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长春市地下水中氮污染分析
发布时间:2012年08月21日  浏览次数:1349 次

  长春市地下水中氮污染分析

 要:通过对长春市地下水中“三氮污染状况的分析 ,发现硝酸盐是地下水中的主要氮污染物。分析地下水中硝酸盐氮的来源。讨论了人类开采地下水和施放 ,环境物质对地下水中氮聚集的影响。市区的硝酸盐氮污染的强度远远大于人类活动较弱的地区。

  3 质量浓度与硬度变化趋势表明:氮污染与硬度等指标值升高有一定的联系 ,但在不同的水文地球化学环境中 ,在迁移和转化等方面又有着自己的特性。关键词:地下水污染;人类活动;硝酸盐氮长春市位于我国东北松辽平原的腹地。市区内南湖和伊通河是长春市内最大的地表水体 ,伊通河一级阶地是由全新统性粘土和沙砾石组成的二元结构 ,河流西岸 ,包气带的岩性以黄土亚粘土、粘土为主。这种包气带结构和岩性有利于地下水的补给 ,但其防污性能却相对较差。市区内有 2条主要的断裂带 ,其中南湖兴隆沟断裂带是区内最大的一条断裂带 ,富水性一般为 5001000m3/d。该断裂带对长春市地下水的运移起重要的控制作用。地下水是长春市供水水源 ,水资源量的不足 ,地下水化学环境的恶化进一步加剧了水资源的危机。含氮化合物水的形成是与地下水污染有关的最典型、最具有地球化学和生态学意义的课题。

    1地下水氮污染状况2005年、 2006年、 2007年连续 3年对长春市 77个地下水井的检测资料显示 ,三氮的检出率都达到 100%。具体统计结果如表 1所示。表 1 长春市地下水中的“三氮情况统计结果时间检点硝酸盐氮亚硝酸盐氮  检出范围超标率 /% 主要超标点检出范围超标率 /% 主要超标点检出范围超标率 /% 主要超标点2005 77 2 . 4049 . 97 13 . 4红咀子村、航空二学院、金融堡、大房身0 . 001—0 . 345 3 . 7泉眼屯、自由大桥、省宾馆2006 77 1 . 4948 . 71 14 . 9宏明村、西田家油坊、自由大桥0 . 002—0 . 324 4 . 9伊通河赛得大桥、朝阳沟劳教所、南湖大桥3年间“三氮的检出率为 100% ,硝酸盐氮和氨氮的超标率都维持在较高水平。从 2005年的调查数据中可知 ,符合《中华人民共和国国家标准地下水质量标准(见表 2)所规定的二类水质标准的水点 (2 . 05 . 0mg/L) 22 . 1%和三类的 (5 . 020 . 0mg/L) 35 . 7% ,一类水点共11个占总数的 16 . 7% ,而检出质量浓度超出 30mg/L的水点主要是航空二学院 ,金融堡和大房身等 ,最高达到 49 . 97mg/L。亚硝酸盐氮的检出范围在 0 .0010 . 345mg/L之间 ,符合一类水质 (0 . 001mg/L)的水点有 34 ,占总数的 49 . 4% ,二类水点占24% ,而大于 0 . 1mg/L的水点集中在泉眼屯、三家子、南湖大桥等处 ,质量浓度都大于 0 . 2mg/L,最高值达到 0 . 345mg/L,出现在南湖大桥点处。氨氮的含量普遍较高 ,没有符合国家标准的一类二类水体 ,而三类水体共有 22个水点 , 26 . 8% ,三类水点占30%。其余为五类和劣五类水体 , 其中大于1 . 0mg/L的水点共 9 ,大房身水点的氨氮含量达 1 . 371mg/L。表 2 中华人民共和国国家标准地下水质量标准 (部分)

类别       项目  标准值  

Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类硝酸盐 ( N)mg/L亚硝酸盐 ( N)mg/L氨氮

2006年检出硝酸盐氮质量浓度小于 2mg/L的水点占 23%,大部分水点在 520mg/L 之间 ,50 . 81% , 2030mg/L的水点占 12 . 8%30mg/L以上的占 14 . 9%。质量浓度分布呈岛状、点状分布 ,大于 30mg/L的水点是宏明村 ,西田家油坊 ,自由大桥等处 ,最大含量 48 . 71mg/L。亚硝酸盐氮的检处质量浓度在 0 . 002mg/L 0 . 324mg/L之间 ,质量浓度在 0 . 21 . 00mg/L范围内 ,占全部水样的85 . 4% ,属于四类水体 ,最高质量浓度出现在伊通河赛得大桥附近 ,达到 0 . 935mg/L。氨氮的检出最低质量浓度为 0 . 019g/ l,最高为 0 . 935mg/L。二类水占总数的 6% ,三类水点占 24% ,其余大部分水点的质量浓度在 0 . 5mg/L 附近 , 0 . 5mg/L 的占29 . 4%2007年“三氮的检出最低限和最高限都比往年同期略有提高 ,从超标率也可以看出 ,“三氮的超标率呈现逐年上升趋势。其中 ,硝酸盐氮的质量浓度达到一类水质标准的占 20% , 2006 (23% )有所下降。质量浓度超过 20mg/L的水点较2006年有所上升 ,占总数的 17%。亚硝酸盐氮的质量浓度分布情况和以往相近 ,只有个别点位的质量浓度略有升高 ,如检出最高的南湖大桥处水点质量为 0 . 423mg/L,2006年的 0 . 324mg/L增长了23 . 4%2007年氨氮的最低检出质量浓度比以往增高很多 ,达到 0 . 091mg/L,另外 ,大桥附近的“三氮的含量都很高 ,尤其硝酸盐氮的含量达到了50 . 18mg/L2 氮污染来源长春市地下水中氮污染来源主要有:氮肥的使用、工业污水、垃圾堆放场、人畜粪便等,天然有机氮或腐植质的降解和硝化为地下水中硝酸盐的潜在来源。省宾馆位于长春中心的人民广场旁 ,正好位于年2007 3年的硝酸盐氮的质量浓度为 4550 . 18mg/L,说明此处质量浓度高的原因是周围地下水补给造成。红咀子村、金融堡、宏明村、大三家子等 4 ,是长春市郊农作物的种植区 ,种植大量的玉米和农田。

随着近些年来 ,含氮化肥的使用和雨水的冲刷 ,加速了土壤有机氮的矿化 ,形成的硝酸盐渗入该地区地下水中。该处居住区内分布着一些露天厕所 ,粪便也常年没有及时抽取 ,也导致了氮的含量较高。垃圾堆放场的渗滤液也是氮污染的一个重要来源 ,对堆放场周围地下水的含氮化合物测试结果表明 ,离垃圾堆放场距离越远 ,水中的 NH4+ NO-3质量浓度越小。泉眼屯水点有垃圾堆放场,面积较大 ,所以垃圾渗滤液是造成该处氮污染严重的根本原因。

3 氮污染原因分析

3 . 1 三氮的自然特性氮的天然化合物溶解度大 ,地下水中不存在可以使 NO-3 NO2- NH4+沉淀为固相的阳离子和阴离子 ,所以当有外来补充时,这些化合物可以不受任何阻碍地增加其在地下水中的含量。同时相应于地下水中已有的氧化还原条件 ,氮具有转变其自身迁移的能力。因此 ,在地下水中迁移的氮不受 Eh -pH的限制 ,当地下水的 Eh - pH状态改变时 ,氮可由一种溶解性好的迁移形式转变为另一种溶解性也不差的形式 ,并继续在水中聚集。

3 . 2 人类活动的影响地下水污染是由于人类活动改变了地下水的地球化学环境并相应改变了其中化学元素的特性导致的。大量抽取地下水不但使包气带加厚 ,而且改变了地下水的天然循环方式 ,不同程度地导致了系统外流水受到限制和地下水的再循环;人类施放的环境物质使地下水直接接受到了污染质 ,且在一定程度上改变了原来的氧化还原环境。近几年来 ,长春市人民广场、贾家洼子的水源地井已经停用 ,但几个工业集中用水区又出现地下水9 5    ,:长春市地下水中氮污染分析水位降落漏斗 ,其开采量达每天 5 × 104m3/d。漏斗中心在人民广场。随着此地区井的停用 ,人民广场降落漏斗的封闭面积和中心水位埋深在不断地减小。地下水水位降落漏斗的形成使一定范围的包气带加厚 ,且使其处于氧化环境。包气带是污染溶液下渗的必由之路 ,地下水位下降 ,污染质入渗途径加长 ,更利于入渗过程中各化学交替转化和生物分解作用的进行。如省宾馆水点中氨含量明显增高 ,超采地下水形成降落漏斗 ,使包气带不断加厚 ,而加速了硝化作用 ,引起地下水中 NO-3 含量的升高。长春市东部及西南部地区同处于强烈的地下水交替带 ,地下水化学成分及含量从历史资料来看无明显变化。在市区的污灌区 ,地下水受到了不同程度的污染 ,水中主要离子及其它有害成分含量均有明显增加。灌溉和施肥管理不善是造成许多含水层地下水污染的原因 ,其原因是天然脱硝化作用速度滞后于地下水中 NO-3 含量的增长速度。3 . 3 NO-3 质量浓度变化与硬度等指标值变化的关系通过对 20002007年间水化学分析资料的关联分析 ,发现地下水中NO-3 Cl- T DS S O42 -和硬度的联系密切。NO-3 与总硬度的高值区分布相类似 ,而且二者的变化趋势也有着相同的特点3 随时间的变化

3 的质量浓度总体呈现上升趋势 ,但是由于受人类活动影响程度的不同,而呈现出不同的上升幅度。位于市区的省宾馆和南湖大桥 ,由于受人类活动影响较大 ,地下水中的NO-3 质量浓度上升明显 ,特别是位于地下水降落漏斗中心附近的圣宾馆 ,地下水中 NO-3 质量浓度上升趋势最为明显。远离市区的泉眼屯地区地下水中NO-3 质量浓度仅有微弱上升趋势。另外 ,从图 2和图 3中可以看出: NO-3 质量浓度和硬度升高趋势基本一致。但是自由大桥附近地下水中 NO-3 质量浓度和硬度在后期的变化趋势是不同的 ,又说明两者在地下水中的聚集具有一定的差异。两者间的差异可从以下

2方面解释:

(1)所处地质环境不同;

( 2)同种地质环境在受到不同类型人类活动影响时产生的环境效应是不同的。

这从一个侧面证明:研究地下水中的各种污染质的污染机理和原因时,一定要紧密联系当地的地质环境。

4 结语通过以上的讨论可以得出如下结论:

(1)人类活动通过改变地下水的水动力场和地球化学场来影响水中的氮的迁移、转化和积累。开采地下水和污灌等人类活动引起并加速了地下水中的三氮 ,特别是 NO-3 质量浓度的升高。

(2)长春市地下水中的三氮污染主要表现为NO-质量浓度的升高 ,NO2- NH4+仅表现为局部和短期的污染。

(3)对三氮来源的研究结果表明 ,粪便、垃圾渗

滤液和土壤有机氮矿化分别是一些地下水中的NO-3 的主要来源。(4)NO-3 质量浓度的升高与硬度等具有一致 ,但在不同地质环境条件下也表现出自身独有的

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