典型流域地下水和土壤氮素分布特征及地下水氮素源解析

摘要

水污染是制约中国乃至全球社会经济可持续发展的重大问题。目前非点源污染的研究多为对单一流域污染物迁移转化过程的研究，对污染物来源和不同流域对比的研究较少，值得深入探讨。本论文通过对比潮河流域和浑河流域沈抚段不同介质非点源污染之间的异同，借助传统水化学分析方法与多元统计分析方法，研究了不同河流流域的污染状况、影响因素及氮素污染来源。主要研究成果如下:
　　(1)对于潮河流域，①该流域地下水氮素污染严重，雨季和旱季硝态氮的超标率分别达到57.14％和52.94％;且雨季地下水和土壤中氮素污染物的含量明显高于旱季。②地下水的水质类型，雨季主要为Ca-HCO3，旱季约50％的地下水水质类型转化为Ca-SO4;水化学和多元统计分析揭示出该流域地下水的几种水文地球化学控制因素，西北部主要受天然水文地球化学作用（上游径流补给、垂直入渗、溶滤作用等）的控制，东部区域地表污染源、潮河及密云水库的补给对地下水组分的形成起到了重要作用。③通过spearman相关性研究，土地利用类型是地下水和土壤中氮素污染的主要影响因素，按影响大小排序为:村镇＞耕地＞地表水＞草地＞林地。④同位素源解析的结果表明，雨季地下水硝酸盐的主要来源为人畜粪便或污水排放，其贡献率将近100％，且反硝化作用较弱;旱季地下水硝酸盐的主要来源为农业施肥或降雨、土壤有机氮、人畜粪便或污水排放，其贡献率分别为19.35％、38.71％、41.94％。
　　(2)对于浑河流域沈抚段，①该流域地下水氮素污染较严重，旱季硝态氮的超标率达到35.85％;雨季地下水中硝态氮(2.40 mg/L)和亚硝态氮(0.16 mg/L)的含量明显低于旱季(硝态氮11.74 mg/L，亚硝态氮0.32 mg/L)，地下水和土壤中其他氮素的含量均表现为雨季高于旱季。②地下水的水质类型，雨季主要为Ca-HCO3，旱季约27％的地下水水质类型转化为Ca-SO4，水化学和多元统计分析揭示出该流域地下水的几种水文地球化学控制因素，中部区域地表污染源和浑河的补给对地下水组分的形成起到了重要作用，西北部和东南部主要受天然水文地球化学作用（上游径流补给、垂直入渗、溶滤作用等）的控制。③通过spearman相关性研究，土地利用类型是地下水和土壤中氮素污染的主要影响因素，按影响大小排序为:村镇＞耕地＞地表水＞草地＞林地。④同位素源解析的结果表明，雨季地下水硝酸盐的主要来源为人畜粪便或污水排放，其贡献率为80.56％，反硝化作用较弱;旱季地下水硝酸盐的主要来源为农业施肥或降雨、人畜粪便或污水排放，其贡献率分别为70.69％、29.31％。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景及选题意义

1．2 国内外研究现状与进展

1．2．1 非点源污染特征研究

11．2．2 氮氧同位素技术

1．3 研究目的及内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

2 研究区概况及监测方法

2．1 研究区概况

2．1．1 潮河流域概况

2．1．2 浑河流域概况

2．2 采样方案

2．2．1 潮河流域采样方案

2．2．2 浑河流域沈抚段采样方案

2．3 理化指标分析方法

2．4 数据处理方法

3 典型流域地下水和土壤污染分布规律研究

3．1 潮河流域地下水水化学及污染特征研究

3．1．1 潮河流域地下水水化学特征

3．1．2 潮河流域地下水污染分布研究

3．2 潮河流域土壤氮素分布研究

3．3 浑河流域地下水水化学及污染特征研究

3．3．1 浑河流域沈抚段地下水水化学特征

3．3．2 浑河流域沈抚段地下水污染分布研究

3．4 浑河流域沈抚段土壤氮素分布研究

3．5 小结

4 典型流域氮素污染影响因素分析

4．1 潮河流域次级流域划分

4．2 潮河流域水体氮素污染影响因素

4．2．1 土地利用类型与氮素相关性研究

4．2．2 水中理化指标与氮素相关性研究

4．3 潮河流域土壤氮素污染影响因素

4．3．1 土地利用类型与氮素相关性研究

4．3．2 土壤理化指标与氮素相关性研究

4．4 浑河流域沈抚段次级流域划分

4．5 浑河流域沈抚段水体氮素污染影响因素

4．5．1 土地利用类型与氮素相关性研究

4．5．2 水中理化指标与氮素相关性研究

4．6 浑河流域沈抚段土壤氮素污染影响因素

4．6．1 土地利用类型与氮素相关性研究

4．6．2 水中理化指标与氮素相关性研究

4．7 小结

5 典型流域地下水氮素污染源解析

5．1 潮河流域地下水氮素污染来源解析

5．2 浑河流域沈抚段地下水氮素污染来源解析

5．3 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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