含量随深度增加而降低。微山湖流域湖西高氟地下水形成受物质来源、淋滤和蒸发浓缩等三方面因素共同控制,CaF_2的溶解平衡是控制地下水F–含量的重要因素。     

聊城市城郊浅层地下水硝酸盐污染源解析

为准确探究聊城市城郊浅层地下水硝酸盐污染来源,通过分析聊城市城郊区域25个监测点地下水硝酸盐含量,运用氮、氧双同位素追溯地下水硝酸盐污染来源,运用物质平衡混合模型计算各种源的贡献率。结果表明:(1)聊城市城郊的地下水硝酸盐含量介于3.96～38.88mg/L,52%的监测点硝酸盐浓度超过《生活饮用水卫生标准》中Ⅲ类水20mg/L的上限值;(2)聊城市城郊地下水中δ~(15)N-NO_3~-介于-11.3‰～3.9‰之间,δ~(18)O值介于-5.2‰～25.8‰之间,表明地下水硝酸盐污染与农业施肥密切相关,其主要来源为化肥中的NH_4~+和NO_3~-,其次为土壤中N的矿化作用;(3)通过物质平衡混合模型计算,化肥中的NH_4~+对硝酸盐污染的贡献率为82%,化肥中的NO_3~-贡献率为12%,土壤中N矿化作用贡献率为5%;(4)建议加强区域的的化肥施用管理和市政自来水管道建设,区域居民选择饮用市政供水。     

黑河中游绿洲农区地下水硝态氮污染调查研究

通过区域采样的方法,对黑河中游绿洲农田灌区71眼水井硝态氮(NO-3-N)含量进行了分析.结果表明:调查水井的NO-3-N平均含量为(10.66±0.19) mg·L-1,其中32.4%的水井NO-3-N含量超过饮用水标准(NO-3-N含量＞10 mg·L-1),16.9%的水井NO-3-N含量严重超标(NO-3-N含量＞20 mg·L-1).被调查的手压水井NO-3-N平均含量为17.41 mg·L-1,比饮用水机井((5.75±0.20) mg·L-1)、灌溉水机井((11.44±1.70) mg·L-1)分别高67.0%和34.3%,超标和严重超标机井所占比例分别为52.4%和28.6%;地下水观测井NO-3-N含量的平均值为(11.53±0.92)mg·L-1,超标和严重超标机井所占比例分别为50.0%和25.0%.该区域浅层地下水受到的污染较为严重,区域内深层水井也受到污染威胁.不同土地利用类型地下水NO-3-N含量顺序为:蔬菜大棚＞制种玉米＞菜田＞带田＞水稻＞小城镇.蔬菜大棚、菜田和制种玉米种植区域内的地下水污染情况严重.沙质土壤地区地下水NO-3-N含量平均值为(27.20±1.96)mg·L-1,比壤土地区的(9.93±0.87)mg·L-1高2.74倍,地下水NO-3-N含量的最大和最小值均高于壤土地区,超标率高28.3%,严重超标高52.5%,表明地下水NO-3-N污染受土壤质地影响,沙质土壤区域内的地下水更易受到污染.     

太湖流域长兴县浅层地下水氮污染特征及影响因素研究

对太湖流域长兴县浅层地下水的氮污染进行了系统的调查与研究,共取地下水样43个并测定了其三氮含量.结果表明氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的超标率分别为13.95％、16.27％和16.27％.三氮污染最严重的地区主要为农业活动集中区,即夹浦镇、小浦镇、洪桥镇和虹星桥镇等,其中虹星桥镇硝酸盐污染最为严重,高达22mg/L.采用地质统计学方法对太湖流域长兴县43个浅层地下水样“三氮”含量进行了区域空间变异分析,结果表明长兴县地下水NO3-N和NO2-N浓度变异函数满足球状模型,而NH3-N浓度变异函数为高斯模型,硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮浓度的空间自相关距离分别为9.98、1.51和3.82kmn.对硝酸盐污染因素进行了分析,结果表明:硝酸盐浓度与氮肥使用量呈明显正相关关系,年平均施肥量(以N计)为300kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度达6.7mg/L,年平均施肥量(以N计)为100kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度为2.2mg/L;地下水硝酸盐与地下水位埋深有直接关系,埋深较浅(1～3m)地区的硝酸盐浓度较高;当土地利用类型相同时,硝酸盐氮浓度与人口密度具有线性正相关关系.     

星云湖南岸主要入湖河流氮入湖污染特征及南岸调蓄系统削减效果研究

为明确星云湖主要入湖河流向湖体的氮素营养盐输送特征,研究以星云湖南岸4条主要入湖河流单元雨季与旱季不同形态氮素的监测数据为基础,系统研究了星云湖南岸主要入湖河流单元不同形态氮的入湖浓度时空变化及不同形态氮对入湖TN的贡献,并探讨了已建南岸带状调蓄系统入湖污染削减效果。结果表明:①星云湖南岸主要入湖河流单元TN浓度为1.1～18.69 mg/L,DTN浓度为1.88～8.61 mg/L,且农田径流污染导致雨季TN浓度均高于旱季。②南岸大多数入湖河流单元样点中氮素以NO_3-N为主,占TN 39.49%;PN和NH3-N含量相近,分别占TN的28.50%与24.75%;DON含量相对较少,占TN的9.97%。雨季NH3-N、NO_3-N及PN对入湖TN的贡献显著增加。③星云湖南岸四条入湖河流在经过调蓄系统调蓄后,TN浓度均呈现下降趋势,TN平均削减率达到32.35%。不同形态氮素削减效果以NO_3-N最佳,平均削减率达到58.22%;NH_3-N及PN削减效果相对不显著。④星云湖南岸带状调蓄系统应考虑不同形态氮污染季节性差异,并进一步与湖滨湿地串联,提升调蓄系统对NH_3-N与PN的削减效果。     

晋江市浅层地下水硝酸盐含量时空分异研究

地下水中的NO_3~--N污染已是目前面临的一个环境问题,为了解晋江市浅层地下水中NO_3~--N污染的时空变化,分别采集测试2004年和2014年浅层地下水中NO3--N含量,结果表明NO_3~--N污染有加剧的趋势。利用地统计与GIS技术结合构建NO_3~--N的空间分布,从空间视角分析境内NO_3~--N污染的具体位置。结果可为有关部门在今后的环境评价和污染防治等方面提供参考依据。     

鲁中山丘区地下水硝酸盐污染状况研究

地下水中硝酸盐污染是人们高度关注的问题,本文通过大量的水质测试分析资料,对位于鲁中山丘区的临朐县、沂源县、沂水县及莒县境内浅层地下水中硝酸盐污染状况进行了评价。评价结果显示,研究区浅层地下水中硝酸盐污染严重,硝酸盐含量(以氮计)大于20 mg/L的Ⅳ、Ⅴ类水水样占总水样的35.17%,Ⅳ、Ⅴ类水分布面积约2 655 km^2,占研究区总面积的33%左右。地下水中硝酸盐污染多呈面状分布特征,农业生产中化肥、有机肥的施用是引起地下水中硝酸盐含量升高的主要原因。     

江苏泗阳城区浅层地下水化学特征及其影响因素

根据现场取样分析,对江苏泗阳城区浅层地下水水文地质特征、水化学组分在空间上的分布特征进行了研究,并对其形成特点和影响因素进行探讨。结果表明：研究区浅层地下水水化学类型呈现明显的平面分带性,京杭运河西南侧浅层地下水阴离子中HCO^-₃占主导地位,溶解性总固体(TDS)多小于1 g/L,总硬度小于450 mg/L,水质一般较好;京杭运河东北侧浅层地下水阴离子以HCO^-₃、Cl^-、SO^2-₄为主,TDS多介于1~3 g/L,总硬度大于450 mg/L,为微咸水,水质变差。研究区NH⁺₄-N、NO^-₃-N污染较明显,空间分布具有明显的地域性差异;高浓度分布在京杭运河两岸以及泗阳农场一带,纵向上NH⁺₄-N高浓度主要集中在小于18 m的浅层地下水,NO^-₃-N多在8~20 m的浅层地下水富集。研究区浅层地下水水化学组分现状特征及其差异性的形成与演化,受海陆交互相沉积环境、含水介质、地下水补径条件以及人类活动等因素的影响。     

珠江三角洲地区地下水铁的分布特征及其成因

为了解珠江三角洲地区地下水中铁的含量及其成因,采集并分析了352组地下水样和12组地表水样。分析结果表明:珠江三角洲地区地下水铁含量为未检出～94.8mg/L,平均含量为1.46mg/L。该地区地下水铁含量的分布与其工业化程度及所处区域的补、径、排条件密切相关,尤其在平原区,地下水铁含量与部分地表河流的污染程度更是密切相关,随着远离污染的地表河流,地下水铁含量有明显减少的趋势。不同地区对其地下水铁含量起主导作用的因素也不相同,氧化还原条件是影响珠江三角洲地区地下水铁含量分布的主要因素之一,而酸碱条件和地面污染则只在局部地区对地下水铁含量的分布起主导作用。另外,含水层介质组分、径流条件、上覆土层性质等因素对珠江三角洲地区地下水铁含量也都起到了一定的作用。     

江苏丰沛地区浅层地下水氟含量的空间变异与分布特征

在实地调查和采样分析的基础上,运用地质统计学方法,研究了丰沛地区浅层地下水氟含量的空间变异和分布特征。结果表明:丰沛地区62.75%的水样氟含量超过了国家饮用水标准,最大7.11mg/L,平均含量为1.51mg/L。其中39.22%的水样氟含量在1～2mg/L,3.92%的水样氟含量超过4mg/L。丰沛地区浅层地下水氟含量在一定范围内存在空间自相关性,具有明显的各向异性特征。在空间分布上,氟含量总体呈现西北、东南高和东北低的特征,氟含量大于1.00mg/L的面积约占整个研究区域的87.21%,大于2.20mg/L的面积约占12.12%。丰沛地区浅层地下水氟含量超过1.00mg/L的最大概率0.953,其中概率达到0.85以上的为高风险区域,面积297.18km2,占整个研究区的10.81%,主要分布在丰沛地区的西北部和东南部。     

大武水源地地下水中NO3-N动态变化特征及其影响因素分析

利用GIS空间分析平台的反距离权重法插值获取中国北方典型大武岩溶水源地年内和年际地下水中NO_3-N浓度空间分布特征,并利用斯皮尔曼相关系数获取2009年地下水中NO_3-N浓度与地下水脆弱性各影响因子的相关性。经分析可知:(1)综合以往研究资料,大武水源地地下水中NO_3-N演化过程分为恶化初期、恶化中末期和恢复阶段,且地下水水化学演化过程要滞后于地下水水动力过程的演化;(2)年内地下水中NO_3-N浓度的变化主要受到降水的影响,年际间地下水中NO_3-N浓度的时空变化特征很容易受到地下水系统动态因子的影响,包括地下水资源的开发利用和可变的下垫面条件;因此,人类活动朝着优化地下水环境的方向努力,可促进岩溶水资源的可持续开发利用。     

基于层次聚类法的柳江煤矿对地下水水质影响分析

煤矿开采过程中的矿井涌水与人为疏水均在不同程度上改变区域地下水循环模式,最终改变地下水水质。以柳江盆地地下水为研究对象,基于层次聚类分析与离子比例法探讨柳江煤矿对当地地下水水质的影响。利用层次聚类分析可将地下水分为三类(A、B、C类),三类水主要阳离子均为Ca~(2+)、Mg~(2+)。A类水阴离子以SO_4~(2-)为优势阴离子,最高达707.3 mg/L,主要沿盆地中心煤系地层分布;B类水以HCO_3~-为主要阴离子,分布于盆地东西两侧;C类水以较高的NO_3~-为特征,最高达537.2 mg/L(以NO_3~-计),集中分布于盆地南部花岗岩-变质花岗岩出露区。离子比例法与Q型聚类分析探讨水中SO_4~(2-)及其他主要化学成分,表明地下水中SO_4~(2-)主要来自煤系地层中硫化矿物的氧化作用,通过顶底板导水裂隙进入其他含水层,同时促进含水层中的溶滤作用与阳离子交替吸附作用。NO_3~-含量高的C类水除了其本身引起的水质恶化以外,一旦进入封闭含水层,可在还原状态下作为氧化剂促进硫化矿物的氧化作用,从而可能进一步引起地下水水质的恶化。     

内蒙古托克托县潜水与承压水中氟化物的空间分布特征及形成机理

氟是维持人体健康所必需的微量元素,过多或过少的摄入都会造成相应的健康问题。本研究从氟的来源、迁移和富集等角度,揭示了内蒙古呼和浩特市托克托县高氟地下水的空间分布规律及其在潜水和承压水中富集的原因。对研究区60个水样(30个潜水和30个承压水)进行了统计分析、水化学特征研究、聚类分析以及相关性分析。结果表明：潜水中F^- 浓度为0.40~7.20(2.30±1.80) mg/L,承压水中F^- 浓度为0.29~12.70(1.67±2.48) mg/L;地下水中F-浓度与HCO^-₃、Na⁺、溶解性总固体(TDS)和电导率(EC)呈正相关,与Ca²⁺呈一定的负相关关系。高氟水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Na型。受地下水流场的控制,高氟潜水(>5 mg/L)主要分布在地下水的排泄区;承压水中F^- 的富集主要受含水层岩性的影响,氟高浓度(>1.5 mg/L)分布区主要集中在研究区南部的湖积台地区域。     

广西桂林漓江典型河段水化学昼夜动态变化 及其对岩溶碳循环的影响

岩溶区河流水化学昼夜动态变化的研究,对年际尺度河流监测计划制定、碳循环研究及其通量估算具有重要作用与意义。本文选择桂江上游漓江典型岩溶河流,开展不同河段水化学高分辨率监测和高频水样取样工作,分析了水化学的昼夜动态变化、沿流程变化及其影响因素,探讨了水化学昼夜循环的生物代谢过程与光合作用机理。结果表明,硅酸盐岩分布河段与碳酸盐岩分布河段水化学存在显著差异,且具有不同的昼夜变化规律。总体上,受补给流域地质背景控制,从北部硅酸盐岩山区到南部峰林平原区,即从上游到下游,水温、pH、SpC、Ca~(2+)和HCO_3~–离子含量逐渐升高,升高幅度分别为3.63℃、1.99、125.23μS/cm、22.42 mg/L、73.32 mg/L。DO、pH、Sp C、Ca~(2+)、HCO_3~–及δ13CDIC等指标昼夜变化主要受水生植物光合作用控制,最大昼夜变幅分别为19.4 mg/L、2.02、56.4μS/cm、12 mg/L、48.8 mg/L、–2.05‰。K+、Na+和NO_3~–离子含量昼夜变化主要受生物代谢过程(同化作用)控制。桂林河段水生植物光合作用消耗水体DIC及伴随的Ca沉降能显著影响水体饱和度和CO_2分压,白天CO_2分压下降,水体处于过饱和状态,对水气界面脱气过程发生具有抑制作用。阳朔河段水体均处于过饱和状态,CO_2分压处于与大气平衡的临界线附近,意味着随着流程的增加,水体产生脱气的可能性在减小,说明秋冬季由岩溶作用溶蚀产生的碳汇是相对稳定的。     

珠海西部海岸带地下水锰的分布与成因

珠海西部海岸是珠江三角洲地区主要组成部分,环境污染问题严重,通过开展水工环地质调查工作,对地下水水质资料进行分析。结果表明:平原区地下水锰含量普遍较高,为0.155~48.800 mg/L,平均含量为11.359 mg/L;而丘陵区地下水锰含量相对较低,为0.000 3~0.309 mg/L,平均含量为0.0433 mg/L,仅少量锰含量高点位于珠海市香洲区和斗门区的丘陵、台地边缘的地下水系统径流区或排泄区,地下水锰含量分布与所处区域补、径、排条件关系密切。平原区高锰含量的地下水主要为原生环境形成的,后期人类活动影响地下水的锰含量;地下水锰的迁移和富集受多因素控制,包括氧化还原条件、含水层介质与上覆土层性质、咸水区的"盐"效应、酸碱条件、地下水径流条件和环境污染等;该区地下水锰含量与矿化度、COD和氨离子呈显著的正相关关系,而与p H值呈较明显的负相关关系。     

利用~(15)N和~(18)O识别地下水硝酸盐污染源——以博茨瓦纳东南部拉莫茨瓦为例

硝酸盐污染是博茨瓦纳地下水最严重的问题之一,严重影响了饮水安全。以博茨瓦纳东南部的拉莫茨瓦地区为例,采用水化学和同位素技术,对拉莫茨瓦地区12个地下水样品和2个地表水样品中的氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的含量和分布特征以及~(15)N和~(18)O同位素进行了分析,研究拉莫茨瓦地下水中的硝酸盐的来源和形成机理。结果表明拉莫茨瓦地下水以HCO_3-Mg型为主,硝酸盐含量较高的地下水主要来自于拉莫茨瓦白云岩含水层内,南部地下水中NO_3~-浓度小于北部地区。研究区的地下水主要来源与大气降水,北部地区蒸发作用较强。拉莫茨瓦村子地下水中的硝酸盐主要来源于粪便污染,受硝化与反硝化作用和蒸发作用的影响,墓地也对地下水中硝酸盐也存在一定影响。     

中国干旱内陆流域水体 N、P负荷特征与动态变化——以黑河流域为例

以黑河流域中游地区为研究区域，通过11年在不同河流断面的长期监测和区域内各类水体如地下水、泉水、水库和河流的空间选点取样分析，研究了干旱内陆流域水体 N、P等植物营养元素的负荷与时空分布及动态变化特征。浅层地下水与河水中NO₃-N含量普遍较高，含量超过 1．1 m g／L，大部分平原水库水中NH₄-N含量超过 0．3 m g／L；河水与浅层地下水TP、NH₄-N与NO₃-N含量均呈现沿流域从出山口至下游的显著递增变化，同时还具有明显的随时间递增趋势，其中NH₄-N含量在河流出山口及下游断面平均年增加幅度分别为 0．11 m g／L和 0．114 m g／L；流域水体 N、P含量的季节变化明显，黑河流域春季及春夏之交的枯水期大部分河段NH₄-N、NO₃-N和TP等要素含量为全年最高并出现水质超标污染。控制干旱内陆流域水域尤其是枯水期的 N、P污染，应成为干旱内陆流域水资源保护问题中值得关注的关键内容。     

污染场地六价铬迁移转化机制与数值模拟研究

随着全球工业化迅猛发展,土壤和地下水六价铬污染日益严重。基于某铁合金厂铬渣场地现场调查与采样分析,开展铬渣场地土样吸附、渗透和弥散试验,研究六价铬在粉质黏土土样中的吸附特性和迁移规律,建立考虑对流-弥散-吸附的六价铬迁移三维动力学模型,结合数值软件获取污染源位于场地上、下游时地下水中六价铬迁移分布特征,并揭示弥散度?和分配系数 对六价铬时空分布的影响。试验结果表明,粉质黏土对六价铬吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为466.6 mg/kg;蒸馏水和160 mg/L 六价铬溶液入渗下粉质黏土渗透系数约为6.5×10–7～6.7×10–7 cm/s,1 000 mg/L六价铬溶液的渗透系数增大至4.4×10–6 cm/s;粉质黏土水动力弥散系数D为1.4×10–4 m2/d,计算得到阻滞因子 为4.2～10。数值模拟结果表明,场地下游受到六价铬污染时,即使不考虑分子扩散作用,上游仍有被污染的风险,污染程度取决于含水层的弥散度;考虑含水层对六价铬吸附时,土体分配系数越大,六价铬污染羽分布范围越小,在预测地下水中六价铬浓度分布时应重点考虑六价铬吸附等转化过程。