氮肥对地下水中氮迁转机理研究

第32卷第2期2015年2月长江科学院院报JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteVo1．32No．2Feb．2015DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2015．02．006氮肥对地下水中氮迁转机理研究陈建平，丁际豫。，吴子杰(1．辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁阜新123000；2．中国科学院大学水系统安全研究中心，北京100049；3．丹东港集团有限公司，辽宁丹东118000；4．辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100)摘要：为研究地下水中“三氮”迁移转化的主要影响因子，以江西省泰和县境内的千烟洲试验站为研究对象，根据研究需要进行了实验区域的划定，对研究区域的地下水位、“三氮”、铁、锰和pH值进行了长期的监测，通过数据整理、作图分析后，利用SPSS软件对“三氮”、总铁、可滤态锰和pH值的相关性进行分析。结果表明：研究区地下水已经受到了农业氮面源污染的影响；地下水中铁、锰具有显著的伴生性；铵态氮和亚硝酸盐态氮与铁、锰存在显著的正相关。总铁、可滤态锰、pH值、温度和降雨是地下水中“三氮”迁移转化的主要影响因子。通过“三氮”迁移转化影响因子的分析，可为农业氮面源污染的防治提供一定的理论基础。关键词：地下水；污染；“三氮”迁移；影响因子；监测中图分类号：X523文献标志码：A文章编号：100l一5485(2015)02—0024—06当前，世界范围内严重的农业氮污染对区域生态环境和人类健康形成严重的威胁。在欧洲和美国等发达国家，由于农业造成的地下水面源污染也是普遍存在的⋯。从全球范围来看，30％～50％的地球表面已受到污染，农业污染引起14400亿m。耕地不同程度退化J。据调查，我国532条河流中，82％不同程度地受到氮污染J，这些氮主要来自于农业污染，受污染的地表水进入到浅层地下水中，进而影响这个地下水系统。因此，研究氮肥在浅层地下水中迁移转化机理具有重要的现实意义。1研究区概况1．1自然地理条件千烟洲试验站位于江西省吉安市泰和县境内，北纬26。4448”，东经115。0413”，面~,204．17hm。该试验区由3个封闭良好的小流域和81个红壤小山丘组成，海拔60～1151TI左右，相对高差20～50m，属吉泰盆地典型红壤丘陵区。研究区地形起伏，下垫面的坡度为2．8。～13．5。，由白垩系红色一紫红色砾岩、砂岩和泥岩组成，该区风化层一般厚度为3O～50am，主要土壤类型为红壤土、水稻土、潮土、草甸土等。吉泰盆地由7种沉积体类型组成，包括：冲击扇沉积体、辫状河沉积体、滨湖沉积体、浅湖沉积体、深湖沉积体、湖三角洲沉积体和残湖一沼泽沉积体，7种沉积体类型分布在整个吉泰盆地，厚度分布也不均匀。对研究区域的地质条件进行钻井勘察，221TI钻井深度下显示研究区域内的地质结构主要可以划分为4层。第1层为表土层，厚约2．3～2．5rn，以亚黏土和亚砂土为主，主要是红色和棕黄色的水稻土；第2层为砂层，厚约0．51TI，以粗砂土和砂砾为主，渗透系数较大；第3层为砾石层，厚约3．5m，以鹅卵石为主，局部混有红泥；第4层为基岩，厚约17ITI，以白垩纪红色砂岩为主J。研究区属于长江鄱阳湖水系流域二级支流架竹河的流域范围，架竹河流域面积77km。，多年平均流量1．78ITI／s，年径流量为5．609×10m，干流长18km，落差95in，千烟洲位于架竹河流域的中下游，占架竹河流域面积的3．26％LsJ。监测区面积26余公顷(400多亩)，地势较为平坦，相对高差1～6in，属山体与河流间的冲积平原地貌。区内的土地有不同的利用类型(见图1)。研究区地势西南高，东北低，架竹河自东南向西北流。南侧和西侧均为山体，地下水从山前向河流补给。1．2氮肥施加量研究区内的水稻种植区一年两季水稻，共施肥收稿日期：2013—10—05：修回日期：2013—11—05基金项目：国家重点基础研究发展计划“973”项目(2010CB428801)作者简介：陈建平(1972一)，男，山西保德人，副教授，博士，主要从事地质工程、环境工程等方面的教学与科研工作，(电话)13804181164(电子信箱)chenjianp123000@163．com。通讯作者：丁际豫(1988一)，女，河南巩义人，助理工程师，硕士，主要从事环境工程、地下水环境等方面的研究工作，(电话)15841830520(电信箱)dingjiyu@126．corn。第2期陈建平等氮肥对地下水中氮迁转机理研究图1研究区监测点分布情况Fig．1Distributionofmonitoringpointsinthestudyarea2次，橘园种植区和油茶树种植区1年施肥1次，施肥时间和施肥量如表1所示。表1农业施肥情况统计TabIe1S