塔城盆地地下水“三氮”污染特征及成因

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地下水中三氮的形成及水质监测意义

下水标准为硝酸盐氮（Ｎ计）小于２ｍ／，亚以０ｇＬ
硝酸盐氮（Ｎ计）小于Ｏ０ｎＬ氨氮以．２ｗ＇，
Ｎ含量高的地下水会引起疾病，国内外都有过
研究报道。有研究者认为：硝酸盐虽不是直接致
（Ｈ）小于０２ｇＬＮ４－．／０水体中的氮包括有机氮、ｍ氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。不同形成的氮之
这种来源是直接而迅速的。
１２有机物和微生物分锯．
废水废物中富含Ｎ的有机物质由于微生物的
生化作用
，
产生简单的氮的化合物，最后产生，
，
在这些地方
首先体现为０的超标，其形成可有２
硝酸盐氮（Ｏ）Ｎ￣。地下水中的三氮的来源主要有－
第３卷第４１期
２１年０１８月
农业与技术
Ａｇｌｕｔｒ￣Ｔｃｎｌｓｒｌｅｃｈｏｏｙｃｕ
ｖ０．１Ｎ．１３ｏ４Ａｕ．０１ｇ２１ ’ ０‘ ７
地下水中三氮的形成及水质监测意义
孙立民孙艳艳２郭丽娟
氧，并可能导致水体转入厌氧状态。在厌氧条件下，水体中会发生反硝化作用，即脱氮作用。在反硝化过程中，由于周围环境缺乏氧气，厌氧微生物就以硝酸根代替氧气进行反应，致使硝酸盐被逐步还原，被转化为亚硝酸氮、氨氮、最终转
化为氮气。
水Ｎ４Ｈ等。当它们被施人土壤后，很快就溶解Ｈ０在土壤溶液中，主要以铵（咐）的形成存在。Ｎ其中一部分被植物所吸收，另一部分被土壤吸附。在灌溉条件下，氮随水人渗，经硝化作用转为

地下水三氮污染的现状及主要除氮方法

环境与可持续发展2009年第5期E NVIRONME NT AND S UST AI NAB LE DE VE LOPME NT N o15,2009地下水三氮污染的现状及主要除氮方法李德彬　张　琪　宋　旭(中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州,221116)【摘要】本文综述了三氮污染的产生及地下水污染现状,去除地下含水层中的氮是当今国内外重点研究的现场净化技术之一。

针对地下水三氮污染状况,文中主要介绍物理化学法、化学法、生物脱氮法等进行研究治理三氮污染。

提出控制三氮污染源的方法,以及优化三氮去除技术研究。

【关键词】地下水;三氮污染;现状;除氮中图分类号:X523 文献标识码:A 文章编号:1673-288X(2009)05-0035-03 地下水作为人类生存空间的重要组成部分,为人类提供了优质的淡水资源。

但是,随着我国环境污染的日趋严重,主要的氮化合物为离子态的氨氮(NH+4-N)、亚硝酸盐氮(NO-2-N)、硝酸盐氮(NO-3-N)的三氮污染在地下水环境中尤为显著。

地下水本身定循环更新速度慢,一旦受到某些物质污染则难以治理。

三氮污染尤其是硝酸盐污染与人类健康和生态系统密切相关,正受到人们广泛的关注。

1　地下水三氮污染的产生在天然的状态下,地下水中所含的NO-3较少,通常其含量与C l-、HC O-3、S O2-4相比较都低得多,但是在人为因素的影响下,NH+4-N及NO-3-N可以由于各种原因不断增高,导致地下水三氮污染的形成。

其主要来源有三点:①大量施用氮肥是世界上许多国家出现NO-3-N污染的重要原因。

②由生活污水排放及生活污水用于污灌引起的地下水中NO-3-N升高现象更为普格的区分固态、液态、泥状废物的标准。

5　欧盟废物名录对我国固体废物分类管理的启示尽管欧盟废物名录自实施以来,遇到了上述的种种问题,然而,欧盟废物名录作为一种全新的分类方式,仍然具有很多优点,对我国固体废物的分类管理给出了很好的启示。

地下水氮污染

生物反硝化法
渗透反应墙
生物可渗透反应墙（Bio-Permeable Reactive Barrier，BPRB）技术是一种原位修复地下水污染的技术，其实现原理是在污染地下水流
向的垂直方向人工构筑一堵―反应墙‖（污染处理系统），其内填充有
特定反应介质（高效降解菌或固定化降解菌等），当污染的地下水流经“反应墙”时，污染物与墙内介质中的微生物发生反应，转化为对环境无毒无污染或低毒低污染的物质流出墙体。
氮在水中的存在形态：
有机氮
蛋白质、多肽、氨基酸、尿素、其他（硝基、胺及铵类化合物）
无机氮
氨氮、亚硝态氮、硝态氮
氮素污染的危害：
造成水体的富营养化现象：水生植物和藻类的异常增值、水华和赤潮增加了给水处理的成本：引起水体缺氧： NH4++2O2 NO3-+2H++H2O+能量点击此处添加标题氨氮对水生生物有毒害作用硝酸盐影响人来健康：硝酸盐、亚硝酸盐：引起高铁血红蛋白症、胃癌
氨氮浓度及其相应的毒理作用：
>1mg/L
>3mg/L
水生生物血液结合氧的能力降低
S O
W T
1~4日内可致金鱼、鳊鱼死亡
NO3--N>10mg/L
NH3-N>50mg/L
会引起婴儿高铁血红蛋白症
为未驯化的甲烷菌活性的50%IC值
NH4+-N>400mg/L
严重抑制亚硝酸菌的生长和繁殖
2、2 氮污染机理
硝化作用
反硝化作用：也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。
氮污染的影响因素

地下水污染来源及污染原因分析

地下水污染来源及污染原因分析【摘要】地下水是人类生产生活所必要的水资源的重要组成部分，是人类赖以生活的物质基础。

近年来,随着社会经济的快速发展以及人类生活水平的提高，生活垃圾、生活污水及其工业生产排放的污染物的种类和数量不断增加，地下水资源遭到了前所未有的重大危机。

俗话说得好“治病要治根",因此,为了合理开发利用和保护地下水资源，我们必须搞清楚地下水的污染原因和污染物的来源。

【关键词】地下水；污染源；防治1 地下水污染地下水污染主要是指人类活动引起地下水化学成分、物理性质和生物学特性发生改变而是质量下降的现象。

由于污染物的种类众多,数量较大，地下水污染的治理成本非常高，并且效果也不是太好.因此，治理地下水的关键是从污染源头出发,减少地下水污染源的排放，加强地下水污染源的治理和降解工作.2地下水污染原因分析地下水污染的原因分为自然和人为两大部分,但最有破坏力的还是人为原因所造成的地下水成分改变和质量下降。

具体总结为以下几个方面：①地下水大都存在于岩石孔隙中,随着地震等大型地质活动的发生，使得土壤、岩石成分渗漏至地下水，造成地下水污染；②人类对地下水不合理的开采和利用，导致海水入侵和倒灌，造成淡水层变咸及其受到其他海水物质的污染；③工业废水、生活污水等的直接排放或者未经过严格处理排放至水体，受污染的地表水渗透入侵到地下含水层中;④受生活垃圾、工业残渣、人类粪便、农药等污染物污染的水渗入地下，造成地下水的污染；⑤大气污染物、酸雨等污染地下水、造成水体酸化。

3 地下水污染源分析由于水体循环过程的复杂性和污染途径的多样性，地下水污染源的类型也及其复杂多样。

地下水按照污染源的行业类型及其排放物的种类，可将地下水污染源分为以下几类:3.1 工业污染源工业污染源主要是指工业“三废”，即未经处理或处理不达标的废水、废气、废渣，它们是地下水污染的主要因素之一。

（1)工业废水：工业电镀、冶炼、石油化工及其轻工业产生的废水，未经处理或处理未达标而排入城市下水道，江海湖泊等，经地表径流而造成地下水污染。

浅谈我国地下水氮污染及修复技术

浅谈我国地下水氮污染及修复技术摘要地下水环境中,主要的氮化合物为离子态的氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐(NO2--N)、硝酸盐(NO3--N),即常称为的“三氮”。

近几十年来随着工农业的发展使得农村、城市的地下水都存在三氮的污染,浅层地下水逐渐成为大陆氮元素的贮存库,地下水中的“三氮”污染也越来越严重。

本文在查阅相关文献的基础上,论述了我国地下水氮污染现状及“三氮”污染的危害,较全面的阐述了地下水中硝酸盐氮的物理、化学、生物修复技术的研究情况,并对比了各种方法的优、缺点,对其发展趋势进行了简单的论述。

关键词地下水氮污染;“三氮”危害;硝酸盐氮;修复技术地下水是地球上最主要、分布最为广泛的水资源之一。

我国水资源总量的1/3和全国总供水量的近20%来自地下水。

然而,在我国人口较为密集、人类活动干扰大、工农业生产发达的平原地区,由于工业废水和生活污水的排放,大面积、超量化肥和农药的使用等原因,地下水正遭受着越来越严重的污染,“三氮”污染也越来越严重。

1 我国地下水氮污染现状全国水资源调查评价结果表明:地下水中“三氮”,即氨氮(NH3),硝酸盐(NO3),亚硝酸盐(NO2),超标十分普遍(表1)[1]。

氨氮是一种新进入地下水系统的污染物,其超标率最大显示,目前在我国平原区氮类污染物正在不断地进入地下并逐渐转化为亚硝酸盐和硝酸盐。

硝酸盐易溶于水、难以被土壤吸附,易流失,是氮在地下水中出现的最主要形式。

天然条件下NH4+-N含量低于0.2mg/L,在厌氧的地下环境NH4+-N可高达3mg/L,一般情况下NO2--N为0.3 mg/L。

近些年来,随着工农业生产的发展,为了满足人口增长和农业增产的需求,我国使用化肥和农药的面积和数量正在不断地扩大和增加。

研究表明,由于使用和耕作方式的不当,氮肥的利用率一般低于50%。

大量未被利用的化肥和农药以及农村生活污水和畜禽粪便等渗入地下,造成地表水、土壤和地下水的严重污染,使得地下水中硝酸盐浓度逐渐升高。

地下水环境中化学污染的来源与防治

地下水环境中化学污染的来源与防治地下水是一种重要的自然资源，为人类的生产和生活提供了极大的便利。

但随着城市化、工业化的发展，地下水环境也受到了越来越严重的化学污染。

化学污染的来源与防治是我们需要深入探讨的问题。

一、地下水化学污染的来源地下水的化学污染来源主要分为两类：自然因素和人为因素。

1. 自然因素自然因素是导致地下水化学污染的非人为因素。

例如，地下水流动过程中与地质岩石反应产生的溶解物质会污染地下水。

同时，天然土壤和岩石也可能含有放射性元素，如铀、钍等，而这些元素会通过自然的地下水过滤作用进入地下水系统，导致地下水污染。

2. 人为因素人为因素是导致地下水化学污染的重要原因。

人为因素主要包括以下几个方面。

（1）工业废水排放工业废水中含有许多有害物质，如有机废物、氨氮、重金属等，如果这些废水直接排放到地面上，就会渗入地下水系统，使地下水污染。

（2）生活污水处理不当生活污水含有大量的有机物、氮、磷等营养物质，如果排放到地下水中，会对水环境造成严重破坏。

（3）农业面源污染农田施用化肥、农药，农作物收割过程中产生的残留物，都可能渗入地下水系统，使地下水污染。

二、地下水化学污染的防治防治地下水化学污染是一项长期而复杂的过程。

以下是一些常用的方法。

1. 源头控制源头控制是预防污染的最有效的措施。

对于工业废水、生活污水等，可以通过治理污水处理设施，达到净化再排放的目的。

对于农业面源污染，可以控制农药、化肥的施用量，加强农业生态环境的建设。

2. 水资源的分级管理将地下水分成不同等级，对每个等级的地下水采取相应的管控和治理措施。

例如，饮用水源地的地下水必须实行严格的监测和管控，而非饮用水源地的地下水则可以适当放宽监测和管控要求，以达到有效利用地下水资源的目的。

3. 土地利用的规划和管理合理的土地利用规划和管理是保护地下水质量的重要手段。

例如，在饮用水源地周围的土地利用应该限定为生态保护区，禁止工业生产、城市建设等对地下水环境产生不良影响的活动。

地下水三氮污染的研究进展

[6 ,34 ] [29～31 ,33 ]
, 甚至出现地下水的 NH4 2N 的污
+
染。为了解实际水环境中的氮污染特性 , 需要研究各表1 参与三氮转化的主要微生物类群 Table 1 The main microbe in transforming among ammonia2 N, nitrite2 N, nitrate2 N
三氮对人体的危害逐渐受到人们的重视 , 亚硝酸根离子进入人体后可以引起高铁血红蛋白症或婴儿蓝血
・66 ・
[3 ]
水文地质工程地质
2002 年第 4 期
症 ,尤其是对 4 个月以内的婴儿反应很敏感 ,对孕期妇女、年老和体弱的敏感人群易造成很大危害。亚硝酸盐是合成强致癌物质亚硝胺的前体 , 日本、英国、智利、哥伦比亚 ,均报道过亚硝酸盐、硝酸盐与胃癌发病率的相关性大 ; 英格兰沃尔克索谱城的自来水中 NO3 2N 为 90mgΠ l ,该城市的胃癌发病率比对照城市要高 25 % ; 美国发现饮水中高含量的硝酸盐与高血压 [11 ] 发病率之间有关系。因此 , 地下水中的三氮成为水质评价的主要因子 ,各国都有严格的标准。
[7 ]
。含水层对氮的自净能力
[8 ]
极为有限 ,且氮污染地下水具有后遗效应
,使得氮污
染地下水的环境危害重大。 “硝酸盐和亚硝酸盐中毒” 研究开始于 70 年代 ,硝酸盐和亚硝酸盐能在各种含氮有机化合物作用下 , 形成稳定的、致癌和致突变性的
N2亚硝基胺和亚硝基酰胺的各种 N2亚硝基族化合物。
15
N 为主体 ,浓度可达数 mgΠ l
3 15
,有学者将浅层地下水中 NO 2N 浓度 414mgΠ l 和 δ N 值 5 ‰( air) 作为自然界氮

钟佐燊-地下水氮污染(二)

采样井点类型 NO3―（mg/L） NH4+( mg/L)
难以解释：
1。大口井取的是已长期暴露于空气的死水，原水中的NH4―N硝化为NO3–N，所以NO3―浓度高，但也有大口井水样中的NO3―和NH4+浓度都不高的情况。
大口井 0.36―145 <0.02―5.01
水泵井 18―0.01 <0.02―0.97
۩NO3–N是地下水最主要的氮污染物。
۩NH4+的含量一般小于1mg/L。
۩NO2–含量更微，一般< 0.1 mg/L。
（二）地下水氮来源
天然来源和人为来源两类，主要是人为来源
1．天然来源
（ 1 ）天然土壤中的有机氮。例如，美国学者 Kreitler(1975) 通过
德克萨斯州鲁尼尔县的天然土壤有机氮是地下水 NO3-N的主要来源。
四、地下水氮污染实例分析
实例一：包气带岩性影响
北京西郊
冲洪积扇顶部包气带砂砾石和砂的单层结构地下水埋深：>25m 无上层滞水潜水：NO3―=24―45 mg/L
北京东郊
冲洪积扇扇缘包气带地下水埋深：12―18m
上层滞水：NO3–N=4―200 mg/L
潜水：NO3― < 5 mg/L
为什么冲洪积扇顶部NO3―浓度高？原因是包气带透气性好，反硝化作用强。为什么冲洪积扇扇缘NO3―浓度低？原因是水下渗过程中，在包气带浅层，
往很难解吸；此外，有时也可能形成难溶盐沉淀。
۩有关第四纪松散沉积物地下水 Hg、Cd、Cu、Pb、 Zn等微量金属污染的报道都值得怀疑的。
二、地下水中氮的存在形式及其来源
（一）地下水中氮的存在形式
۩ 地下水中氮的存在形式有 NO3– 、 NH4+ 、 NO2― 、 NH3 、 N2 、 N2O和有机氮。 ۩其中 NO3– 、 NH4+ 和 NO2– 以离子的形式存在，而 NH3 、 N2 和 N2O以溶解气体的形式存在，有机氮则赋存于水中的有机质里。

地下水NO_3^-氮与氧同位素研究进展

地下水NO_3^-氮与氧同位素研究进展邓林;曹玉清;王文科【期刊名称】《地球科学进展》【年(卷),期】2007(22)7【摘要】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。

【总页数】9页(P716-724)【关键词】地下水NO3^-氮与氧同位素研究进展【作者】邓林;曹玉清;王文科【作者单位】长安大学环境科学与工程学院;吉林大学环境与资源学院【正文语种】中文【中图分类】P59【相关文献】1.运用氮、氧同位素技术判别常州地区地下水氮污染源 [J], 吴登定;姜月华;贾军远;蔡鹤生2.利用氮、氧稳定同位素识别地下水硝酸盐污染源研究进展 [J], 庞凤梅;吴文良;孟凡乔;郭岩彬3.基于水化学和氮氧双同位素的地下水硝酸盐源解析 [J], 傅雪梅;孙源媛;苏婧;郑明霞;席北斗;钱光人4.氮、氧同位素与地下水中硝酸盐溯源研究进展 [J], 贾小妨;李玉中;徐春英;李巧珍5.滹沱河源头地下水硝酸盐污染的氮氧同位素示踪 [J], 赵鹏宇;翟召怀;步秀芹;刘晓东;王翠萍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

地下水硝酸盐污染的氮、氧环境同位素分析

地下水硝酸盐污染的氮、氧环境同位素示踪齐孟文中国农业大学1.背景地下水硝酸盐污染的广度和程度日益加剧，其不但引起水质生态的恶化，饮用水中硝酸盐污染还容易引起高铁血红蛋白症，并在人体内形成亚硝胺类物质，从而引发食管癌、胃癌等，因此硝酸盐污染是一个备受关注的环境问题。

人为活动是造成地下水氮污染的主要原因，包括过度垦荒使土壤有机氮加速氧化、酸雨、工业和生活污水、农药和化肥，以及家畜粪便均构成潜在的污染源，其中尤以土地利用、化肥、污水和粪便是最主要的污染来源。

含氮污染物中，硝酸盐因为渗滤移动性强，以及化学性质稳定，因此是地下水中氮的主要赋存形式，同时随着迁移过程会发生化学转化，如反硝化去除过程。

研究地下水硝酸盐的污染途径、消除机制，对于水资源的评估和治理具有重要意义。

2.原理2.1硝酸盐污染源的溯源分析不同来源的硝酸盐具有不同的氮、氧同位素值，即污染源有特征的同位素取值范围不同，或者说同位素指纹，根据实测的氮、氧同位素值就可以判断其污染来源。

尽管单个氮同位素在许多定情况下，就可以判定硝酸盐污染来源，但一般情况下，由于不同端源氮同的位素值域范围过大，存在重叠现象，因此常需要联合氧同位素才能将不同来源污染相互区分。

端源的特征值-3NO N 15δHeaton总结出3种主要人为来源的特征值，其中：土壤有机氮矿化所形成的为+4‰～+9‰，无机化肥中和的为一4‰～+4‰，动物排泄物和污水转化的则几乎都大于+10‰。

Wilson等后来介绍了第4种人为来源的特征值，即合成氨肥发生硝化作用所生成的为一16‰～+6‰。

-3NO N 15δ-3NO -3NO +4NH -3NO -3NO N 15δ-3NO 端源的特征值-3NO O 18δ来源于大气沉降硝酸盐的值范围较大，最大范围可达+18‰～+70‰。

化肥中硝酸盐的值一般在+22‰±3‰，微生物硝化作用所形成的值一般为10‰～+10‰。

O 18δO 18δ-3NO O18δ由于环境及土地利用方式不同，相同成因的硝酸盐中的同位素也会存在区域性差异。

塔城盆地北区承压地下水化学特征及其形成机制

第１７卷　第５期２０１９年１０月南水北调与水利科技Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．１７Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１９水文地质与工程地质收稿日期：２０１８－１１－１８修回日期：２０１９－０５－０６网络出版时间：２０１９－０５－０９网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１３．１３３４．ＴＶ．２０１９０５０７．１６０８．００４．ｈｔｍｌ基金项目：中国地质调查局地质调查项目（１２１２０１１５０４７８０１）；国家自然科学基金（４１３０２１９２）；河北省自然科学基金（Ｄ２０１８５０４０１１）Ｆｕｎｄｓ：Ｃｈｉｎａ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔ（１２１２０１１５０４７８０１）；Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（４１３０２１９２）；Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ（Ｄ２０１８５０４０１１）作者简介：崔小顺（１９８５－），女（朝鲜族），吉林汪清人，工程师，主要从事水文地球化学方面的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｘｓｈ１０９＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：郑昭贤（１９８６－），男（朝鲜族），吉林延吉人，助理研究员，主要从事水文地球化学方面的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ａｓｌａｎｇｙｅａｈ＠１２６．ｃｏｍＤＯＩ：１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑｋ．２０１９．０１２１崔小顺，郑昭贤，程中双，等．塔城盆地北区承压地下水化学特征及其形成机制［Ｊ］．南水北调与水利科技，２０１９，１７（５）：１４８－１５５．ＣＵＩ　Ｘ　Ｓ，ＺＨＥＮＧ　Ｚ　Ｘ，ＣＨＥＮＧ　Ｚ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．Ｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｃｏｎｆｉｎｅｄ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　Ｔａｃｈｅｎｇ　Ｂａｓｉｎ［Ｊ］．Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，１７（５）：１４８－１５５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）塔城盆地北区承压地下水化学特征及其形成机制崔小顺１，２，郑昭贤３，４，程中双３，苏　晨３，陈宗宇３（１．吉林大学新能源与环境学院，长春１３００２１；２．吉林大学水资源与环境研究所，长春１３００２１；３．中国地质科学院水文地质环境地质研究所，石家庄０５００６１；４．中国地质大学（北京），北京１０００８３）摘要：基于２０１５年８月在研究区采集的８１个地下水化学和同位素数据，分析了塔城盆地北区承压水化学类型分布特征，并结合研究区水文地质条件，采用背景比拟法、Ｇｉｂｂｓ图、氘盈余模型、离子比值法、氯碱指数及钠吸附比等水化学分析方法，分析了地下水化学形成作用及其演化机制。

地下水的污染特点及防治措施探讨

地下水的污染特点及防治措施探讨我国地大物博，幅员辽阔的特点一直引以为傲，但是由于人口众多，资源浪费也很难满足我国基本要求。

地下水是淡水资源的重要组成部分。

因为地下水所表现出的隐蔽性和复杂性，人们对其污染问题缺乏关注。

分析了地下水污染的定义和特点，从工矿业、农牧业、生活3方面探讨了地下水污染的主要途径，提出了加强基础设施建设、注重环保、完善法规、转变生产生活方式、加强水环境监管等防治措施。

标签：地下水；污染特点；防治措施水，对于地球的所有生物来说是至关重要的，维持生命不可或缺的资源。

随着地球上的水资源逐渐减少，目前我国已经有部分地区出现干旱等情况，导致这种情况出现的原因主要有两方面，一方面为地下水资源的浪费，另一方面是地下水资源的污染。

本文将重点对地下水资源的污染进行研究。

地下水污染主要指的是，由于长期受到人类活动的影响，地下水资源的数量以及地下水资源的质量都出现了降低的情况，如果不对此种现象进行及时控制，将会导致水资源出现极度缺失的现象，进而对人们的正常生活产生严重影响。

1地下水污染的定义和特点1.1地下水污染的定义其中，最常用的一种说法是：凡在人类活动影响下，地下水水质变化朝着恶化方向发展的现象，统称为“地下水污染”。

这一定义强调了地下水污染必须满足的两个条件：（1）水质变化是由人类活动引起的；（2）水质变化正朝着恶化方向发展，而不管水质恶化是否达到了影响使用的程度。

至于天然地下水存在某些组分浓度相对富集和贫化而超过水质标准的现象，不应称为地下水污染，而应称为“天然异常”。

1.2地下水污染的特点（1）隐蔽性。

由于地下水埋藏于地表之下，即使严重污染，也无色无味，难以鉴别，而且对人体的影响是慢性、长期的，不易被察觉。

（2）迁移性。

地下水在地表下并不是静止不动的，而是像河流一样，从水位高的地方向水位低的地方流动。

因此，若某处水位較高的地下水受到污染，随着地下水的流动，可能会污染到水位地的某处。

（3）难以逆转性。

稀土矿区地下水“三氮”分布特征及迁移转化规律

• 180 •有色金属（冶炼部分）（http://ysyl. bgrimm. cn)2021年第3期doi： 10. 3969/j. issn. 1007-7545. 2021. 03. 027稀土矿区地下水“三氮”分布特征及迁移转化规律伏慧平1，陈仁祥2，宋勇2，王太伟2，高柏“3(1•东华理工大学水资源与环境工程学院，南昌330013;2.江西省核工业地质局二六四大队，江西赣州341000;3•东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，南昌330013)摘要：“三氮”浓度是稀土矿区地下水质量评价的重要指标，“三氮”污染特征的分析以及迁移转化规律的揭示对水环境监测和污染治理具有重要意义。

以龙南离子型稀土矿区地下水为研究对象，通过钻孔取样和水质分析，探讨地下水中“三氮”的分布特征以及迁移转化规律。

结果表明：1)龙南稀土矿区地下水中，“三氮”在松散岩孔隙水中的浓度略大于风化带裂隙水，N H3-N浓度远超地下水IE类水标准，最大超标倍数48. 42倍，超标率31. 71%，N03-N、N02-N浓度较低，无明显超标现象。

2)N H3-N以浸矿区为中心，沿地下水径流方向迁移，水平迁移距离约3 500 m;“三氮”在松散岩类孔隙水中的迁移速度大于在风化带网状裂隙水，土体渗透系数越大，“三氮”迁移速度越快。

3)“三氮”在地下水中的转化机制主要是硝化反应、反硝化反应以及N H.t +的挥发作用和N O f的自分解反应，p H是影响矿区地下水中“三氮”富集以及相互转化的重要因素。

关键词：离子型稀土矿；地下水污染；“三氮”；分布特征；迁移规律中图分类号：X523文献标志码：A文章编号：1007-7545(2021)03-0180-07Distribution Characteristics and Migration and Transformation Rule of “Three Nitrogen” of Groundwater in Rare Earth Mining AreaFU Hui-ping1，CHEN Ren-xiang2，SONG Yong2，WANG Tai-wei2，GAO Bai1，3(1. School o f W a te r R esources and E n v iro n m e n ta l E n g in e e rin g. East C hina U n iv e rs ity o f T e c h n o lo g y,N anchang 330013, C h in a；2. N o. 264 B rigade o f th e J ia n g xi N ucle ar In d u s try G eological B u re a u, G anzhou 341000, J ia n g x i, C h in a；3. S tate K e y L a b o ra to ry o f N u cle a r Resources and E n v iro n m e n t, E ast C hina U n iv e rs ity o f T e c h n o lo g y,N anchang 330013, C hin a)Abstract：Concentration of“three nitrogen”is an important index for groundwater quality evaluation in rare earth mining areas.Analysis of pollution characteristics of“three nitrogen”and revelation of migration and transformation rule are great significance for water environment monitoring and pollution control.Distribution characteristics of three nitrogen ’’in groundwater and its migration and transformation rule were discussed through borehole sampling and water quality analysis in Longnan ion-type rare earth mining area.The results show th at：1) rare earth mining area groundwater in Longnan,“three nitrogen”in concentration of unconsolidated rock pore water is slightly greater than that of zone of weathering fissure water，concentration of NH3-N far exceeds the groundwater class H I water standard,收稿日期：2020-10-22基金项目：国家自然科学基金资助项目（41362011);江西省重点研发计划项目（2018A C G70023)作者简介：伏慧平（1996-)，男，云南曲靖人，硕士研究生；通信作者：高柏（1964-)，男，江西九江人，博士，教授2021年第3期有色金属（冶炼部分）（h ttp://ysyl. bgrimm. ell)• 181 •the largest excess multiple is 48. 42 times with over standard rate of 31. 71 %，and N()3-N and N()2-N concentration is low and has no obvious exceed standard. 2) NH3-N migrates along the direction of groundwater runoff with leaching mining area as the center,and the horizontal migration distance is about 3 500 m.Migration rate of“three nitrogen”in pore water of loose rock is higher than that in fissure water of network of weathering zone.The big the permeability of soil is，the fast the migration rate is. 3) Transformation mechanism of“three nitrogen”in groundwater mainly includes nitrification reaction, denitrification reaction,volatilization of NH, 'and self-decomposition reaction of NO^.An important factor affecting enrichment and mutual transformation of“three nitrogen”in groundwater in mining areas is pH value.Key words：ionic rare earth ore；groundwater pollution；“three nitrogen”；distribution characteristic's; migration patterns近年来土壤和地下水污染事件时有发生，其中工业生产造成的水土污染较为严重，场地土壤和地下水的污染范围、污染程度、持续时间以及环境风险和健康风险等是社会公众和学术界关注的焦点[13:。

如何去除地下水中的NO3

如何去除地下水中的NO3—N1 引言由于农业氮肥的过量使用、含氮工业与生活废水的不达标排放、固体废物淋滤下渗等原因，造成地下水中硝酸盐污染严重.欧盟环境署在2003年调查发现：西班牙有80%、英国有50%、德国有36%、法国有34%、意大利有32%的地下水体中硝酸盐氮浓度的平均值大于25 mg·L-1.在比利时、埃及等国家过量使用氮肥50~75 kg·hm-2.在我国，超过一半地区浅层地下水遭到硝酸盐氮的污染，严重影响地下水水质，而农业生产过程中，氮肥的平均利用率不到40%，是造成地下水硝酸盐污染的主要原因.地下水中NO3--N的去除方法大致分为化学、物理化学、生物处理三种.应用最多的是物理化学方法，其中零价纳米铁由于来源广、表面积大、强氧化性等优点得到广泛的研究，但是在场地修复中发现纳米铁容易团聚、氧化，限制其在地下水中的应用，因此需对纳米铁进行改性.目前提高其分散性能及抗氧化能力的方法大致有两种：①采用分散剂对纳米铁进行表面改性，分散剂可以包覆在纳米铁表面，有效地减少其团聚及氧化，目前采用较多的是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAA)、淀粉、羧甲基纤维素钠等.Pijit Jiemvarangkul等采用PVP、PAA以及大豆蛋白等3种聚合电解质对纳米铁进行改性，明显提高了其稳定性及迁移能力，增大了地下水污染修复的反应区域;②在纳米铁上负载其他金属，构成双金属结构.这样既能减少纳米铁的氧化，又能构成微电解结构，提高反应活性，目前研究最多的负载金属为Pd、Cu、Pt等.S. Mossa Hosseini等在纳米铁表面负载金属铜构成纳米Fe/Cu颗粒，发现添加2.5% Cu的Fe/Cu颗粒在与NO3--N反应200 min后仍有较高的去除效率，说明纳米铁的表面形成一层铜的氧化物保护膜，防止纳米铁被氧化.此外为了进一步减小其团聚现象，可将改性后的纳米铁附着在有较大比表面积的固相材料上，采用较多的为活性炭、壳聚糖、膨润土等.Babak Kakavandi等将Fe/Ag纳米粒子附着在活性炭上，减小了Fe/Ag 纳米粒子的团聚.在反应过程中，活性炭不仅能吸附污染物，而且还与Fe/Ag纳米粒子构成微电解结构，进而提高了处理效率.虽然上述两种方法提高了纳米铁的反应效率，但是往地下水中引入化学表面活性剂和重金属可能会造成潜在的污染风险.为了达到既能减少纳米铁的团聚、提高分散稳定性，又不造成二次污染的目的，采用生物表面活性剂对纳米铁进行改性.生物表面活性剂由于具有较强的分散性能，又容易被微生物降解，广泛应用在食品、化妆品、农业和石化等行业，但是将其应用在地下水污染修复中研究还比较少见.茶皂素是从油籽茶饼中提取出的产品，其基本结构是由糖体、有机酸和配基组成的，属于五环三萜类皂甙，其中甙元是β-香树素的衍生物，是一种天然表面活性剂.无患子果实的主要化学成分为无患子皂苷，为天然的非离子型表面活性剂.鼠李糖脂是一种生物型阴离子表面活性剂，目前研究最多的是从假单胞菌中提取，同时也是一种应用技术最为成熟、研究时间最长的生物表面活性剂.试验采用茶皂素、无患子、鼠李糖脂3种生物表面活性剂对纳米铁进行改性并附着在活性炭上，去除水中NO3--N.通过批试验、沉降试验、迁移试验分析其对纳米铁/炭复合材料的改性作用及对NO3--N去除效率的影响，为应用在地下水污染修复中提供新思路.2 材料与方法2.1 试剂与仪器七水合硫酸亚铁、无水乙醇、硝酸钠、氨基磺酸(天津市光复科技发展有限公司)，硼氢化钠、1，10-邻菲啰啉(成都市科龙化工试剂厂)，活性炭(重庆茂业化学试剂有限公司)，以上药品均为分析纯.石英砂(利源建材公司)，鼠李糖脂(大庆沃太斯化工有限公司)，茶皂素、无患子(西安嘉天生物科技有限公司)，高纯氮，试验用水为超纯水.紫外分光光度计(TU-1901，中国)、可见分光光度计(T6，中国)、扫描电镜(JSM-7500F，日本)、X射线衍射仪(DX-700，中国)、简易蠕动泵(AB08，中国)、水浴恒温振荡器(SHZ-82，中国)、酸度计(PHS-3C+，中国)、电动搅拌器(JJ-1B，中国).2.2 试验方法2.2.1 纳米铁/炭复合材料的制备试验采用液相还原法制备纳米铁，并将其负载在活性炭上构成纳米铁/炭复合材料.反应方程式如下：Fe(aq)2++ 2BH4(aq)- + 6H2O(l) →Fe(s)0↓ + B(OH)3(aq) + H2(g)↑具体操作为：量取140 mL除氧超纯水和66 mL无水乙醇，混合形成醇水体系并转移至三口烧瓶内，将烧瓶固定于电动搅拌器上，启动搅拌器并调节转速至500 r·min-1. 称取1.8 g硼氢化钠固体、5 g七水合硫酸亚铁.将七水合硫酸亚铁溶于醇水体系中，待完全溶解后，利用加料器以20 mL·min-1速度向烧瓶中匀速加入新配制的硼氢化钠溶液.搅拌约10 min 后，向烧瓶中倒入0.4 g活性炭后继续搅拌20 min，将制得的纳米铁/炭复合材料先用无水乙醇洗涤材料3次，再用脱氧去离子水洗涤2次后保存于无水乙醇中.所有容器、溶液在使用前均用氮气吹脱除氧，活性炭为经过研磨过筛后粒径为75 μm的颗粒状分析级煤质炭.2.2.2 改性纳米铁/炭复合材料的制备改性纳米铁/炭复合材料的制备则是在溶解七水合硫酸亚铁之前将生物表面活性剂先溶于醇水体系，其他步骤与纳米铁/炭的制备相同.2.2.3 纳米铁/炭去除水中硝酸盐批试验配制60 mg·L-1 NO3--N的硝酸钠溶液，移取200 mL该溶液至血清瓶，通氮气除氧10 min后，加入纳米铁/炭复合材料，密封血清瓶，置于水浴恒温震荡器，温度控制在25 ℃，利用医用注射器吸取5 mL反应液，经0.22 μm滤头过滤后保存，采用紫外分光光度法测定NO3--N的含量.选取纳米铁/炭投加量0.5 g、1.0 g、1.5 g、2.0 g来考查其投加量对NO3--N 去除效率的影响.选取鼠李糖脂、茶皂素、无患子的投加量分别为反应前材料投加总质量的0.1%、0.4%、0.7%、1.0%、1.3%来考查生物表面活性剂投加量对纳米铁/炭去除硝态氮的影响.2.2.4 纳米铁/炭沉降试验沉降试验是用来评估纳米铁/炭的稳定性.制备浓度为1 g·L-1的纳米铁/炭和3种改性纳米铁/炭溶液各200 mL.在室温下，以转速为500 r·min-1的搅拌速度搅拌均匀后静置，用紫外分光光度计每隔2 min测定1次悬浮液的吸光值(Jiemvarangkul et al.，2011)，做出吸光度(不同时间的吸光度A与初始吸光度A0的比值)随时间的变化曲线.用A/A0比值表示所制备材料的稳定性，A/A0比值越大，其悬浮液稳定性越强.2.2.5 纳米铁/炭迁移试验纳米铁/炭的迁移能力直接影响地下水反应带的修复效果，试验采用图 1所示的模型进行，用来研究表面活性剂对纳米铁/炭迁移性能的改变，选用的有机玻璃柱高30 cm，内径3 cm，柱两端设有布水板并衬有纱布，柱中填充材料为粒径0.5~1 mm、密度1.5 g·cm3-、孔隙度为0.48的石英砂.图 1迁移试验模型纳米铁浆液由蠕动泵迁移至玻璃柱下方进水口，从上方出水口迁移出，并收集出水样液.试验具体运行参数见表 1.表 1 模拟试验运行参数试验分别考察生物表面活性剂的种类和投加量对纳米铁/炭穿透率的影响.具体操作为：先往有机玻璃柱中自下而上注入超纯水，待出流口稳定后，注入纳米铁/炭浆液，注入完成后用超纯水冲洗，直到出流液中检测不到纳米铁为止，出流液每30 mL收集1次，采用邻菲啰啉分光光度法测定总铁浓度，计算纳米铁/炭中纳米铁出流总量与注入总量质量比，得出迁移率.3 结果3.1 纳米铁/炭投加量选取试验如图 2所示，随着纳米铁/炭投加量的增加，对NO3--N的去除效率逐渐提高.在反应40 min时，投加0.5 g纳米铁/炭的去除率为51.7%;投加1 g纳米铁/炭的去除率为93.3%;投加1.5 g纳米铁/炭的去除率为95.5%;投加2 g纳米铁/炭的去除率为1 00%.在不断搅拌的情况下，随着投加量增加，去除速率不断提高.选取1.5 g为纳米铁/炭的最佳投加量，以便更清楚地反应其去除规律.图 2不同投加量纳米铁/炭对硝态氮去除率的影响3.2 不同投加量生物表面活性剂对纳米铁/炭的改性作用如图 3a所示，随着鼠李糖脂的投加量增加，改性材料对NO3--N的去除效率先升高再降低.当投加量为0.7%时，反应10 min的去除效率就达到100%，此时去除效率最高，继续增加投加量，反而降低了纳米铁/炭的活性，可能原因是加入少量生物表面活性剂后，在纳米铁表面形成一层膜，阻隔了纳米铁团聚，减少了其氧化程度，从而增强了对NO3--N的去除效率;但是当表面活性剂的投加量继续增加，导致纳米铁表面的膜厚度增加，减小了传输电子的能力，降低了还原能力，最终减小了对NO3--N去除效率.图 3b中茶皂素与图 3c中无患子均出现类似的规律，分别在1.0%、0.7%时改性纳米铁/炭的去除NO3--N效率达到最高.图 3不同投加量生物表面活性剂对硝态氮去除率的影响3.3 4种纳米材料的去除效率选取鼠李糖脂、茶皂素、无患子的投加量依次为0.7%、1.0%、0.7%，4种纳米材料对硝态氮的去除效率对比见图 4.经过三种生物表面活性剂改性后的纳米铁/炭对硝态氮的去除效率明显提高，去除效果由高到底依次为鼠李糖脂、无患子、茶皂素，在10 min时去除率分别为100%、66.32%、59.77%.相比其余两种表面活性剂，由于鼠李糖脂纯度较高，并且在改性过程中产生大量泡沫，改性效果最好(苏燕等，2015).图 4 4种材料对硝态氮去除率的影响3.4 纳米铁/炭的表征及分析图 5为纳米铁/炭及3种改性纳米铁/炭的SEM表征图，片状结构为活性炭，吸附在表面的粒子为纳米铁.图 5a未改性纳米铁/炭中纳米铁粒子没有很好地附着在活性炭上，且团聚比较明显;图 5b中经过茶皂素改性的纳米铁/炭能够很好地附着在活性炭上，团聚现象明显改善，可清晰看到纳米铁颗粒;图 5c为经过鼠李糖脂改性过的纳米铁/炭，纳米铁的分散程度和在活性炭上的附着程度都是最好的，纳米铁粒径大致在60~100 nm;图 5d为无患子改性的纳米铁/炭，纳米铁能够很好地负载在炭上，但是团聚现象仍存在.图 5 4种材料的SEM表征图对4种材料也做了XRD表征，见图 6.在2θ为2 6.8°、44.8°处分别都有活性炭和零价铁的特征衍射峰，铁的特征峰对应晶格面(110)，说明结晶时沿一定方向生长.与纳米铁/炭的谱图相比，改性纳米铁/炭复合材料的XRD谱图中活性炭的特征峰强度接近纳米铁/炭的活性炭特征峰，但铁的特征峰没有纳米铁/炭的Fe衍射峰特征性强，这也从侧面验证了生物表面活性剂对纳米铁进行了包覆，才检测不出明显的Fe的特征衍射峰.图 6 4种材料的XRD图3.5 不同介质中纳米铁/炭的氧化试验表 2为不同纳米铁/炭材料在不同介质中存放一定时间，再投入到NO3--N溶液中反应2 h时的去除率.表 2 不同介质中不同纳米铁/炭材料的氧化试验当制备出的纳米铁/炭材料直接用于试验，反应2 h后可以完全去除水中的NO3--N，而暴露在空气中2 h后的去除率降低到14.16%，材料存放到第20 d已经完全失活，即使经过改性的纳米铁/炭在空气中也极易被氧化.在水中，纳米铁的氧化得到有效缓解，存放2 h 后纳米铁/炭的去除率降低到74.32%，存放30 d的去除率仍有34.67%.在乙醇中的抗氧化效果最为明显，存放2 h后的去除率高达96.54%，存放30 d，纳米铁/炭的去除率也能达到70.75%.同时发现，最初1 d内保存在各个介质中的改性纳米铁/炭反应活性高于未改性的纳米铁/炭，但在10 d到30 d内，反应活性反而低于未改性的纳米铁/炭.可能原因是，暴露在空气中时，尽管改性纳米铁/炭中表面活性剂对纳米铁形成一层保护膜，防止被氧化，但对于反应活性，起主导作用的仍是表面活性剂对纳米铁的分散作用，还原能力增强，从而越容易被氧化，去除速率降低也越快，但对比3种生物表面活性剂在乙醇中的氧化情况，发现分散性最好的鼠李糖脂改性纳米铁/炭的去除速率降低的最慢.可能原因是，对于存放在乙醇中的改性纳米铁/炭，影响反应活性的主导因素是纳米铁/炭之间的团聚作用，而不是氧化作用.鼠李糖脂对纳米铁/炭改性分散效果最好，从而反应活性要高于其余两种改性纳米铁/炭.图 7中a未改性纳米铁/炭材料在介质水中存放1 d的SEM表征图，纳米铁粒子团聚严重，影响负载效果.经过鼠李糖脂改性后的纳米铁/炭7b在介质水中存放1 d后纳米铁粒子分散较为明显，能够清晰看到活性炭上负载着纳米铁粒子，此时的去除率仍高于未改性的纳米铁/炭.图 7纳米铁材料在介质水中存放1d后的SEM表征图3.6 纳米铁/炭沉降试验纳米铁/炭的悬浮稳定性是由沉降试验来测定的，图 8为4种纳米铁/炭材料80 min内固体悬浮物的变化.图 8 4种材料沉降试验改性纳米铁/炭悬浮稳定性的平均值是纳米铁/炭的2倍，其中鼠李糖脂的改性作用最为明显.测定后期A/A0的比值有微弱的回升，可能原因是测定时与空气接触时间过久导致纳米铁被氧化，影响到吸光度的测定.3.7 纳米铁/炭迁移试验纳米铁在地下水中的迁移能力直接影响地下水中NO3--N污染修复效果，所以探究生物表面活性剂对纳米铁/炭迁移能力的改善也是有必要的.在试验过程中，纳米铁/炭和投加0.1%鼠李糖脂改性的纳米铁/碳在迁移过程中发生堵塞，图 9中，投加0.4%以上鼠李糖脂的纳米铁/炭在有机玻璃柱中的迁移率均在35%以上，而且在投加量为0.4%到1.3%范围内，随着鼠李糖脂投加量的增加，改性纳米铁/碳迁移效果越来越好.主要原因是，纳米铁是纳米级的，但活性炭不是纳米级的，形成的纳米铁/炭的迁移能力受到活性炭的影响而降低.生物表面活性剂除了对纳米铁改性外，同样对活性炭进行了改性，减小了纳米铁/炭的粒径，从而有利于提高迁移能力.图 10中，当茶皂素、无患子、鼠李糖脂的投加量分别为1.0%、0.7%、0.7%时，经过无患子改性后的纳米铁/炭迁移效果最佳.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

浅论地下水中的氮污染

［要］近几十年随着工农业生产的发展，摘农村、城市的地下都存在着不同程度的氮污染问
题，下水逐渐成为氮元素的 “ 地储存库 ” 。而含水层对氮的自净能力极为有限，且氮对地下水的污染具
有后遗效应［，使得氮污染对地下水水环境的危害重大。论述地下水中氮的来源，氮污染的危害、途１］径，影响其迁移的因素及其循环转化机理，并提出防治对策。
ｅｅｎ．Ｂｕｈｔｒｂａｉｇｓｒｔｍａｒａｉｔｔｏｏｉｒｇｎｐｒｆａｉｎ，ｈｉｏｅｌｍｅｔｔｔｅｗａｅ－ｅｒｎｔａｕｈｓａｇｅｔｌｍｉｉｎｆｒｎｔｏｅｕｉｃｔａｉｏｔｅｎｔｇｎｒｌｓｓｅｆｃｏｇｏｎｗａｅｏｌｔｎ，ＳｈｉｏｅｏｌｔｏｒａａｍｆｌｏｇｏｎｗａｅｎｉｏｅｆｅｔｔｒｕｄｔｒｐｌｕｉｏＯｔｅｎｔｇｎｐｌｉｎｉｇｅｔｈｒｕｒｕｄｔｒｅｖ — ｒｕｓｔｒｎｅｔＴｈｓａｔｌｄｓｕｓｓｓｕｃｓｏｉｏｅｏｍｎ．ｉｒｉｅｉｃｓｅｏｒｅｆｎｔｇｎ，ｈｒ，ａｐｏｃｎｎｌｅｃｆｎｔｏｅｏｌ — ｃｒａｍｐｒａｈａｄｉｆｕｎｅｏｉｒｇｎｐｉｕｔｎ，ｉｓｍｏｅｎａｔｒｎｈｃａｉｍｆｃｒｌｒｎｆｒｔｎｉｏｔｖｍｅｔｆｃｏｓａｄｔｅｍｅｈｎｓｏｉｅｔａｓｏｍａｉ，ｐｔｏｗａｄｓｍｅｃｕｔｒｃｏｕｓｆｒｒｏｏｎｅ —

新疆塔城地区大气污染物浓度周期分布趋势探究

染区，PM,。处在二级良性区域内；1 月、2 月和 1 2 月是二氧化硫和 PM10的三级轻度污染区〇不管是在季度中，还是月中，影响塔城地区 PM 空气质量的首要污染物均为丨0 ,并且浓度在3 月有反弹;一年中6 、
7 月中，三种污染物的浓度最低，空气质量相对最好，2 月、1 2 月和 1
很大的联系，不光是这些直接因素，还与风动的频率和大气稳定性以及降水多少有关，根据相关的数据报到，新疆塔城地区的大气稳定性，在第一季度和第四季度最高，此时逆温层极易形成并
月中，三种污染物浓度最高，空气质量最差。以上这些特性，它既有它客观存在的一些原因，也有人为造成的相关因素，如果我们能最大限度地控制人为造成的严重污染，同时掌握影响空气污染的客观因素，
且会累积厚度，在厚度达到一定的量后不易被破坏，而且这两个就能有效的治理污染，还大家一^洁净的蓝天。
季度的阴天多，没有风的天气多，这样会导致大气降水对大气污染物的清洗率低，在第二季度和第三季度时空气层的对流增多，这时逆温层会被破坏且消散，风静的时候少，这些自然因素也是导致一四季度污染浓度高，二、三季度污染程度低的原因。
2 污染物浓度变化
塔城地区的 PMia第一季度的平均值为0.254mg/m 3,二氧化硫平均值为 0.195 mg/m3,二氧化氮均值为 0.0745 mg/m3,所以塔城地区的主要污染物就是PMl〇5它的 A PI值高于其他两种主要污染物，按照国家标准污染级数来确定，在第一季度内 PM,。在三级
在春夏二氧化硫的浓度比二氧化氮的浓度低，在冬季时，大气相控

西辽河平原浅层地下水中“三氮”分布特征及健康风险评价

西辽河平原浅层地下水中“三氮”分布特征及健康风险评价李丽君;李旭光
【期刊名称】《地质与资源》
【年(卷),期】2024(33)1
【摘要】通过测试地下水样品中“三氮”含量,采用非致癌风险评价模型进行健康风险评价.结果表明,与《地下水质量标准》(GB14848-2017)限值对比,硝酸盐氮超标率8%,主要分布在研究区东南部及西南部区域;氨氮超标率10%,主要分布在中部及南部区域.地下水中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质占比83%;Ⅳ及Ⅴ类水水质占比17%.地下水样品中“三氮”总非致癌风险指数及总致癌性风险指数均低于美国环境保护署推荐的健康风险评价标准.整体上研究区“三氮”污染程度相对较轻,“三氮”污染区域主要分布于人类活动密集地区.健康风险评价可为地区地下水中“三氮”污染监控和治理提供技术参考.
【总页数】8页(P90-97)
【作者】李丽君;李旭光
【作者单位】中国地质调查局沈阳地质调查中心
【正文语种】中文
【中图分类】P641.3
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物的污染特征及健康风险评价4.安徽淮北平原浅层地下水中氟的分布特征及影响因素分析5.华北平原典型山前冲洪积扇高硝态氮地下水分布特征及健康风险评价
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塔城盆地地下水“三氮”污染特征及成因吕晓立;刘景涛;周冰;朱亮【摘要】地下水氮元素污染是一个全球性的环境问题,其来源和迁移转化特征是国内外研究的热点.文章以新疆塔城盆地80组地下水样品水化学组分测试结果为依据,研究塔城盆地地下水“三氮”污染特征.结果表明:塔城盆地地下水质量总体较好;对比2017年发布的地下水质量标准,深层承压水“三氮”均未超标;浅层地下水“三氮”污染较轻,“三氮”超标点零星分布于地下水的中下游冲洪积平原区,其中,NO3-N超标率最高,超标率为8.8％;NO2-N和NH4-N次之,超标率均为1.3％.沿着地下水流向,从山区到盆地中央的平原区,地下水污染逐渐变重.“三氮”重污染点主要分布在塔城市、额敏县及其周边地区.区内地下水污染点的分布与工矿企业污染源、污水处理厂、垃圾填埋场等大型污染源的分布具有一定的相关性.城市化进程中,生活污水的不合理排放是塔城盆地“三氮”污染的主要来源,而通过排污河流下渗是研究区地下水“三氮”污染的重要途径;氧化还原条件、pH值、包气带岩性结构、补径排条件等是“三氮”迁移转化及其空间分布的主要影响因素.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2019(046)002【总页数】9页(P42-50)【关键词】塔城盆地;地下水;硝态氮;亚硝态氮;氨氮;氮元素污染【作者】吕晓立;刘景涛;周冰;朱亮【作者单位】中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄 050061;中国地质调查局地下水污染机理与修复重点实验室,河北石家庄 050061;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄 050061;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄 050061;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄 050061【正文语种】中文【中图分类】X523随着经济的发展，我国地下水中的氨氮(NH4-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)和硝酸盐氮(NO3-N)污染问题已经十分严重[1-2]。

通常，NO3-N是地下水中的主要氮污染物，NO2-N和NH4-N是微量污染组分。

但NO2-N由于其化学性质及环境毒性大,常被作为重要的氮污染标志。

水体中氨氮超标，可以引起胃炎、痢疾和传播性疾病；硝酸盐和亚硝酸盐能在各种含氮有机化合物作用下，形成稳定的、致癌和致突变性的N-亚硝基胺和亚硝基酰胺的各种N-亚硝基族化合物，可诱发高铁红蛋白症、消化系统等疾病，对人体危害严重。

地下水中的“三氮”往往来源于表层污染源的入渗，可分为工业污水入渗、农业灌溉水(又可分为化肥和有机肥)以及生活污水入渗。

在城市市区及周边，由于工业、生活和农业污染源同时存在，使得地下水中“三氮”的来源十分复杂[3-4]。

地表各种来源的“三氮”在经过包气带入渗进入饱水带的过程中，经历了复杂的迁移转化过程。

地下水中“三氮”污染程度，不仅决定于污染源的强度，而且与包气带的物质组成、厚度、年降水量等因素密切相关。

地下水氮元素污染是一个全球性的环境问题，其来源和迁移转化特征是国内外研究的热点。

近年来，研究者针对该问题开展了大量的研究工作。

Denk等[5]研究表明地下水氮污染是由农业活动和生活污染所致，城市化进程中，随着人口密度的加大，工业废水、生活污水以及农业氮肥的过量施用，地下水中氮污染问题日益加重。

Lockhart等[6]研究标明不同的土地利用类型是地下水氮污染的重要影响因素。

新疆作为生态脆弱区，其地下水“三氮”污染的研究程度还比较低，所以本文以新疆塔城盆地为研究区，在对塔城盆地地下水中“三氮”含量和包气带组成、地下水位埋深、氧化还原条件进行综合分析基础上，提出了塔城盆地地下水中“三氮”的主要来源及污染程度。

研究成果可以为塔城盆地地下水氮污染的防控提供依据，也为我国其他城市地下水“三氮”污染的来源分析提供借鉴。

1 材料与研究方法1.1 研究区水文地质概况塔城盆地位于新疆西北部，盆地自东北向西南倾斜，盆地边缘的山前地貌由互相毗邻的洪积扇组成(图1～2)。

地貌类型以平原为主，中心是库鲁斯台大草原。

塔城盆地属内陆中温带干旱和半干旱气候区，多年平均气温6.5 ℃。

多年平均降水量300 mm，集中在7—9月份，多年平均蒸发量为1 600 mm。

盆地内有大小河流共58条，水量充沛，汇向盆地中心的额敏河。

河流的动态类型为雪水型，春洪径流量约占年总流量的50 %。

图1 研究区地下水采样点位置及“三氮”含量分布图Fig.1 Distribution of nitrogen pollution in groundwater in the study area1—地下水“三氮”未超标点； 2—地下水硝酸盐氮超标点； 3—地下水氨氮和亚硝酸盐氮同时超标点；4—承压水“三氮”超标点；5—地表水总氮未超标点；6—地表水氨氮未超标点；7—地表水氨氮和亚硝酸盐氮同时超标点；8—污水处理厂；9—垃圾填埋场；10—农业污染源；11—基岩裂隙水；12—第四系孔隙水；13—城市；14—地表水系；15—地下水流向；16—研究区边界塔城盆地为新生代断陷盆地，第四纪以来堆积了厚达几十到250 m的卵石、砾石、砂和土层，组成从四周向盆地中部分布的含水层。

塔城盆地为水量充沛的地下水闭流盆地，盆地由山区、洪积平原、冲积平原三大水文地质单元组成。

山区是盆地地下水的补给区，洪积平原是盆地地下水的补给—径流区，冲积平原是盆地地下水的汇聚—排泄区。

盆地内地下水从山前洪积平原单一的砂砾石潜水向盆地中心过渡为多层结构的潜水及承压水；含水层结构由简单到复杂，颗粒由粗到细，埋藏深度由深到浅以至溢出地表。

额敏河纵贯盆地中部，对盆地地下水起着总排泄作用。

大气降水、山区河床地下潜流的侧向补给、河流及渠道入渗补给是盆地平原区地下水的主要补给来源，人工开采以及额敏河的排泄和蒸发是地下水的主要排泄方式。

图2 研究区水文地质剖面示意图Fig.2 Hydrogeological profile of the study area1.2 样品采集与分析1.2.1 样品采集根据研究区水文地质条件、土地利用类型以及污水处理厂、固体废弃物等潜在污染源分布特征，设计取样点布设。

在地表水上游地区(出山口附近)以及下游溢出带布设地表水取样点，控制地下水的“进口”和“出口”。

针对大型污染源，在其附近加密布设取样点。

2015年7—8月在研究区采集地下水和地表水样品共计90组(图1)。

其中，地下水样品80组，地表水样品10组。

地下水样品取自民井和农业灌溉井，采样井井深3～180 m，地下水水位埋深0.5～120 m。

采样设备主要有离心泵和潜水泵，采样前对采样井进行抽水清洗，等到排出水量大于井孔储水量的3倍，并且水温、电导率、pH、氧化还原电位、溶解氧等现场测试指标稳定后再进行采样，确保采集的样品具有代表性。

当测试项目为可挥发性物质时，在潜水泵或离心泵排水管上接中国地质科学院水文地质环境地质研究所自主研发的压力阀取样器[7]进行采样。

压力阀取样器的目的是使抽上来的地下水保持足够的压力，使挥发性物质仍溶解在水中，消除排水管路中的气泡，防止通过潜水泵提升至地面的地下水因泄压而使挥发性物质(如有机物、氨氮等)逸出，影响测试结果。

取样时，调节出水口阀门，使管内压强保持在0.25 MPa，并保证管内无气泡后，小流量接取水样。

当采样井中没有水泵时，采用中国地质科学院水文地质环境地质研究所自主研发的“水斗定深取样器”，通过人工提水方式在微扰动的情况下，将井下目标深度的地下水直接密封后采出地面。

所用采样瓶为2.5 L 的高密度聚乙烯塑料瓶，用于测量无机组分。

取样后，贴标签并用美国Parafilm封口膜密封避光保存；有机样品4 ℃低温保存，7日内送达实验室测试。

1.2.2 样品分析样品均在自然资源部地下水矿泉水及环境监测中心测定，执行标准参照GB/T 8538-95[8]。

利用DX-120型离子色谱仪和ICP-AES分别对阴、阳离子进行测定；用纳氏试剂比色法对进行测定，用紫外分光光度法对进行测定，用ā-萘胺分光光度法对进行测定。

溶解性总固体等于八大离子的质量浓度总和；pH值用电位法测定；电导率用电导仪测定。

现场测试指标酸碱度、氧化还原电位、溶解氧、电导率等采用德国制造的多功能便携式测试仪Multi-340i/SET测定。

1.2.3 样品质量控制样品质量通过实验室空白样、野外空白样、平行密码样、空白加标样进行控制。

测定结果显示，实验室空白样和野外空白样的各项数据均低于检出限，平行密码样与其原样测定结果误差在5 %以内。

代用品回收率满足精度要求；实验室加标、基质加标、基质加标平行样均达到实验室精度要求。

1.2.4 数据分析利用SPSS 软件对样品测试数据进行统计和相关性分析，利用MapGIS软件绘制“三氮”含量分布图，对研究区“三氮”的时空分布特征进行研究。

2 结果与讨论2.1 地下水和地表水“三氮”分布特征2.1.1 地表水质量评价本次研究取得地表水样品10组，其中针对污染源取得4组(表1)。

根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)[9] 中各项指标的标准限值和地表水单指标最大类别评价方法，选取溶解性总固体、总硬度、COD等17项无机指标对地表水进行质量评价，结果见表1。

取自不同河流上游的6组区域地表水样品“三氮”均未超出三类水标准限值，表明塔城盆地山区地表水体质量总体良好。

4组污染水样分别取自研究区不同的污染水处理厂排污沟渠、额敏河中下游牲畜粪便排污沟、铁厂沟呼尔台河污水沟等地，调查发现此类地表水体均浑浊，黑色或黄色，并有恶臭。

测试结果表明：针对污染源的4组地表水样品中氨氮含量均超出了地表水Ⅲ类水质量标准限值(1 mg/L)，IV类水及V类水分别占25 %和75 %，地下水质量的主要影响指标为氨氮、溶解性总固体、总硬度、耗氧量、硫酸盐和氯离子等。

表1 地表水质量评价结果Table 1 Water quality evaluation of surface water样品数量(组)I类水比例/%Ⅱ类水比例/%Ⅲ类水比例/%Ⅳ类水比例/%Ⅴ类水比例/%超标组分上游样品616.783.3NDNDND\<FounderNode name="BH"value="DW"/>排污沟渠4NDNDND2575COD、SO2+4、NH4-N、TDS、总硬度、Cl-注:标准值为《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)[7]规定的限值；ND表示未检出,计算时ND作零处理。

2.1.2 地下水“三氮”污染特征研究区80组地下水样品水化学组分测试结果(表2)表明:塔城盆地地下水“三氮”中NO3-N检出率最高，为100 %；其次为NO2-N，检出率为55 %；NH4-N最低，检出率为8.8 %。