运用氮、氧同位素技术判别常州地区地下水氮污染源

本文运用氮、氧同位素技术对常州地区地下水氮的污染来源进行了研究.结果表明：潜水和微承压水中NO3-含量高,平均含量为38.32 mg/L,δ^15N为4.818‰～32.834‰,δ^18O为12.502‰～20.757‰,反映了多数潜水和微承压水受到了厩肥和污水的污染;中深层承压水（第1承压水、第2承压水、第3承压水）中NO3^-含量低,NO3^-平均含量为0.52 mg/L,未受到氮污染,δ^15N为2.163‰～6.208‰,δ^18O为17.051‰～23.201‰,NO3^-应主要来源于早期形成时的大气降水.     

宁东煤炭基地梅花井矿区地下水三氮特征及成因

为研究大规模综合机械化采煤氮污染来源及影响程度,选取宁东煤炭基地侏罗纪煤田鸳鸯湖矿区的梅花井井田为研究对象,通过调查取样分析,对梅花井井田地下水三氮污染分布、物源、水文地质条件进行研究。结果表明:(1)宁东煤炭基地鸳鸯湖矿区梅花井井田三氮NH4+、NO3-、NO2-含量范围分别为0.06～0.12mg/L、4.67～234mg/L、0.01～2.01mg/L,与国家地下水质量标准Ⅲ类水质限值对比,NO2-达到重度或极严重污染,主要分布在潜水含水层;NO3-污染级别为中度、轻度污染,超标样点占调查样点的75%,垂向上已延伸到承压含水层。水平空间上无论矿权范围还是矿权外,污染样点均有存在。(2)部分水样中NO3-毫克当量百分数超过25%,对水化学类型产生影响。(3)煤矿区NO3-、NO2-的污染首先与丰富的物源有关,还受煤矿开采扰动、地形地貌条件、垂向补给径流、水文地球化学条件等因素的影响。研究结果为风积沙大型机械化煤矿开采区地下水氮污染的防治提供了可参考依据。     

地下水NO3^-氮与氧同位素研究进展

人为活动通常是地下水硝酸盐污染的主要原因。不同来源的NO3^-具有不同的氮、氧同位素组成,利用地下水NO3^-中的δ15N和δ18O值可有效识别地下水硝酸盐污染的来源。引起地下水中NO3^-含量显著减少的不同物理、化学和生物过程,所产生的氮、氧同位素分馏效应有明显差别。地下水系统中反硝化作用发生时,NO3^-中氮和氧同位素分馏系数呈一定比例。因此NO3^-中δ15N和δ18O值也是示踪地下水硝酸盐循环,尤其是反硝化作用的有效手段。利用NO3^-中氮和氧双同位素,并与其他环境同位素及化学分析技术相结合,示踪NO3^-来源及其循环是地下水硝酸盐污染研究的重要方向之一。综述了利用地下水硝酸盐中氮和氧同位素识别NO3^-污染源与循环的研究进展,简述了近年迅速发展的阴离子交换树脂取样法,概述了此方面研究存在的主要问题,并展望了今后的研究方向。     

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.     

安徽淮北平原浅层地下水水质特征分析

以安徽淮北平原浅层地下水中的水质状况为研究对象,有针对性地采集了浅层地下水水样151个,应用多种方法测试了26种水样指标。综合分析结果表明:安徽淮北平原浅层地下水色度、浊度超标率小于10%;pH均值为7.6,为中性偏碱性水;HCO3—Na.Ca、HCO3—Na、SO4—Na、HCO3.SO4—Na.Mg等4种水化学类型占62.9%;硬度和TDS均值分别为481mg/L,641mg/L;Fe、Mn超标率分别为50.8%,46.9%;F-均值为1.4mg/L,低洼地势含氟矿物的溶解是导致F-局部偏高的主要原因,最高可达4.1mg/L;CODMn变化范围为1.0～3.5mg/L,有机污染程度低;三氮浓度随深度的增加而减少,农药化肥的过量使用是导致NO3--N和NH4+-N超标的主要原因,NO2--N超标19.1%,且与Fe2+浓度呈正相关关系(相关系数为0.933)。主成分分析发现,地下水的交换吸附作用、溶滤作用,原始沉积环境以及农业生产活动是影响其水质的主要因素。     

电化学-水动力循环耦合井内生物反应器去除地下水中苯胺

为使含水层中苯胺污染的原位修复过程高效安全且不产生二次污染,提出了一种电化学-水动力循环下的井内生物反应器修复地下水中苯胺的方法.在水动力循环系统的驱动下,评价了苯胺在水动力循环系统的挥发情况并且通过电化学手段提供氧气,井内生物反应器提供修复载体,在砂槽模拟的含水层体系中开展井内生物反应器降解苯胺的修复实验,并对生长曲线及含水层中苯胺修复进行了模拟.289 h的修复使体系内苯胺平均浓度从298 mg/L降低到132 mg/L,去除率为56.5%.运行过程中,监测点苯胺平均浓度在48 h内去除速率为1.10 mg/（L·h）,48~72 h内去除速率为0.85 mg/（L·h）,72 h到289 h内苯胺去除速率维持在0.65 mg/（L·h）,氧化降解逐步减弱.该过程符合Michaelis-Menten方程,反应速率为:-6.71×10-7/（15+t）2.该修复系统是基于地下水动力循环技术的改进,有望应用于有机污染地下水修复.      

人类活动对内蒙古托克托县浅层地下水NO– 3-N污染的驱动作用

地下水NO_3~–-N污染已成为当今世界上一个日趋严重的环境问题和社会问题。本文在水文地质调查基础上,应用地质统计学方法对所采集样品测试数据进行了分析,结果表明呼和浩特市托克托县浅层地下水NO_3~–-N分布极不均匀,NO_3~–-N含量大于20 mg/L的地下水分布面积占全区总面积的72.1%,广泛分布于古城镇以南的区域。少数井点地下水NO_3~–-N含量已大于100 mg/L,最高达304.6 mg/L,已发展成为硝酸型地下水。通过采用水质解析法和化学平衡法分析地下水NO_3~–-N污染来源,揭示了人类污水灌溉、粪便堆放、化肥施用等活动对托克托县地下水NO_3~–-N污染有重要的驱动作用。     

水环境硝酸盐氮污染研究新方法——15N和18O相关法

最近40年，硝酸盐已成为一个共同的地下水污染物。使用CaO定量地除云CO2和H2O的新的焊封管燃烧法分析了NO3^-中的氮同位素比值。应用AgNO3 C的新的焊封管燃烧法进行了NO3^-中氧同位素分析。安阳和林县饮用水中广泛的NO3^-N污染大大超过饮用标准是一个主要问题。食管癌的死亡率与饮用水中NO3^-、NO2^-、NH4^ 和亚硝胺过剩的含量成正比。δ（^15N)和δ（^18O)研究资料指出，在这个地区饮用水中的NO3^-主要来自农家肥和化肥。地下水NO3^-的δ(^18O)明确地指出，在这个地区不存在有意义的反硝化作用发生。相反，由NH4^ 到NO3^-的需氧硝化作用可导致NO3^-中的氧1／3来自空气，2／3来自水。     

离子类型对石油污染含水层中微生物去除苯的影响

近来利用微生物原位修复受石油污染的含水层已被广泛关注,然而地下水中含有许多离子成分,这些无机离子对微生物降解有机污染物的影响机制还不清楚。本文采用批量实验研究了淄博齐鲁石化污染地下水中常见的7种无机离子(NO3-、PO4 3-、SO4 2-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Fe3+)对微生物生长及生物降解苯的影响规律,利用高通量测序技术进一步探究了苯降解菌的种群特征。结果表明：7种离子都存在一个最适宜微生物生长的离子浓度,低于或超过该浓度苯的去除率明显降低,其中NO3-、SO42-、Fe3+最适宜浓度为0. 4mmol/L,PO4 3-、Cl-、Ca2+、Mg2+最适宜浓度分别为0. 2mmol/L、0. 1mol/L、2. 5mmol/L、2mmol/L;从微生物含量及其变化幅度来看,地下水环境中的NO3-离子对微生物的生长及苯的去除影响最显著,其他离子的影响则较小,但微生物对Cl-的耐受浓度较高。高通量测序结果显示驯化出的苯降解菌主要属于脱硫弧菌属(Desulfovibrio sp)、脱硫芽胞弯曲菌属(Desulfosporosinus sp)、不动杆菌属(Acinetobacter sp)和假单胞菌属(Pseudomonas sp)中的菌株。研究结果可为石油污染地下水的原位生物修复提供一定的科学依据。     

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。     

电化学循环井驱动模拟含水层化学氧化降解三氯乙烯

传统原位化学氧化地下水修复技术存在氧化剂迁移距离短和利用率低等问题。本研究在双井循环模式促进传质的基础上,通过注水井中的地下水电解原位提供O₂和H₂,配合乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)络合溶解出含水层Fe(Ⅱ),活化O₂产生羟基自由基(•OH),实现地下水三氯乙烯(TCE)的氧化降解。在填充了砂土和黏土互层的二维砂槽中,设置电流为0.2 A、流速为72 cm/d、初始TCE浓度为3 mg/L,经过9 d的连续通电处理后,TCE浓度降低到1 mg/L,降解率达到67%。通电前投加0.5 mmol/L EDTA,经过1 d水流循环后含水层中溶解态Fe(Ⅱ)浓度从02 mg/L增加到414 mg/L,黏土区域较高。通电过程中,循环井促进O₂、Fe(Ⅱ)-EDTA和TCE的有效接触与反应,使TCE氧化降解。通电初期,黏土区域Fe(Ⅱ)氧化速率、TCE降解速率较周围慢,后期差异逐渐减小。未通电时加入醋酸钠可促进Fe(Ⅲ)还原,使含水层中铁循环利用。该修复过程通过循环井提升了氧化剂迁移距离,使用源于含水层的Fe(Ⅱ)-EDTA和稳定性较好的O₂提高了氧化剂利用率,有望应用于有机污染地下水修复。     

松嫩平原地下水化学特征

根据新一轮地下水资源调查的水质资料,通过对2000多个地下水样的水质分析结果研究,发现与上世纪80年代相比,松嫩平原地下水化学类型和主要化学组分含量都发生了很大变化,农业污染严重.地下潜水硝酸根平均含量达77.03mg/L,超过Ⅳ级水质标准的样品数量占到26.9%;亚硝酸根平均含量为0.14mg/L,超过Ⅳ级水质标准的样品数量占14.53%.在主要农业区的地下潜水水化学类型中,阴离子出现硝酸型水.     

Isotope analysis of nitrate pollution sources in groundwater of Dong’e geohydrological unit

As nitrate pollution in groundwater has become increasingly serious in recent years, nitrogen isotope was adopted in this paper to define its sources in a typical agricultural area of Dong’e hydrogeological unit. The results show that: Higher content of NO3- detected in shallow groundwater is 27.77 mg/L on average and δ15N content ranges from 7.8‰ to 12 ‰, indicating that shallow groundwater is mainly contaminated by sewage or feces. In contrast, less NO3- in deep groundwater (karst water) has an average value of 12.81 mg/L and δ15N content is between 7.2‰ and 14.3‰, which is closely related to human disturbance as mentioned above. In addition, considering relatively low groundwater quality at some monitoring sites, reasonable fertilization is a better choice in the study area to reduce nitrate source in groundwater.     

Isotope analysis of nitrate pollution sources in groundwater of Dong'e geohydrological unit

As nitrate pollution in groundwater has become increasingly serious in recent years, nitrogen isotope was adopted in this paper to define its sources in a typical agricultural area of Dong'e hydrogeological unit. The results show that: Higher content of NO_3~- detected in shallow groundwater is 27.77 mg/L on average and δ15 N content ranges from 7.8‰ to 12 ‰, indicating that shallow groundwater is mainly contaminated by sewage or feces. In contrast, less NO_3~- in deep groundwater(karst water) has an average value of 12.81 mg/L and δ15 N content is between 7.2‰ and 14.3‰, which is closely related to human disturbance as mentioned above. In addition, considering relatively low groundwater quality at some monitoring sites, reasonable fertilization is a better choice in the study area to reduce nitrate source in groundwater.     

重庆金佛山自然保护区内外地下水化学特征对比研究

利用重庆金佛山自然保护区22个地下水排泄点2005-2009年的水化学监测数据,对比了保护区内、外水化学特征差异及影响因素。结果表明:保护区外地下水的pH值较保护区内的要低,但电导率则较高;自然保护区外地下水的Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、NO-3、SO42-、HCO3-浓度中值比自然保护区内的分别高27.78mg/L、3.23mg/L、3.47mg/L、0.97mg/L、2.38mg/L、9.29mg/L、15.06mg/L、42.03mg/L;保护区内白云岩地下水的Mg2+/Ca2+(摩尔比)为0.76~1.33,明显比保护区外灰岩、碎屑岩区的高,但保护区外灰岩地下水的Mg2+/Ca2+(摩尔比)较保护区内灰岩区的更高。岩溶地下水系统地球化学的敏感性以Ca2+、HCO3-、NO3-较为敏感,保护区内地下水的平均敏感指数(GSI)GSICa2+为0.097,GSIHCO3-为0.125,GSINO3-为0.008;保护区外地下水的GSICa2+为0.415,GSIHCO3-为0.334,GSINO3-为0.648。护区内所有取样点水质均为I或Ⅱ类;而保护区外地下水因受农业施肥、工业生活污水影响,1、16、19号泉的NO3-浓度偏高,为Ⅴ类,其余为Ⅲ类。总体上,保护区内水质明显优于保护区外,可见设立自然保护区对于保护岩溶水具有积极意义。      

安徽淮北平原浅层地下水硝酸盐分布特征及污染来源分析

地下水中硝酸盐污染是当今世界许多国家或地区普遍关注的问题,研究其分布特征意义重大。文章在水文地质调查基础上,通过取样分析,研究了安徽省淮北平原浅层地下水硝酸盐分布状况和污染来源,结果表明:硝酸盐含量在东北地区较高,在一定范围超过饮用水限制标准(88mg/L),最高达432.56mg/L,研究区南部较低;NO3-与Cl-的同步增长关系表明其主要来源为生活污物和人畜排泄物,且该地区的农田肥料和污水灌溉很可能是另一主要来源;根据R型因子分析发现研究区内浅层地下水水质主要受到三方面的影响,即自然作用、自然与人为的混合作用和人为作用,且贡献率分别为39%、28%、15%。而人为作用中硝酸盐的相关度最高,因此建议加强研究区内人类活动中硝酸盐氮污染控制。     

微生物修复石油污染地下水的实验研究

为修复陕北黄土区石油污染地下水,采用优化土著微生物菌群的生物技术,进行了地下水中石油的降解与修复实验研究。在实验装置内加入了1.5%的优化菌群制剂,优化出的菌群初步鉴定主要有:假单胞菌属、微球菌属、放线菌属、真菌类的青霉属和曲霉属等。实验结果显示,在实验装置中人为添加石油含量为182.5 mg/l、862.5 mg/l、1695.0 mg/l时,经过28~37 d的微生物修复,地下水中石油的降解率为27.47%~92.46%,而无菌对照中的石油含量变化在5%以内,说明在无菌条件下地下水中石油降解缓慢。该实验过程验证了微生物修复技术在地下水石油污染修复中的有效性,探索了应用的可行性。     

乙醇对过硫酸盐氧化地下水中苯系物的影响

过硫酸盐已经被广泛用于土壤和地下水有机污染物的原位化学氧化修复。随着乙醇汽油的推广,乙醇汽油引起的地下水污染问题越来越严重,因此有必要去除该类污染物。前人研究乙醇汽油污染修复多数停留在自然修复技术,为了进一步探究去除地下水中乙醇汽油更为有效的技术手段,深入了解乙醇对降解苯系物（BTEX）存在的潜在风险,需要研究使用新的修复方法。文章通过批实验探索了过硫酸盐氧化法对乙醇汽油污染地下水的修复效果,以及Fe2+活化和过硫酸盐添加方式变化对乙醇汽油中苯系物（BTEX）和乙醇的去除影响。结果表明:活化后的过硫酸盐能够有效去除地下水中的BTEX,但会抑制BTEX的生物降解作用;当有乙醇存在时,过硫酸盐能够优先氧化BTEX,其去除速率明显高于乙醇,这与单纯生物降解作用相反。在过硫酸盐投注总量一定时,分批添加更有利于BTEX的去除,但对乙醇去除没有明显促进作用。该研究为过硫酸盐原位化学氧化技术在地下水乙醇汽油污染修复中的应用提供了重要参考。     

高氟地下水混凝沉淀降氟试验研究

本文开展了山西运城地区高氟地下水的降氟试验，对聚铁、硫酸铝和明矾等不同混凝剂降氟效果进行对比，探讨了地下水硬度对混凝沉淀除氟效果的影响。实验结果表明：明矾混凝沉降效果优于其它混凝剂，0．3g／L的明矾溶液可使含氟浓度4．0mg／L的地下水降低到浓度1．0mg／L以下；地下水的硬度对明矾混凝降氟效果没有明显影响。