西湖流域浅层地下水氮污染源解析

摘要

地下水氮污染已经成为世界上普遍关注的问题，中国的地下水已经遭受到了氮污染的影响。杭州市是我国著名的旅游城市，西湖是最主要的景观，但是近几年西湖一直受到富营养化的困扰，要从根本上解决西湖富营养化最重要的还是从污染物的源头进行控制。西湖流域的地下水与西湖湖水联系紧密，地下水中的含氮物质会进入到湖水中，本研究对西湖流域的浅层地下水基本特征以及含氮物质的时空变化进行了研究，并且利用硝酸盐中的氮氧同位素(δ15NNO3-、δ18ONO3-)解析了地下水中含氮物质的来源，结果如下:
　　(1)西湖流域浅层地下水主要有两种类型:Ca2++Na+—SO42-型(Ⅰ组)和Ca2++Na+—HCO3-型（Ⅱ组）。Ca2+、SO42-、Mg2+、K+的来源为天然污染源。Na+与Cl-之间的相关关系表明地下水中的Na+与Cl-具有人为的污染源，地下水受到了人类活动的影响。
　　(2)西湖流域地下水中NO3--N占总氮(TN)的73.7％，NO3--N与TN在时间以及空间变化上的趋势基本一致，NO3--N是地下水主要的含氮物质。有13.2％的地下水样NO3--N浓度超过了世界卫生组织规定的饮用水中NO3--N最大浓度10mg/L。各离子的相关性分析显示，在林地中，NO3--N与SO42-正相关关系明显，说明NO3--N与SO42-来源相同。在林地旧居民区的地下水中，NH4+-N和Na+、Cl-之间正相关关系十分显著，这说明在林地旧居住区中NH4+-N的来源为生活污水或化粪池污水。茶田地下水中，Cl-与SO42-具有明显的正相关性，含氯元素和硫元素化肥农药的使用对地下水产生了影响;城市居住区NH4+-N与NO3--N之间显著的负相关性表明城市居住区地下水中的NO3--N主要是由NH4+-N经硝化作用形成的。
　　(3)对西湖流域浅层地下水各采样点2013年内月际变化的分析结果为:林地Cl-浓度全年变化比较稳定，说明地下水中Cl-很少有外加污染源;茶田在春季施肥后地下水中NO3--N有大幅度的上升;城市居住区Cl-浓度年内波动比较大，Cl-浓度在2013年3月与2013年4月之间有了大幅度的上升，是因为梅雨季节降雨量的增加加剧了地表污染物的渗漏，导致大量污染物进入地下水层所造成的。
　　(4)利用氮氧同位素技术对西湖流域浅层地下水氮污染来源的分析结果为:林地δ15NNO3-值和δ18ONO3-值指示地下水NO3--N来源为土壤有机氮的矿化作用;茶田地下水具有随NO3--N浓度降低δ15NNO3-值、δ18ONO3-值升高的特点，说明有反硝化作用的发生;在林地旧居民区，δ15NNO3-值和δ18ONO3-值指示地下水硝酸盐来源为生活污水;在城市居住区，δ15NNO3-值和δ18ONO3-值指示地下水中NO3-来源为城市生活污水和含粪便污水。结果表明，不同区域地下水中氮污染来源与土地利用类型有关。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及意义

1．2 本文创新点

第二章 综述

2．1 地下水氮污染现状

2．1．1 国外地下水氮污染现状

2．1．2 国内地下水污染现状

2．1．3 地下水硝酸盐污染的危害

2．2 地下水氮污染来源

2．2．1 农业污染源

2．2．2 生活和工业污染源

2．2．3 水文地质条件对氮污染的影响

2．3 N和O同位素技术解析水体NO3-来源研究现状

2．3．1 δ15NNO3-与δ18ONO3-应用原理

2．3．2 氮污染源中的δ15N值

2．3．3 氮污染源中的δ18O值

2．3．4 δ15NNO3-值与δ18ONO3-值变化的影响因素

2．3．5 δ15N与δ18O解析地下水NO3-来源的应用

2．3．6 15N和18O分析方法进展

2．4 本课题的研究目的、意义及研究内容

2．4．1 研究目的与意义

2．4．2 主要的研究内容

第三章 研究材料和方法

3．1 西湖流域自然地理概况

3．1．1 西湖流域地理位置

3．1．2 西湖流域区域分布

3．1．3 西湖流域水文地质

3．1．4 西湖流域气候条件

3．1．5 西湖流域土壤特征

3．1．6 西湖流域植被覆盖

3．1．7 西湖流域龙井茶种植概况

3．2 经济与社会发展状况

3．2．1 城市经济

3．2．2 城市建设

3．2．3 污染排放与消减

3．3 实验过程与方法

3．3．1 样品采集与野外测试

3．3．2 实验室的分析测定

3．4 数据分析

第四章 西湖流域浅层地下水氮污染源解析

4．1 西湖流域污染现状

4．2 西湖流域浅层地下水主要离子特征

4．3 西湖流域浅层地下水氮污染源解析

4．3．1 西湖流域浅层地下水含氮污染物分析

4．3．2 含氦污染物空间变化

4．3．3 含氮污染物时间变化

4．4 氮、氧同位素解析西湖流域浅层地下水氮污染源

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

致谢

论文说明

攻读硕士学位期间发表的论文