地下水硝酸盐污染研究综述_陈建耀

第25卷第1期206年l月地理科学进展PROGRESSINGEOGRAPHYV`)1.25,No.Jan.,2006地下水硝酸盐污染研究综述陈建耀,王亚,张洪波,赵新峰(`!’一士J大学地理科学’。规戈`J学院,J’`州510275)摘要:地卜水为重要的资源,一以受污染,将难以史新与恢复近年来,地下水硝酸盐污染问题正日益受到国内外研究者的关注_关于这方面的研究主要在以下方面:地卜水硝酸盐的转化过程与机理;地下水硝酸盐污染的来源以及避免污染的方法措施;地下水硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的确定方法;如何减少或者除去地下水中的硝酸盐沙少外还有一此地「水硝酸污染与人体健康的研究等。在综述有关文献的基础上,提出未来地下水硝酸盐污染的泣个力一向:水与硝酸盐运移的藕合;界面过程;人文影响与全球角度,关键词:地厂水;人类活动;硝酸污染中图分类号:P342:x144地下水历来为重要的供水水源,尤其在战争、地震、火灾、污染物质泄漏等突发事件时,其战略意义更为突出。由于含水层自身具有的白然净化能力,如造成2005年底松花江污染事件的苯在含水层中可降解为coZ,据此可降低污水处理成本,同时减缓突发事件造成的冲击)在城市化发达的地区,如珠三角、长三角及京津唐地区,地下水的这种战略储备与供水能力应该得到高度重视。另一方面,由于地下水本身循环更新慢,一旦受到某些物质污染则难以处理,硝酸盐即为其中一种。硝酸盐污染问题由于与人类健康和生态系统密切相关,正日益受到人们广泛的关注_如饮用超过45mgN03l/的水容易得高铁血红蛋自症(Methe-moglobinemia)和癌症等。国际上近十年在这一研究方面被http:/elsevier·lib.tsinghua·edu.e可收录的英文论文约有348篇,其中关于地下水硝酸盐转化过程与机理的有131篇,关于地下水硝酸盐污染来源和形式的有114篇,防止污染的措施有38篇,关于如何去除地下水硝酸盐的有4篇,关于地下水硝酸盐污染和人体健康的有18篇,关于确定地下水硝酸盐污染含量的有38篇〔〕国内关于这一研究方面的论文约有94篇。国内的研究除了主要涉及以上方面外,还涉及到地下水中硝酸盐类的用处;地下水对硝酸盐向海洋输送通量等。下面主要就地下水硝酸盐污染近十多年的研究作一较为全面的综述地下水硝酸盐转化过程与机理氮在地下水中循环,将会经历以下的转化过程:矿化一吸附过程,土壤有机N向NH犷转收稿日期:205一06;修订日期:2005一2.基金项目:本研究得到国家自然科学基金(40571027),“985工程”GIS与遥感的地学应用科技创新平台(项目编码10520320040006)及留学回国人员科研启动基金资助.作者简介:陈建耀(一966一),教授,博导,ehenjyao@nlail.sy、,,.edt,刀n1期陈建耀等:地下水硝酸盐污染研究综述35化并为植物吸收;固化过程,化合的和非化合的NZ被植物所固化;硝化过程,微生物将氨盐基氧化成NO犷,进而氧化成NO3一;反硝化过程,化合的N以气态的N(NZ、NZO、NO、NOZ)返回大气层中l[]。其不同形态的转化如图1所示。挥发O一/ON|斗!咭N有机氮挥发NH了地表少硝化NHI+一叫一岛I二厂一}植物吸收耕作层上包气带左次次毕壁翌气亘困反硝化}—一争气态氮含水层氮72|一,l甲机7丈洲一川、针不乙吸一吸了了7了27了7/尸/277L/7夕夕//了///.///////////////////////隔水层图l氮的形态及转化途径示意图仪Fig.1SehemeofrnitorgeneyeleandtarnsofmrationofvairedNof爪一s,adaptedofrmthedoeumentl2]通常情况下的反硝化作用可表示如下:SC+4HNO,一+ZHZO=2N2+4HCO3一+〔:O:(l)[3]如果发生了硝酸盐的异化还原反应(Dissimilato叮nitrat〔:erduetion),则会生成NH4+一N(以甲醇为例),反应如下:N03一+HZO+ZCHZO二NH4++ZHCO3一(2)川氮在饱和土壤层中迁移转化特征的研究表明,氮主要以硝酸根的形式污染地下水,其循环迁移与地下水运动密不可分。影响土壤中氮迁移转化的主要因素是土质与土壤水分队土壤温度、透气性、土壤pH值等通过影响土壤中的微生物而影响氮的迁移转化。iLnn和Doarn发现当土壤水饱和率为60%时,好氧微生物过程最活跃;超过80%时,厌氧过程变得更为显著,如反硝化作用阎。当pH值增大时,土壤有机体主要吸附NH犷一;N而当pH值降低时,它主要吸附硝酸盐。这与普通高等植物不同6l[。tSanfodr和Smihtd(1972)利用土壤中的碳氮比C:N来估算氮的总储量门。在迁移转化环境条件相同的情况下,随着土壤颗粒中粘粒含量的增