城镇化流域地下水氮素组成特征及来源解析

为揭示城镇化地区地下水氮素组成特征及来源,以深圳市坪山区麻雀坑水流域为研究区域,分别于2020年9月（丰水期）和2020年12月（枯水期）采集民井、采样井和基坑地下水样品并分析样品中氮素的组成特征,联合硝酸盐氮氧同位素和氨氮氮同位素示踪技术,识别氮素的主要来源及转化过程,结合稳定同位素源解析模型,计算不同硝酸盐来源的贡献比。结果表明：1）麻雀坑水流域地下水氮素的主要赋存形态为NO-3-N,其次是NH4+-N。NO-2-N质量浓度相对较低,平均在“三氮”中所占的比例仅为1.2%,氮素质量浓度的季节变化不显著;2）同位素示踪信号显示地下水氮素的主要来源为污水与粪便,氮的转化过程以硝化作用为主;3）稳定同位素源解析模型结果显示,丰、枯水期地下水硝酸盐不同来源的平均贡献率排序相同,为污水与粪便>土壤氮>大气氮沉降>肥料,但贡献率大小不同。丰、枯水期源于污水与粪便的地下水硝酸盐贡献率分别为45%和74%,民井与采样井、基坑地下水中硝酸盐来自污水与粪便的比例分别为68%和82%;4）已关闭养猪场的历史遗留氮素是区域地下水潜在的氮污染来源,并影响地下水氮素的转化过程,位于地下水排泄...     

三峡库区梁滩河流域水化学与硝酸盐污染

运用水化学和水质分析技术,测定了三峡库区梁滩河流域地表水体和地下水体中的水化学组成和硝酸盐氮含量,揭示了梁滩河流域地表水和地下水水体的水化学组成和硝酸盐污染的空间分布规律、来源及循环过程。结果表明:梁滩河流域地表水的硝酸盐污染表现为沿着地表径流从上游到下游呈现出加重的趋势,这种污染趋势与养殖业、生活和工农业废污水的沿程直接排放有着直接关系;而地下水硝酸盐污染呈现出流域上游和下游较轻、而中游东侧支流区域较重的空间分布特征,这种空间分布特征与地表水体中氨氮和有机氮的含量、地表水与地下水之间的补给排泄关系、厚层土壤包气带的存在以及土地利用状况等因素有着密切的关系。     

张掖盆地地下水硝酸盐污染与人体健康风险评价

地下水是张掖盆地的重要水资源，其硝酸盐污染尚未得到足够重视。对张掖盆地2004、2015年地下水硝酸盐浓度进行了系统分析，并采用美国环境保护署（USEPA）推荐的健康风险评价模型评估了地下水硝酸盐的健康风险。结果表明：自2004年以来张掖盆地地下水硝酸盐污染日趋严重。2015年硝酸盐浓度最高已达到283.32 mg·L^-1，17.61%的采样点硝酸盐氮浓度超过GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中饮用地下水限量值（20 mg·L^-1）。研究区人群经皮肤接触途径摄入硝酸盐的健康风险在可接受水平，而饮水摄入硝酸盐的健康风险较高，总风险中饮水途径引起健康风险的贡献率占99.40%，远大于皮肤接触途径。儿童经饮水摄入和皮肤接触两种途径的健康风险均显著高于成人，分别为成人的1.544倍和1.039倍。32.39%的采样点地下水硝酸盐对儿童的健康风险超出了可接受水平，14.79%的采样点地下水硝酸盐对成人的健康风险不可接受。甘州区城区、临泽县北部边缘及高台县城区周围硝酸盐浓度最高，这些区域内所有人群都面临硝酸盐引发的高健康风险，其余区域硝酸盐引发的健康风险相对较低。     

硝酸盐氮氧同位素在不同生态系统中的研究进展

硝酸盐作为氮循环中的重要物质之一,已成为地下水污染的主要形式。硝酸盐的来源分为自然源和人为源。不同来源的硝酸盐具有不同的同位素特征,因此可以利用N、O同位素来识别硝酸盐的来源、迁移和转化。本文通过综述硝酸盐的主要来源及其同位素特征,简要介绍了硝酸盐同位素检测技术的发展历程,影响同位素分馏的相关作用过程;同时简述了硝酸盐同位素在农业、沙漠、森林、城市生态系统中开展的相关研究,概述了研究中存在的问题,并展望了今后的发展方向。     

滇池流域地下水硝酸盐污染现状分析

硝酸盐污染是地下水普遍的水质问题。通过对滇池流域地下水监测，分析硝酸盐污染的流域分布、超标情况，评价了硝酸盐污染现状，探讨了硝酸盐污染与施用氮肥之间的关系。得出滇池流域地下水硝酸盐属于Ⅲ类标准(2．0—20mg／L)仅为30％，Ⅳ类(20—30mg/L)为20％，Ⅴ类(≥30mg/L)为50％，地下水硝酸盐合格率仅为30％。从地理分布来看，呈贡地下水硝酸盐污染较官渡区、晋宁严重，滇池流域地下水硝酸盐含量与氮肥施用量有明显的相关性。     

防止地下水硝酸盐污染与农业施肥（摘译）

防止地下水硝酸盐污染与农业施肥（摘译）对德国下萨克森州西南部和西北部汇水区地下水中的硝酸盐浓度与农业土地利用之间的关系研究表明，不同农作物对氮肥的反应程度有明显不同。有的地块施氮肥达到８００ｋｇ／ｈａ会引起地下水硝酸盐含量的明显提高。实践表明，用一般...     

紫色丘陵区典型小流域氮素迁移及其环境效应

选择四川盆地中部紫色土丘陵区典型小流域,通过2002～2004年3 a对主要土地利用地类氮素流失、小流域地表水和井水氮素迁移形态、途径与通量的连续观测,研究非点源氮素的来源、去向、迁移特征及其环境效应。结果表明,紫色土坡地氮素主要通过径流与泥沙迁移,坡耕地、居民点氮素流失是小流域非点源氮的主要贡献者,其氮素流失负荷分别为150．4kg、73．84 kg,占小流域氮素迁移总负荷的52．4％、25．7％；紫色丘陵区小流域地表水已呈现明显氮索富营养化特征,地下水硝酸盐污染较为严重,应重视该地区非点源污染控制；小流域氮素迁移的尺度差异明显,坡地以颗粒态氮为主,小流域以硝酸盐为主,氮素迁移的尺度效应可能导致非点源氮污染的异地效应,从而加剧长江三峡水体富营养化压力。     

洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素研究北大核心CSCD

利用1258个地下水水样的水质指标数据,对洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素开展了研究。从地下水系统、氧化还原环境和第四纪沉积物物源角度,剖析了浅层地下水水质指标空间分布的内在影响因素。研究结果表明,洞庭湖区浅层地下水7个水质指标的空间分布都呈现出一定的规律性,自洞庭湖区外围至湖盆腹地,浅层地下水中的氨氮、铁元素、溶解性总固体和化学需氧量含量逐渐增大,硝酸盐氮含量的空间分布规律则与之相反,锰元素含量的空间分布独具特点,水体pH的分布呈现出西北—东南单向减小特征;洞庭湖区大范围浅层地下水中的氨氮、铁元素和锰元素含量超过Ⅲ类地下水该指标的限值,在洞庭湖区外围的零星区域,浅层地下水中的硝酸盐氮含量小幅度超标,其溶解性总固体和化学需氧量含量仅在大通湖附近的局部区域略超标;洞庭湖区的基底构造对浅层地下水系统的整体空间格局有重要影响,主要体现在对“四口”水系地下水系统、澧县盆地地下水系统、赤山隆起-大通湖地下水滞留区等的控制作用;独特的受构造格局控制的地下水系统格局宏观上决定了地下水化学场的空间分布;受地下水系统格局控制的浅层地下水水体的氧化还原电位对硝酸盐氮、氨氮、铁元素、锰元素和化学需氧量含量的空间分布有重要影响,平原区浅层地下水水体的氧化还原电位较低是氨氮、铁元素和锰元素含量大范围超标的主要原因;洞庭湖区浅层地下水的pH“西北—东南单向递减”的分布特征主要受湖区第四纪沉积物物源的空间差异的影响。     

东日本自然湿地的土壤反硝化

地表水和地下水中硝酸盐污染已成为重要的环境问题之一。随着对全球变暖的贡献增加,N2O（氧化亚氮）也得到IPCC越来越多的关注。反硝化在水生生态系统氮循环过程中起着极为重要的作用。反硝化过程中,厌氧细菌将硝酸盐转化成可溶性亚硝酸盐,最终以N2形式排放到大气。为理解自然湿地生态系统的脱氮机理,以日本千叶县的越智小流域为例开展研究。沿地下水流动方向取原状土,包括2个非饱和带点和2个饱和带点。用乙炔抑制法和带ECD检测器的气相色谱仪于0, 2, 6, 12, 24h测定土壤反硝化能力。同时分析土壤全碳、全氮和反硝化细菌。结果发现,饱和带的反硝化能力高于非饱和带。乙炔抑制后,N2O排放从0-1.17 g Nm-2h-1,前6h增至最大,随后降低。     

不同碳源强化地下水中生物脱氮模拟试验研究

地下水中NO3^-N污染是普遍存在的环境问题,生物脱氮作用是去除该污染的主要机制,而生物脱氮菌群和营养碳源又是这种作用进行的主要限制性因子,该文应用这一理论将人工接种驯化并优势培养制备的生物脱氮菌剂,分别与不同种类不同配入量比的营养碳源物质一起施用,进行系列污染水体的生物脱氮模拟试验研究,以确定用于治理地下水中NO3－N污染的微生物菌剂和促进生物脱氮作用的营养碳源种类及其最佳配入量比值,探索修复治理地下水中大面积NO3－N污染的方法。     

Understanding the origin and fate of nitrate in groundwater of semi-arid environments

Though nitrate enrichment in groundwater is a worldwide phenomenon and mainly related to human impact, processes leading to nitrate enrichment in scarcely inhabited semi-arid regions are not yet well understood. In those regions, elevated nitrate concentrations put additional pressure on the scarce water resources, as they pose a serious health risk. This study applies a multidisciplinary approach (hydrogeology, isotope hydrology, and geochemistry) to understand the origin and fate of nitrate in groundwater of the semi-arid Kalahari of Botswana. Our investigations suggest that nitrate in groundwater of the study area is of natural origin, leached from a pool in the unsaturated zone that was actively involved in the soil nitrogen cycle. The presence of active (minor) recharge was found, showing that nitrate may be transported into the groundwater under the present conditions. Yet, slow travel times of replenishing water and the low recharge amounts render the thick unsaturated zone into a long-term reservoir for nitrate. Being only little influenced by reactive processes, nitrate has a high persistency in the observed groundwater system. Concentration increases induced by the present land-use do not yet appear to affect the groundwater quality but may within decades.     

基于水环境化学及稳定同位素联合示踪的土地利用类型对地下水体氮素归趋影响

识别复杂土地利用类型对地下水体氮素归趋的影响一直是非点源污染研究中的重点及难点。本文采用水环境化学及同位素联合示踪法对具有复杂地类的三江平原阿布胶河流域地下水体中氮素归趋进行解析研究。结果表明：研究区域内地下水体中存在严重的氮素污染,部分点位超出标准限值近4倍。土地利用类型不仅是氮素浓度和水化学类型演变的主导因素,而且对地下水体氮素循环过程及氮素来源产生了重要的影响。其中：在林地区域内,硝态氮占主导,氮素主要来源于土壤有机氮硝化;在城镇区域内,硝态氮超标,具有较高的氯离子浓度,主要来源于粪便及废水,受硝化过程所控制;在水田区域：铵态氮超标,具有较高的硝酸盐同位素值（δ ¹⁵N-NO₃ ^-和δ ¹⁸O-NO₃ ^-）且二者存在显著的线性关系,表明存在着显著的反硝化过程。在旱田区域,硝态氮占主导,氮素来源及循环过程较为复杂,受反硝化及雨水混合过程等多重影响,难以单一使用同位素示踪法进行溯源解析。通过联合水化学解析法能进一步揭示该区域氮素污染主要来源于肥料施用。因此,通过联合示踪法能够补充复杂土地利用区域氮素来源识别工作的缺陷,提升地下水体氮素归趋识别的精度。     

陆地生态系统模拟研究中IBIS模型开发应用的回顾和展望

全球动态植被模型(DGVM)是研究生态系统复杂过程和全球变化的强有力工具。本文基于过去20多年全球已发表的文献,对得到广泛关注和应用的DGVM之一——集成生物圈模拟器(Integrated Biosphere Simulator,IBIS)的开发、改进、发展及应用进行了总结。IBIS是一个在全球变化等多领域中有着广泛应用的模型。自1996年诞生以来,IBIS在陆地生态系统的碳、氮、水循环,植被动态、陆气耦合、水域系统耦合和气候变化影响等多个方面取得了验证和应用。本文较为系统地阐述了IBIS模型在V2.5版本后的不同发展方向,主要针对IBIS模型在水文过程(蒸散、土壤水分、地下水、径流)、植被动态(植被功能型、土地覆盖变化)、植被生理过程(植被物候、光合作用、植被生长、碳分配)、土壤生物地球化学过程(土壤碳氮循环及反馈、温室气体排放等)以及包括土地利用变化、干扰与管理等人类活动过程等方面的改进与发展进行了全面的综述;在此基础上,对模型在生态系统生产力、碳水收支、水分利用效率、温室气体排放、自然干扰(干旱、火灾、虫害)和人类活动(土地利用变化、农业经营)等方面的应用,以及模型的技术性改进方面进行了回顾;最后对模型的前景和进一步发展提出了一些见解。     

典型岩溶农业区地下水质与土地利用变化分析——以云南小江流域为例

以云南省泸西县小江典型岩溶农业流域为研究单元,利用1982和2004的地下水质数据及1982的航片和2004年的TM影像,在GIS支持下,研究其20年来的地下水质的时空变化及原因。结果表明：20年来流域地下水质在时间、空间分布上均发生较大的变化;流域耕地扩张和大量化肥、农药使用带来的非点源污染,造成地下水中的NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^- 离子含量及pH值、总硬度、总碱度明显升高并超标,而林地减少或林地质量的下降,土地发生石漠化时,地下水中的Ca²⁺、HCO₃^- 浓度明显降低,同时,地下水各指标的空间变化与土地利用空间格局的变化表现出动态一致性。     

Groundwater quality and land use change in a typical karst agricultural region: a case study of Xiaojiang watershed, Yunnan

Taking the typical karst agricultural region, Xiaojiang watershed in Luxi of Yunnan Province as a research unit, utilizing the groundwater quality data in 1982 and 2004, the aerial photos in 1982 and TM images in 2004, supported by the GIS, we probe into the law and the reason of its space-time change of the groundwater quality over the past 22 years in the paper. The results show: (1) There were obvious temporal and spatial changes of groundwater quality during the past 22 years. (2) Concentrations of,SO42-,NO3-,NO2-,Cl-,and the pH value, total hardness, total alkalinity increased significantly, in which NH4+,NO3-, and NO2- of groundwater exceeded the drinking water standards as a result of non-point pollution caused by the expansion of cultivated land and mass use of the fertilizer and pesticide. (3) Oppositely, Ca2+ and HCO3- showed an obvious decline trend due to forest reduction and degradation and stony desertification. Meantime, there was a dynamic relation between the groundwater quality change and the land use change.     

中国干旱区水量转化特征及其对环境的影响分析--以新疆阿拉尔灌区为例

新疆的水平循环是,径流形成于山区,流到平原区后不断蒸发和渗漏,最终消耗在沙漠中,或者流入尾闾湖。由于人类活动的影响,水的分布和转化都发生了改变,绿洲中的水量增加,但绿洲以外与河流下游的水量减少,同时有些湖泊缩小甚至干涸,沙漠化发展,自然植被衰退,自然环境退化。     

Characterization of Mechanisms and Processes Controlling Groundwater Recharge and its Quality in Drought-Prone Region of Central India (Buldhana,Maharashtra) Using Isotope Hydrochemical and End-Member Mixing Modeling

A thorough study on understanding of groundwater recharge sources and mechanisms was attempted by integrating the hydrogeological, geochemical and isotopic information along with groundwater dating and end-member mixing analysis (EMMA). This study was necessitated due to prolonged dryness and unavailability of freshwater in semi arid Deccan trap regions of Central India. In addition, groundwater resources are not characterized well in terms of their geochemical nature and recharge sources. The hydrogeochemical inferences suggest that aquifer I consists of recently recharged water dominated by Ca–Mg–HCO₃ facies, while groundwater in aquifer II shows water–rock interaction and ion exchange processes. Presence of agricultural contaminant, nitrate, in both aquifers infers limited hydraulic interconnection, which is supported by unconfined to semi-confined nature of aquifers. Groundwater in both aquifers is unsaturated with respect to carbonate and sulfate minerals indicating lesser water–rock interaction and shorter residence time. This inference is corroborated by tritium age of groundwater (aquifer I: 0.7–2 years old and aquifer II: 2–4.2 years old). Stable water isotopes (δ²H, δ¹⁸O) suggest that groundwater is a mixture of rainwater and evaporated water (surface water and irrigation return flow). EMMA analysis indicates three groundwater recharge sources with irrigation return flow being the dominant source compared to others (rainwater and surface waters). A conceptual model depicting groundwater chemistry, recharge and dynamics is prepared based on the inferences.