一、地下水硝酸盐中氮、氧同位素研究现状及展望(论文文献综述)
张田[1](2021)在《基于同位素和数值模拟的地下水硝酸盐污染源解析研究》文中认为地下水硝酸盐污染来源复杂,难以找到排放源头,因此地下水一旦受到硝酸盐污染将很难治理。为有效防控地下水硝酸盐污染,对地下水硝酸盐污染来源进行识别非常重要。本研究以张家口市宣化区为研究区,在浅层地下水采样检测的基础上,分析研究区地下水化学特征及硝酸盐时空分布特点,利用氮氧稳定同位素技术定性分析地下水硝酸盐污染来源类别,采用SIAR模型定量计算各类别污染源贡献比例,构建研究区地下水Modflow模型,对硝酸盐污染源空间位置进行识别。本研究主要成果如下:1.通过对研究区23处地下水监测井15项化学指标采样分析,获知了研究区地下水硝酸盐污染现状及时空分布情况。结果表明:研究区地下水污染物主要为硝酸盐氮,年平均浓度为27.23mg/L,是地下水Ⅲ类水质标准20mg/L(《地下水质量标准》GB/T 14848-2017)1.36倍;硝酸盐浓度分布在时间上呈现出旱季大于雨季特点;利用Arcgis软件,对硝酸盐浓度进行空间插值分析,研究区硝酸盐浓度在空间上呈现出建设用地高于耕地。2.利用氮氧同位素技术对研究区地下水硝酸盐污染定性识别,获知了地下水硝酸盐污染来源类别。研究区特征污染物土壤中δ15N分布范围为1.46‰~7.71‰,粪便及污水中δ15N分布范围9.49‰~17.57‰,结果可充实当地氮、氧同位素特征值分布数据库;研究区地下水监测井δ15N-NO3-和δ18O-NO3-特征值变化范围分别为-2.57‰~4.20‰、10.80‰~49.20‰,特征值落在土壤氮、粪便及污水、无机化肥氮氧同位素特征值范围内,可确定研究区地下水硝酸盐污染来源主要为:土壤氮、粪便及污水、无机化肥。3.利用SAIR模型对研究区地下水硝酸盐污染定量计算,获知了各污染源类别贡献率;并提出地下水硝酸盐污染防控建议。研究区氮的迁移转化过程以硝化作用为主,对氮的分馏影响不大,SIAR模型参数赋值时不考虑分馏作用影响;基于硝酸盐污染来源定性识别结果运行SIAR模型,模型运行结果表明:粪便及污水、土壤氮、无机化肥及工业废水平均贡献率分别为46.46%、44.5%、9.03%,土壤氮、粪便与污水对硝酸盐污染贡献率高于无机化肥;研究区地下水硝酸盐污染受人为影响较大,在地下水污染防控过程中应提高农业灌溉效率、规范禽畜养殖业粪便排放管理、强化农村、城镇污水收集与处理、控制农业化肥使用量。4.利用GMS软件建立Modflow地下水流模型,查明研究区地下水硝酸盐污染来源空间位置。利用GMS软件建立Modflow地下水流模型,基于可靠的Modflow地下水流模型运行Modpath模块,示踪1年、3年、5年、10年工况下地下水补给区,通过地下水补给区识别出了硝酸盐污染来源空间位置。
张鑫[2](2021)在《地表水、地下水硝酸盐时空变化及其来源分析 ——以渭河流域关中段为例》文中提出水体硝酸盐污染已经受到世界研究者的广泛关注,世界卫生组织规定饮用水中硝酸盐氮低于10 mg·L-1。但是进入新世纪以来,点源污染以及农业系统中大量化肥的使用,导致水体中NO3-持续升高,NO3-污染已经成为全世界面临的主要水环境问题之一。水体中NO3-污染源复杂、易受多源污染的混合,识别硝酸盐的来源可以有效的降低水体污染以及保障水资源的可持续利用。本研究以渭河流域关中段作为研究区,以研究区内地表水和地下水作为研究对象,分别在枯水期(2018年12月)、丰水期(2019年8月)和平水期(2020年10月)采集河水以及地下水。根据采样调研和检测数据,探究水体硝酸盐的时空分布特征、主要来源和影响因素,并且通过健康风险评价方法对水体中硝酸盐导致人体产生的慢性病或致癌风险进行评估。研究结果和结论如下:(1)在枯水期、丰水期、平水期地表水和地下水硝酸盐质量浓度分别为30.71 mg·L-1、16.06 mg·L-1、24.13 mg·L-1和21.58 mg·L-1、27.95 mg·L-1、29.45 mg·L-1,整体水平较低。在枯水期,地表水和地下水硝酸盐超标率为12%和13%;在丰水期地表水未超标而地下水超标率为6%;在平水期,地表水和地下水硝酸盐超标率为11%和6%。(2)运用Arcgis对渭河流域关中段水体硝酸盐进行时空分析,结果表明研究区水体硝酸盐质量浓度存在明显的时空分布差异,呈现枯水期>平水期>丰水期。地表水硝酸盐在枯水期具有明显的空间差异,渭河干流的NO3-普遍高于支流,丰水期的NO3-虽未超标但存在污染风险,在平水期南岸支流空间变化较为显着,有三处采样点出现超标现象。地下水NO3-总体呈现西高东低的现象,关中中部和东部有6%的采样点NO3-出现超标或者严重污染的现象。(3)结合水体氢氧同位素特征发现不同采样期由于地表、地下水的相互补给和不同程度的蒸发作用,间接影响到水体中硝酸盐的分布,是枯水期地表水的NO3-高于地下水,丰水期和平水期地下水的NO3-高于地表水的次要因素。(4)渭河流域关中段水体硝酸盐的污染来源以污水和人畜粪便为主,受到较强的人类活动影响。关中西部存在工业废水和农用化肥共同污染水体的现象,而渭河中下游(关中中部和东部)NO3-以生活污水和人畜粪便为主。涝河下游和渭河华州段硝酸盐严重超标,污染来源分别为工业废水和生活污水,并且还存在农业化肥带来的影响。地下水硝酸盐严重超标的兴平市,工业废水的大量排放是地下水NO3-的主要来源。(5)渭河流域关中地区水体普遍存在硝酸盐引起的慢性病或致癌风险,慢性病或致癌风险在时间变化上从高往低依次为枯水期、平水期和丰水期。岐山县、周至县、鄠邑区、和华州区存在地表水硝酸盐引起的中度慢性病或致癌风险,陈仓区、千阳县、兴平市和长安区存在地下水硝酸盐引起的中度慢性病或致癌风险,并且儿童普遍比成人存在更高的慢性病或致癌风险。
安丹[3](2021)在《岩溶洞穴硝酸盐来源识别及定量估算研究 ——以贵州绥阳麻黄洞为例》文中研究指明大气CO2浓度的持续上升导致全球气候变暖,由此造成的气温升高、水循环加剧以及极端气候事件的发生越来越频繁,厘清全球碳循环路径、估算岩溶碳汇通量等研究受到国内外学者的关注。岩溶洞穴作为岩溶地下空间的重要组成部分,是碳的聚集处,对全球碳汇效应的贡献不容忽视。在定量估算岩溶碳汇效应过程中发现硝酸参与碳酸盐岩的化学风化使得岩溶地区碳汇量的估算存在很大的不确定性,而岩溶地区特有的二元结构,使地表水与地下水之间的水力联系较为活跃,地表硝酸盐物质极易通过岩溶管道进入地下水文系统,影响地下水对碳酸盐岩的溶蚀风化强度,进而导致岩溶碳汇估算结果存在偏差,在计算岩溶碳汇通量过程中必须去除硝酸对岩溶碳汇效应的影响。因此探究岩溶洞穴水中硝酸盐的来源并定量估算不同来源贡献比率,对后期准确估算岩溶碳汇通量具有重要意义,为进一步研究岩溶洞穴系统碳循环提供科学参考。前期对于洞穴硝酸盐来源识别的研究鲜有报道,本研究突破硝酸盐来源识别停留于地表及浅层地下水的研究现状,为后续洞穴研究提供新的方向。本文以贵州绥阳双河洞洞穴系统的支洞麻黄洞为研究对象,在洞内设置6个水-气监测点,分别为麻黄1号水点至麻黄6号水点(文中分别用MH1-MH6表示),在2020年1月至12月对麻黄洞水-气环境展开逐月监测并采集水样,在2020年7月和12月采集测试同位素的水样。通过数据分析了解麻黄洞空气环境和洞穴水文地球化学特征,利用氮氧同位素示踪技术识别硝酸盐来源,同时使用SIAR混合模型定量估算硝酸盐不同来源的贡献比例。本文研究主要得到以下结论:(1)受到当地气候条件影响,麻黄洞洞内温度、相对湿度和CO2浓度表现出夏高冬低的季节变化特征。越往洞内温度越低、相对湿度和CO2浓度越高,三个洞穴空气指标的浓度变化幅度越小,在一定位置达到相对稳定状态,洞穴空气环境逐渐趋于稳定。(2)麻黄洞洞穴水水化学类型为HCO3--Ca·Mg型。水化学特征中p H值在时间上表现出冬高夏低的季节变化特征,在空间上越往洞内p H值越大。EC值的大小在空间上表现为滴水>常年快速裂隙水>季节性壁流水>地下河流水。时间上,MH6号点的EC值无显着变化,MH1-MH5号点水中EC值在时间变化上呈雨季高旱季低;受到8月极端干旱天气的影响,EC值出现两次峰值。麻黄洞水中DO浓度变化呈夏低冬高,空间差异较小。洞穴水温在空间上从洞口向洞内呈先减小再增加的变化趋势,越往洞内水温变幅越小,时间上水温夏高冬低。(3)麻黄洞洞穴水中阳离子以Ca2+浓度最高,空间上MH5号点的Ca2+平均浓度最低,其他5个监测点水中Ca2+浓度差异较小;在时间上受到8月极端天气影响,Ca2+浓度出现两次峰值,时间变化总体呈夏高冬低。Mg2+浓度大小在空间上表现为滴水>地下河流水>常年快速裂隙水>季节性壁流水。Sr2+浓度大小从洞口至洞内逐渐升高,Mg2+和Sr2+浓度无明显的季节变化规律。麻黄洞洞穴水中HCO3-、Cl-和NO3-浓度在时间变化上表现为常年慢速滴水点MH2和MH6的HCO3-、Cl-和NO3-浓度时间变化特征不明显,MH1、MH3、MH4、MH5号点的HCO3-离子浓度在时间上表现出雨季高,旱季低的特点,Cl-和NO3-浓度在时间上表现为雨季低旱季高,HCO3-、Cl-和NO3-浓度对极端干旱天气响应较为显着。SO42-离子浓度值大小在空间上表现为滴水>常年快速裂隙水>季节性壁流水>地下河流水,无时间变化特征。(4)麻黄洞洞穴水体δ15N-NO3-、δ18O-NO3-、δ18O-H2O值表现为雨季偏正,旱季偏负。运用硝酸盐氮氧同位素示踪技术定性识别硝酸盐来源,确定麻黄洞洞穴水硝酸盐主要来源于铵态氮肥、土壤氮和粪肥生活污水。麻黄洞水体呈中性偏弱碱性、DO充足、同位素组成均指示洞内水体硝酸盐的转化过程主要受到硝化作用影响。(5)根据SIAR混合模型定量估算得出结论,麻黄洞洞穴水硝酸盐不同来源贡献率在雨季分别为铵态氮肥(41.2%)、土壤氮(35.3%)、粪肥和生活污水(23.5%);旱季为铵态氮肥(62.1%)、土壤氮(30.4%)、粪肥和生活污水(7.5%)。三种来源对水体硝酸盐贡献率大小为:铵态氮肥>土壤氮>粪肥和生活污水。
高晶波[4](2020)在《秦岭北麓土地利用方式变化对土壤氮素累积及损失的影响》文中提出自20世纪80年代以来,我国土地利用方式发生巨大变化,传统粮食作物种植面积不断降低,而以果树、蔬菜等为主的高投入,高产出的园艺作物种植面积不断扩大。陕西秦岭北麓的周至、眉县近30年来,大量农田转变为猕猴桃园,当前该区域已成为我国最大的猕猴桃种植基地,种植面积超过全国猕猴桃种植面积的60%,是我国土地利用方式变化进程中的一个典型缩影。然而,在该区猕猴桃生产中,管理粗放,盲目水肥投入等问题普遍突出,不仅造成养分及水分资源的浪费,也严重制约了该区域猕猴桃产业的持续发展,同时带来了巨大的环境污染风险。因此,本研究主要以秦岭北麓周至县俞家河小流域为研究对象,通过多年田间实地问卷调查法查明该区域猕猴桃氮素投入状况,并在田间和流域尺度上采集土壤剖面样品探究农田及猕猴桃园土壤硝态氮累积状况和差异以及在不同坡位及区域土壤硝态氮累积的空间变异性。同时,连续采集并测定该流域地下水及地表水,探究不同土地利用方式对地下水及地表水硝态氮含量的影响;进一步在秦岭北麓区域尺度上探究了猕猴桃集约化种植区深层土壤剖面硝态氮累积、变异及其对地下水硝酸盐含量的影响。同时开展了猕猴桃园氮肥减量施用长期定位试验,探究氮肥减量施用对猕猴桃产量、品质、养分含量及土壤硝态氮累积的影响。获得以下主要结论:(1)2013―2017年连续5年实地问卷调查及2016年田间土壤样品采集分析结果显示,俞家河小流域猕猴桃园过量施肥问题突出,猕猴桃园氮素年均盈余量高达1099kg/hm2,为农田土壤氮素盈余量的4倍。猕猴桃园0-400 cm土壤剖面硝态氮平均累积量高达3288 kg/hm2,为农田土壤硝态氮累积量的16倍,且超过77.5%的硝态氮累积于猕猴桃根区(0-100 cm)以下土层。土壤剖面硝态氮累积量存在明显的空间(田块及流域)变化,表现为同一猕猴桃园坡下部0-400 cm土壤剖面硝态氮累积量显着高于坡上部土壤累积量;小流域内低地势区域硝态氮累积量高于流域高地势区域硝态氮累积量。表明在田块及流域尺度土壤中大量累积的硝态氮不仅存在向土壤深层淋溶损失的现象,同时也发生由地势高向地势低的地方迁移。(2)坡地猕猴桃园不同坡位水分及养分测定分析表明,灌溉及降雨能够引起土壤水分含量发生显着变化,表层0-20 cm土壤水分含量变化最为明显,灌溉及强降雨后,水分湿润深度可达100 cm以下土层。同一果园灌溉后,不同坡位土壤水分含量变化存在差异性,坡下部水分含量增幅明显高于坡上部;雨季前,土壤0-100 cm和100-200 cm硝态氮累积量分别为1307和712 kg/hm2;雨季后,两个土层累积量分别为902和1358 kg/hm2,硝态氮发生了明显的向下层土壤淋溶损失。雨季前后,0-200cm土壤剖面硝态氮累积量均表现为坡下部显着高于坡上部,且雨季后坡下部与坡上部累积量差异明显增大,表明土壤硝态氮在土壤中的迁移主要受水分迁移驱动。(3)2015―2017年连续3年对俞家河小流域不同土地利用方式下地下水采集分析发现,浅层地下水EC及Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、HCO3-和NO3-含量分别表现为猕猴桃园区>农田区>自然林地。自然林地、农田及猕猴桃园三个区域浅层地下水及猕猴桃园区深层地下水硝酸盐平均含量分别为32.5、34.8、55.3和28.9 mg/L。猕猴桃园区浅层及深层地下水所采集样品中分别有56.3%和22.2%的样品硝酸盐含量超过WHO规定的饮用水标准。三个区域地下水硝酸盐的δ15N也表现为猕猴桃园区>农田区>自然林地。同位素分析结果表明,猕猴桃园区污染地下水的硝酸盐主要来自于有机肥。说明土地利用方式对地下水硝酸盐含量有显着影响,猕猴桃集约化种植区由于过量氮肥的施用严重影响了地下水水质,造成了地下水硝酸盐污染。(4)对俞家河小流域地表水连续采样监测分析(2018年1月至10月)发现,自上游自然林地区至下游猕猴桃种植区地表水总氮平均含量在2.67―7.79 mg/L,其中旱季为4.48―6.92 mg/L,雨季为2.91―7.79 mg/L,均处于劣V类水质。硝态氮平均含量在2.15―7.11 mg/L,其中旱季为3.48―5.99 mg/L,雨季为2.23―7.10 mg/L。地表水硝态氮含量显着高于铵态氮含量,在总氮中的占比达71.5%―91.5%。不同土地利用方式下地表水总氮及硝酸盐含量存在差异,下游猕猴桃集约化种植区显着高于上游水体(p<0.05)。相比于旱季,雨季上游水体总氮及硝态氮含量显着降低,而下游水体显着增加。对水体硝酸盐氮、氧同位素组成分析发现,上游水体硝酸盐主要来源于大气沉降中的铵态氮,下游水体硝酸盐主要来源于降雨中的铵态氮及施用的铵态氮肥。(5)秦岭北麓猕猴桃主产区调查及土壤样品采集分析发现,猕猴桃园年均氮素投入量及盈余量分别高达1332 kg/hm2和1206 kg/hm2,显着高于农田(452 kg/hm2和252 kg/hm2)。猕猴桃园0-5 m土壤剖面硝态氮累积量平均高达3674 kg/hm2,且84%位于1 m以下土层;而农田0-2 m土壤剖面硝态氮累积量为158 kg/hm2,且主要分布于0-1 m土层。秦岭北麓猕猴桃种植区0-5 m及0-10 m土壤剖面硝态氮累积量分别为156.5和266.5 Gg N。监测的31个地下水样品中,97%的样品超过WHO规定的饮用水标准。因此,该区域由农田向猕猴桃园转变显着增加了土壤硝态氮累积及损失风险,且对地下水环境构成了严重威胁。(6)猕猴桃园减量施氮定位试验(2012―2019)结果表明,与农民常规施氮处理相比,减量施氮施25%(2012―2014)及45%(2014―2019)后,对猕猴桃产量、单果重、品质及枝条和果实养分含量均无显着影响(p>0.05),却显着降低了土壤0-200 cm剖面硝态氮累积量(p<0.05),增加了果农收益。与施用普通尿素相比,施用控释尿素能够明显降低土壤硝态氮向下层土壤的淋溶损失。因此,在该区域猕猴桃园具有较大的减肥潜力,通过降低氮肥投入量能够显着减少土壤硝态氮累积,同时缓控释肥料的使用值得推广。综上所述,秦岭北麓由农田转变为猕猴桃园显着增加了土壤氮素盈余及硝态氮累积量,灌溉和降雨加剧了土壤氮素损失,引起了明显的土壤硝态氮向下层土壤的淋溶损失,对当地地表及地下水水质产生了严重影响。因此,在该区域急需开展源头减量施氮及不同坡位变量施氮技术的推广,降低氮素投入量,同时结合相应的管理措施,如采用水肥一体化等减少灌溉水投入,对于减少土壤氮素累积及损失,保证猕猴桃产业的持续健康发展具有重要意义。
孙亚乔,王晓冬,校康,段磊,吕梓昊[5](2020)在《淡水环境中氮污染同位素示踪的研究进展》文中认为淡水环境氮污染形势严峻,水环境的氮污染严重威胁着居民的健康,氮污染治理迫在眉睫。目前氮污染治理的有效手段是确定氮污染来源,积极减控氮源输入。文章分析了国内地下水和地表水的氮污染现状、国内外识别氮源的技术手段以及地下水和地表水氮污染的迁移转化等研究进展。结果表明,国内的地下水和地表水由南到北,从东到西的氮污染程度及地下水和地表水污染类型具有显着的一致性,地表水和地下水氮污染具有积极的响应机制。地下水主要受硝态氮污染,污染等级多为Ⅲ级;地表水主要受氨氮和总氮污染,等级多为Ⅳ和Ⅴ级。由于大量含氮化合物的输入,中国东部和南部已成为氨氮和总氮污染严重地区。在分析不同地区地下水和地表水氮污染特征基础上,综合利用传统的水化学分析法、同位素示踪技术和同位素模型,不仅可判别氮污染的来源,而且可识别氮源并确定氮源的贡献率,从而揭示地下水与地表水中氮污染的迁移转化过程和机理。研究结果为识别地表水、地下水受氮污染所带来的风险,保护淡水资源与环境提供了科学依据。由于地下水与地表水是相互作用的关系,氮同位素在氮迁移转化的过程中会发生相应转化,其矿化作用、硝化作用、反硝化作用等直接影响氮同位素的分馏,因此精确地定量化识别污染源亦成为需要克服的难题。
林晶晶[6](2020)在《含水层中优先水流通道对硝酸盐反应迁移过程的控制研究》文中认为地下水硝酸盐污染是世界范围内的环境问题之一。地下水环境中硝酸盐含量的超标对生态系统的健康稳定发展以及水质安全、人类健康等构成严重威胁。因此,迫切需要开展地下水中硝酸盐污染的修复工作,而识别非均质介质中水动力条件对硝酸盐反应迁移过程的影响是硝酸盐污染场地修复的重点。优先水流通道影响着非均质含水层中地下水流速的分布,进而控制着硝酸盐的迁移转化过程。目前人们普遍认为优先水流通道的存在不利于硝酸盐的去除,但不同水流条件下优先水流通道对硝酸盐反应迁移过程的影响是否存在明显差异以及优先水流通道对硝酸盐反应迁移过程的控制机理尚不明确,而且相关的基础性试验研究十分缺乏。基于以上背景,本研究以具有强烈非均质性的北京通州试验井场作为研究场地,首先通过场地惰性示踪剂示踪试验与数值模型相结合的方法反演含水层水力传导系数的空间分布,并基于此对不同路径的连通性进行评估,据此识别场地含水层中的优先水流通道;随后,开展天然和强迫两种水力梯度条件下的场地硝酸盐反应迁移示踪试验,综合运用水化学、同位素分析方法识别非均质介质中硝酸盐的反应迁移过程。最后建立天然和强迫水力梯度条件下的硝酸盐反应迁移模型,基于模拟数据进行时间矩和空间矩相关指标的计算分析,定量评估优先水流通道对硝酸盐反应迁移过程的控制作用,并揭示相关的控制机理。研究结果不仅可以拓展三维流动系统中水动力条件的变化对硝酸盐迁移转化过程的控制理论,还可以为场地硝酸盐污染修复方案的设计和硝酸盐污染相关的风险管理提供科学合理的建议。通过上述研究,主要得到以下几方面的认识:(一)场地含水层的非均质性和优先水流通道场地溴及温度示踪试验过程中,相对5 m、15 m深度而言,示踪剂在10 m深度上的穿透距离更远,且抽注水井对之间的各个监测井中,10 m深度上的溴离子浓度及温度穿透曲线的峰值普遍更大,峰值的到达时间普遍更早,指示10 m深度含水层相较于5 m和15 m深度的含水层而言,渗透性更好。此外,基于溴溶质迁移模型和水-热耦合模型的校准和验证获取的水力传导系数分布数据显示,10 m深度含水层的水力传导系数整体上相对较大,在2.2-7.5 m/d范围内变化,而5 m和15 m深度含水层的水力传导系数整体上相对较小,分别在0.5-3 m/d以及0.45-3.5 m/d的范围内变化,进一步证明10 m深度含水层的渗透性整体上更好,相对于5 m和15 m深度而言是优先水流通道。基于水力传导系数空间分布对各个监测井所在路径上的最小水力阻力进行计算的结果显示:(1)5 m深度含水层中,相较于3#3监测井所在路径,4#3、4#5和5#3监测井所在路径上的最小水力阻力较小,连通性更好,是优先水流通道;(2)10 m深度含水层中,注水井周围2 m范围内,4#5监测井所在路径相对于4#3、3#3监测井所在路径而言最小水力阻力更小,连通性更好,是优先水流通道。另外,该深度上,与5#3监测井所在路径相比,2#3监测井所在路径的最小水力阻力更小,连通性更好,是优先水流通道;(3)15 m深度含水层中,注水井周围4 m范围内,2#3监测井所在路径的最小水力阻力最小,指示其连通性最好,为优先水流通道。(二)场地含水层中硝酸盐的反应迁移过程天然水力梯度下的场地硝酸盐反应迁移示踪试验结果显示:(1)天然条件下的平均水力梯度为0.014,地下水主要从东南向西北;(2)注水井周围绝大部分监测点处均未观测到明显的Br-浓度峰值,且各个监测点处硝酸盐的δ15N和δ18O均未发生明显富集,指示天然水力梯度下,450 h的试验周期内,注入含水层中的NO3--N仍滞留在注水井周围,未迁移至2 m范围之外。(3)4#4井水样中硝酸盐的δ15N和δ18O均发生了明显的富集,且在4#4井中观测到Br-、NO3--N和CH3COO-浓度峰值的同时,还观测到了明显的NO2--N和NH4+-N浓度峰值,指示硝酸盐在含水层中参与了反硝化作用和硝酸盐异化还原为铵的反应,但NH4+-N仅出现在CH3COO-浓度较高,NO3--N浓度还较低的前期阶段,当NO3--N浓度开始升高之后,NH4+-N消失,NO2--N开始积累,指示仅少量的NO3--N参与硝酸盐异化还原为铵的反应,反硝化作用才是NO3--N在含水层中的主要还原机制。强迫水力梯度条件下的场地硝酸盐反应迁移示踪试验结果显示:(1)双井注采系统建立的强迫水力梯度条件下,平均水力梯度约为0.8,地下水主流向为从东南流向西北。(2)5 m、10 m和15 m深度含水层中,在观测到Br-、NO3--N以及CH3COO-的各监测井中,同时也观测到了NO2--N的积累,但并未观测到NH4+-N的生成,且这些监测井中硝酸盐的δ15N和δ18O均发生了明显富集,指示强迫水力梯度条件下场地含水层中NO3--N的还原机制为反硝化作用;(3)15 m深度含水层中,仅距离注水井4 m的2#3监测井处硝酸盐的δ15N和δ18O发生了明显的富集,但与5 m和10 m深度处硝酸盐的δ15N和δ18O相比明显偏负,指示15 m深度上仅2#3监测井所在路径上发生了程度较低的反硝化作用,而5 m和10 m深度含水层中反硝化作用程度相对较大。(三)优先水流通道对硝酸盐物理迁移过程的控制作用首先,通过对天然和强迫水力梯度下场地含水层中硝酸盐的反应迁移过程进行模拟并基于模拟结果的计算分析可知,强迫水力梯度下,前述识别的优先水流通道中普遍产生了优先流,与非优先水流通道相比,优先水流通道上的平均流速增大了5.1%-64%,硝酸盐的迁移通量增加了3.6%-143%。这一方面验证了最小水力阻力作为量化含水层连通性的有效度量指标用于准确识别含水层中优先水流通道的可行性,另一方面表明优先水流通道可以快速运输大量NO3-,增加下游含水层或水体潜在的NO3-污染风险。其次,本研究中优先水流通道与非优先水流通道上平均流速的差异程度显着小于文献报道的裂隙管道与基质中流速的差异,但大于文献报道的土壤大孔隙与相应基质中平均流速的差异,指示优先水流通道产生优先流的程度与含水介质的非均质性程度以及优先水流通道的尺度有关。非均质性程度越大,优先水流通道中产生优先流的程度越显着;此外,与小尺度的优先水流通道相比,区域上连通的更大尺度的优先水流通道对硝酸盐的优先运移具有更重要的意义。最后,模拟数据的计算分析同时也表明,含水层中潜在的优先水流通道并不总会产生优先流(更快的地下水流速以及更大的NO3-迁移通量),这取决与水力梯度的大小以及潜在优先水流通道展布方向与水力梯度方向之前的空间关系。在天然水力梯度下,平均水力梯度较小为0.014,并未观测到明显的优先流;而在强迫水力梯度下,平均水力梯度较大为0.8,优先水流通道展布方向与强迫水力梯度方向垂直,最大的NO3-迁移通量并未向优先水流通道而是向与水力梯度方向一致的低渗透性路径产生了汇聚。由此可知,优先水流通道对环境污染的威胁是可以通过改变水流条件(水力梯度大小或方向)进行人为调控的。(四)优先水流通道对反硝化过程的控制作用及控制机理优先水流通道主要从两个方面控制反硝化作用,进而影响硝酸盐的去除。一方面,基于模拟数据的计算结果显示,强迫水力梯度下同一深度不同监测井所在路径上,与非优先水流通道相比,优先水流通道上的硝酸盐去除率降低了6.53%-91.7%,同时平均迁移时间缩短了11.41%-38.94%,指示优先水流通道极大地缩短了硝酸盐在含水层中的平均滞留时间,从而缩短了硝酸盐参与反硝化作用的时长,使得更少的NO3-被去除。另一方面,优先水流通道调控着地下水流速,从而影响反硝化速率,进而对硝酸盐的去除效率产生影响。但天然和强迫水力梯度代表的不同地下水流速范围内,这种控制作用截然相反。天然水力梯度控制下的低流速范围(0.0017-0.008 m/h)内,与5 m深度含水层中的平均流速0.003 m/h相比,10 m深度含水层中的平均流速更高为0.008m/h,但10 m深度含水层中单位小时内NO3-的去除率更高为0.6%,而5 m深度含水层中单位小时内NO3-的去除率更低,仅为0.21%,指示天然水力梯度条件下,优先水流通道上更快的地下水流速提高了反硝化速率,促进了反硝化作用的发生,有利于NO3-的去除。这主要是由于天然水力梯度条件下,缓慢的地下水流速限制了溶质向下游含水层的输送速率,反硝化作用主要受到反应底物含量的限制,而优先水流通道上更大的地下水流速恰好提高了NO3-和CH3COO-向微生物的输送速率,增加了单位时间内可利用的NO3-和CH3COO-含量所致。强迫水力梯度控制下的高流速范围(0.01-0.05 m/h)内,5 m深度含水层所在的非优先水流通道中平均流速较小为0.033 m/h,单位小时内NO3-的去除率更高为0.39%,而10 m深度含水层所在的优先水流通道中平均流速较大为0.035m/h,但单位小时内硝酸盐的去除率显着更低,仅为0.36%。这指示强迫水力梯度条件下,优先水流通道上更快的地下水流速减小了反硝化速率,降低了NO3-的去除效率。这主要是由于在地下水流速较快的情况下,反硝化作用主要受反应底物与微生物接触时间的限制,而优先水流通道上更快的地下水流速缩短了NO3-和CH3COO-在含水层中的水力停留时间,减少了反应底物与微生物之间的接触时间所致。(五)控制机理的应用拓展通过文献调研可知,本研究中天然和强迫水力梯度条件下呈现的地下水流速范围分别对自然界普遍存在的主要由粘土或粉土组成的低渗透性介质中的地下水流速(通常小于10-2m/h),以及主要由砂土组成的高渗透性介质含水层中的地下水流速(通常大于10-2m/h)具有一定的代表性。因此,本研究得出的结论可为相关研究提供借鉴。此外,本研究结果表明即便是在特定不变的含水介质结构中,当地下水从静止向高速流动变化时,将存在某一临界流速值,使地下水流速对反硝化作用的影响从促进作用转变为限制作用;其次,本研究结果表明硝酸盐浓度的变化也会引起这种控制作用发生逆转。因此在评估优先水流通道在生态环境中的水文功能时,考虑水流条件的变化引起的地下水流速以及硝酸盐浓度的时空变化十分重要。基于上述得到的基本认识,建议在硝酸盐污染场地修复方案设计之前,首先对含水层中优先水流通道的分布进行识别和刻画,并查明含水层中有利于反硝化过程发生的微生物活性较高的生物地球化学场所,然后再通过施加强迫水力梯度对硝酸盐的迁移路径进行控制,或采取一定的措施对优先水流通道中的地下水流速加以控制,将有助于提高硝酸盐污染修复的效率。本研究的创新之处在于:(1)将基于水力传导系数空间分布计算的最小水力阻力作为度量指标量化了含水层的连通性,基于此准确识别了含水层中的优先水流通道,其对硝酸盐优先迁移的控制作用在硝酸盐反应迁移模型中得到了验证,该方法对其他相关研究具有一定的借鉴意义;(2)阐明了两种不同流速范围条件下优先水流通道对反硝化过程控制作用的双向性,并揭示了相关控制机理的差异,丰富了水动力条件的变化对硝酸盐迁移转化过程的控制理论。
张英[7](2020)在《联用地下水年龄和稳定同位素解析硝酸盐污染源的演变》文中指出地下水硝酸盐污染危害人体健康,是一个全球性环境问题。为了实现地下水硝酸盐污染的有效防控,需要准确识别其污染来源与变化趋势。工业化和城镇化背景下高开采强度含水层硝酸盐的来源尤为复杂多变,是地下水硝酸盐源解析中的难点。本研究选取滹沱河冲洪积扇为典型区,综合利用地下水定年、硝酸盐氮氧同位素和多元统计方法,揭示强烈开采含水层中硝酸盐的污染源变化规律,识别出城镇化背景下地下水硝酸盐污染的主控闪素,建立了典型冲洪积扇含水层硝酸盐污染源演化的概念模式,为实现地下水硝酸盐污染的有效防控提供了关键科学依据。取得主要结论:(1)滹沱河冲洪积扇地下水NO3-含量时空分布差异显着:时间上,高含量硝酸盐(>15mg/L,以N计)由零星点状分布(1991年)逐步扩展至面状分布(2014年),且在垂向上由50米以浅延伸至60-120m;空间上,高含量硝酸盐主要分布于城镇区、滹沱河河道带两侧及南部栾城污灌区。(2)联用3H-3He法和3H测年时间序列法计算研究区地下水年龄,建立了浅层地下水年龄结构。根据地下水年龄和采样时间,构建了地下水硝酸盐输入的时间序列。(3)利用氮氧同位素和地下水年龄,分别从定性和定量的层面解析不同土地利用类型地下水硝酸盐的来源及其变化。农田清灌区地下水硝酸盐来源由粪肥为主(51.2%)转变为粪肥和化肥的混合(化肥33.9%、粪肥32.7%)。农田污灌区地下水硝酸盐来源由工业污水为主转变为生.活污水为主。居民区地下水硝酸盐主要来源于污水和粪便(58.1%-64.7%),并未随补给时间发生明显变化。土地利用变化区则由化肥和粪便的混合转变为污水和粪便。(4)分析了不同土地利用类型地下水硝酸盐随补给时间的演变过程,并识别出地下水硝酸盐污染的主控机制。地下水硝酸盐随补给时间整体呈增加趋势,其中农田区地下水硝酸盐污染主要受控于农业发展过程中化肥和粪便氮的输入;城市区地下水硝酸盐污染主要受快速城镇化、工业发展及地下水过量开采的影响。(5)在地下水硝酸盐来源变化和主控机制分析的基础上,将污染源的演化过程划分为三个阶段:农业初级发展阶段、大规模农业发展阶段和快速城镇化发展阶段。根据以上研究结果,提出了不同土地利用类型和不同地下水年龄的硝酸盐污染分类、分区防控对策。
赵然[8](2020)在《硝酸盐在典型岩溶流域中的分布、转化过程及来源解析》文中认为选取岩溶地区花溪河流域为研究对象,运用δ15N-NO3-,δ18O-NO3-和δ18O-H2O同位素技术和水化学分析方法,阐明了研究区地表水和地下水中硝酸盐的分布特征,并揭示其来源和形成过程,基于R语言下运行的贝叶斯模型(stable isotope analysis in R),对研究区水体中各种硝酸盐来源的贡献比例进行了定量识别,以期对以花溪河流域为代表的典型岩溶流域水体硝酸盐污染的源头防控提供科学依据。得到以下主要结论:(1)花溪河流域内无机氮污染较为严重,在平、枯水期,均有地表水采样点水体中NH4+-N浓度高于所属水功能区对应的水体标准;另外,平水期NO3--N和NH4+-N超标率分别为10%和73.33%,枯水期NO3--N和NH4+-N超标率分别为21.28%和76.60%;受施肥过程的影响,流域内地表水和地下水的总氮浓度(三种无机氮浓度之和)整体上均呈现平水期高于枯水期的特征,岩溶含水层的非均质性,使研究区内地下水中总氮浓度空间分布差异性较大,且远高于地表水,NO3--N是研究区水体中溶解性无机氮的主要存在形式。(2)根据水化学方法对流域内水体硝酸盐的主要来源进行辨析,结果显示:流域内水体硝酸盐受农业来源影响大,地表水与地下水中硝酸盐的来源相似,但两者具有明显的分区,说明水体中硝酸盐的来源组成可能存在差异。而根据花溪河流域内不同水体δ15N-NO3-值和δ18O-NO3-值判定,平水期花溪河流域水体中的硝酸盐污染来源主要有化肥、土壤氮以及粪肥/污水。(3)由硝酸盐的同位素分馏特性可知,氨挥发及反硝化作用对硝酸盐的同位素分馏效应明显高于硝化作用,而本研究中硝化作用在研究区水体硝酸盐形成过程中起主导作用,且未发生氨挥发和反硝化作用,说明硝酸盐在形成过程中其同位素的初始值并未受到分馏效应影响。(4)SIAR模型估算结果显示,流域内地表水硝酸盐氮来源贡献率大小顺序为土壤有机氮>粪肥污水>化肥>大气沉降,而流域内地下水硝酸盐氮来源贡献率大小排序为粪肥污水>土壤有机氮>化肥>大气沉降。大气沉降、化肥、土壤有机氮和粪便污水对地表水硝酸盐的贡献比例分别为0.97%、23.33%、43.35%和32.35%,对地下水硝酸盐的贡献比例分别为0.93%、18.37%、35.46%和46.25%;进一步对各采样点的水体中硝酸盐来源进行估算,同时结合现场调研情况及研究区土地利用类型图分析得出,土地利用类型与当地人类的生产生活会对不同来源的硝酸盐向岩溶地区水体的运移产生一定的影响。
胡宇铭[9](2020)在《西溪湿地水体氮源解析及脱氮能力研究》文中研究表明西溪湿地是享誉国内外的国家级湿地公园,但是由于社会的进步城市的扩张,西溪湿地面临着较为严重的氮污染和水体富营养化风险。本研究利用湿地的每月的水质变化和硝酸盐氮氧同位素值(δ15N-NO3-、δ18O-NO3-)对西溪湿地水体氮素来源和迁移转化过程进行了解析,并且重点对湿地的反硝化作用和湿地的除氮能力进行了研究,得出的主要结论如下:(1)西溪湿地δ15N-NO3-值在+3.7‰~+9.0‰之间,δ18O-NO3-在+1.1‰~+13.7‰之间。利用氮氧双同位素法,并结合主成分分析和湿地水质参数分析对湿地的氮素来源进行解析,结果显示湿地氮素来源成分较多,其中生活污水/粪肥、化肥和土壤氮是湿地氮素的主要来源。(2)利用湿地水质参数和氮氧同位素值变化对湿地的氮素迁移转化过程进行解析,其中硝化作用和反硝化作用是西溪湿地水体氮最重要的生化反应过程。硝化作用在湿地各处普遍存在,但是在寒冷的季节可能会由于微生物活性降低而受到一定的抑制。反硝化作用是湿地水体氮的标志性反应,尤其是在夏季反硝化强度极大,但是在冬季以及早春由于水温较低同时水中DO浓度较高,可能会受到较大抑制。(3)利用SIAR模型对湿地硝酸盐来源进行定量计算。其中生活污水/粪肥对湿地硝酸盐的贡献率(29.3%~40.0%)最大,尤其是在秋季优势明显。化肥(19.5%~38.0%)和土壤氮(22.7%~35.0%)对湿地硝酸盐的贡献也较大。而大气氮对于湿地的影响最小,贡献率在5.5%~14.8%之间。(4)西溪湿地水样反硝化实验的结果表明湿地反硝化的氮同位素富集系数(ε)为-1.6‰,而湿地的自然同位素分馏系数由于受到诸如硝化作用和同化作用等其他氮素生化反应的影响,其值在-0.7%~-1.0%之间,绝对值明显小于实验室结果。由反硝化分馏系数和自然分馏系数通过Rayleigh曲线量化的结果表明,湿地的脱氮过程中反硝化作用在其中的贡献最大,所占比例在62%~78%之间,平均为69%。利用实验室反硝化结果对西溪湿地的反硝化脱氮量进行估算,湿地通过反硝化作用去除的水体氮在22~798kg N·ha-1y-1之间,其最大除氮效率在同类型的研究中处于中上水平,表明湿地的脱氮潜力较大。
孙小淇[10](2020)在《武进区地表水水质分布特征及其氮污染来源解析研究》文中提出常州市武进区位于江苏省南部,辖区内多种人类活动导致水体富营养化的发生。氮污染作为水体富营养化的重要原因之一,会造成水质的恶化,影响水生生物的生长,从而引发一系列生态问题。因此,研究地表水水质分布特征和氮污染来源特征,对实现区域水环境综合治理具有重要意义。本文以研究区域地表水体和各类型污染源连续四季度的水样采集和监测为基础,对地表水水质进行分析和评价,得到区域水质分布特征,并对污染源的氮素浓度特征和硝酸盐氮氧同位素特征进行研究,得到区域典型污染源硝酸盐氮氧同位素值域。在此基础上,利用质量平衡模型和贝叶斯模型对主要河流及湖泊区域水体氮污染来源进行解析。研究区域水质参数的分布具有时间和空间特征,冬季各指标浓度明显高于其他季节,各季节TN、NH3-N、NO3--N、TP、COD和Cl-高浓度位点主要集中于运河以北和永安河。依据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),将NH3-N、COD、TP作为区域地表水污染状况考察指标进行单因子水质评价,水体Ⅳ类标准达标率为71.7%,且NH3-N为影响评价结果的决定性指标。针对地表水氮污染突出问题,开展污染源氮素指标特征和硝酸盐氮氧同位素特征研究。结果表明,生活及粪肥源、化肥及工业源、大气沉降源、土壤源和水产养殖源为区域水体氮素的主要来源。同时,根据污染源同位素测定结果和文献调研结果,确定各类型污染源同位素值域范围,并以此作为区域水体氮污染来源解析的依据。基于污染源同位素值域,利用质量平衡模型和贝叶斯模型对区域河流及湖泊水体氮素来源进行解析。结果表明,人为源是区域水体氮素的主要来源,春、夏两季的化肥及工业源贡献率高于冬季和秋季;氮污染较重的运河以北和永安河区域,以生活及粪肥源和化肥及工业源的贡献为主。根据模型的使用条件和贡献率分配,质量平衡模型能够反映河流水体各季节上下游位点间主要人为来源的贡献变化趋势,贝叶斯模型则可以从整体上解析河流或湖泊水体中氮素的所有来源的贡献比例,两种模型的结合可有效提高源解析效率。研究结果可为武进区水环境治理提供有益参考。
二、地下水硝酸盐中氮、氧同位素研究现状及展望(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、地下水硝酸盐中氮、氧同位素研究现状及展望(论文提纲范文)
(1)基于同位素和数值模拟的地下水硝酸盐污染源解析研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景及意义 |
1.2.1 研究背景 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 硝酸盐的溯源方法 |
1.3.2 数值模拟方法 |
1.4 问题与不足 |
1.5 研究目标、内容和技术路线 |
1.5.1 研究目标 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 技术路线 |
第二章 研究区概况 |
2.1 研究区自然地理 |
2.1.1 地理位置 |
2.1.2 水资源现状 |
2.1.3 气象资料 |
2.1.4 水文条件 |
2.2 地层属性 |
2.2.1 研究区含水层系统 |
2.2.2 研究区补径排关系 |
2.3 本章小结 |
第三章 样品采样与分析方法 |
3.1 监测井布设 |
3.2 样品采集 |
3.3 水样分析 |
3.3.1 水化学分析 |
3.3.2 氮氧同位素分析 |
3.4 分析方法 |
3.4.1 水化学分析法 |
3.4.2 浓度插值分析 |
3.4.3 SIAR模型 |
3.4.4 数值模拟 |
第四章 地下水硝酸盐污染来源分析 |
4.1 研究区地下水化学特性分析 |
4.1.1 地下水化学指标分析 |
4.1.2 硝酸盐时空分布特征 |
4.2 地下水硝酸盐污染来源定性识别 |
4.2.1 地下水氮氧同位素特征分析 |
4.2.2 地下水硝酸盐来源识别 |
4.2.3 地下水硝酸盐来源校正 |
4.3 地下水硝酸盐污染来源定量分析 |
4.3.1 迁移转化类型识别 |
4.3.2 SIAR模型定量计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 地下水硝酸盐污染空间识别 |
5.1 地下水数值模拟 |
5.1.1 模拟区域 |
5.1.2 模型概化 |
5.2 Modflow地下水流模拟 |
5.2.1 控制方程 |
5.2.2 模型运行与校准 |
5.3 Modpath模块运行 |
5.4 污染源空间位置识别 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(2)地表水、地下水硝酸盐时空变化及其来源分析 ——以渭河流域关中段为例(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外相关研究进展 |
1.2.1 水体硝酸盐污染研究进展 |
1.2.2 水体硝酸盐来源研究进展 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究技术路线 |
第二章 研究区概况和研究方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 自然地貌 |
2.1.2 气候水文 |
2.1.3 社会经济 |
2.1.4 水体污染现状 |
2.2 野外采样及实验室分析 |
2.2.1 样点布设 |
2.2.2 野外采样 |
2.2.3 样品测定与分析 |
2.3 分析方法 |
2.3.1 氮同位素法 |
2.3.2 人类健康风险评价 |
第三章 渭河流域关中段水体水化学时空分布特征 |
3.1 地表水水化学特征 |
3.2 地下水水化学特征 |
3.3 地表水氮素时空分布特征 |
3.3.1 地表水三氮的基本特征 |
3.3.2 地表水硝酸盐的时空分布特征 |
3.4 地下水氮素时空分布特征 |
3.4.1 地下水三氮的基本特征 |
3.4.2 地下水硝酸盐的时空分布特征 |
3.5 本章小结 |
第四章 渭河流域关中段水体硝酸盐来源辨析 |
4.1 渭河流域关中段水体氢氧同位素特征 |
4.2 渭河流域关中段地表水硝酸盐来源辨析 |
4.2.1 水化学指标对地表水硝酸盐来源的指示作用 |
4.2.2 基于Cl~-和氮稳定同位素判定地表水硝酸盐的污染来源 |
4.3 渭河流域关中段地下水硝酸盐来源辨析 |
4.3.1 水化学指标对地下水硝酸盐来源的指示作用 |
4.3.2 基于Cl~-和氮稳定同位素判定地下水硝酸盐的污染来源 |
4.4 本章小结 |
第五章 渭河流域关中段水体硝酸盐人类健康风险评估 |
5.1 地表水硝酸盐健康风险评估 |
5.2 地下水硝酸盐健康风险评估 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
1 主要结论 |
2 存在的不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
(3)岩溶洞穴硝酸盐来源识别及定量估算研究 ——以贵州绥阳麻黄洞为例(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 洞穴水文地球化学研究 |
1.2.2 硝酸盐源解析研究 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 论文创新点 |
2 研究区概况与研究方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 自然地理位置 |
2.1.2 水文地质概况 |
2.1.3 自然环境概况 |
2.2 监测点选择和介绍 |
2.3 样品采集与实验方法 |
2.3.1 样品采集 |
2.3.2 现场测试 |
2.3.3 室内试验 |
2.3.4 分析方法 |
2.3.5 数据处理软件平台 |
3 麻黄洞洞内外水-气环境特征 |
3.1 麻黄洞洞外气候变化特征参数 |
3.2 麻黄洞洞内外空气指标变化特征 |
3.2.1 温度变化特征 |
3.2.2 相对湿度变化特征 |
3.2.3 CO_2浓度变化特征 |
3.3 麻黄洞洞穴水文地球化学特征 |
3.3.1 洞穴水水化学类型 |
3.3.2 麻黄洞洞穴水水化学特征 |
4 麻黄洞洞穴水硝酸盐来源定性分析 |
4.1 麻黄洞洞穴水同位素特征 |
4.2 麻黄洞洞穴水硝酸盐来源定性分析 |
5 麻黄洞洞穴水硝酸盐转化特征及来源定量估算 |
5.1 麻黄洞洞穴水硝酸盐转化作用识别 |
5.2 麻黄洞洞穴水硝酸盐来源定量估算 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录(硕士期间野外采样、室内试验、参加学术活动照片) |
致谢 |
攻读学位期间科研成果 |
一参与科研项目 |
二发表论文 |
三获奖情况 |
(4)秦岭北麓土地利用方式变化对土壤氮素累积及损失的影响(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 土地利用方式转变对土壤氮素累积和损失的影响 |
1.2.2 果树、蔬菜等园艺作物氮素投入及盈余状况 |
1.2.3 园艺作物系统土壤氮素累积 |
1.2.4 园艺作物系统土壤硝态氮淋溶损失 |
1.2.5 土壤硝态氮累积对地表及地下水硝酸盐含量的影响 |
1.2.6 水体中硝酸盐来源与识别 |
1.2.7 减少硝态氮累积及淋溶损失的对应措施 |
1.3 本研究的科学问题 |
第二章 选题依据和研究思路 |
2.1 选题依据 |
2.2 研究区概况 |
2.3 研究内容和技术路线 |
第三章 农田转变为猕猴桃园对土壤氮素盈余及硝态氮累积的影响 |
3.1 前言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 研究区概况 |
3.2.2 研究方法 |
3.2.3 样品测定与分析 |
3.2.4 计算方法 |
3.2.5 数据分析 |
3.3 结果分析 |
3.3.1 猕猴桃园及农田氮素表观平衡及土壤氮素累积 |
3.3.2 坡地猕猴桃园硝态氮累积及其分布 |
3.3.3 流域尺度土壤剖面硝态氮含量及累积 |
3.3.4 流域内农田及猕猴桃园硝态氮总累积量 |
3.4 讨论 |
3.4.1 猕猴桃园及农田两种不同土地利用方式下土壤硝态氮累积量差异 |
3.4.2 流域土壤硝态氮累积及其空间变异性 |
3.4.3 土壤大量硝态氮累积对环境质量的潜在影响 |
3.4.4 降低猕猴桃园氮肥施用及硝态氮累积量的相应措施 |
3.5 结论 |
第四章 坡地猕猴桃园土壤水分动态变化及硝态氮淋溶损失 |
4.1 前言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 研究区概况 |
4.2.2 试验设计 |
4.2.3 样品采集与分析 |
4.2.4 参数选择及计算方法 |
4.2.5 数据处理 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 雨季猕猴桃园土面水分平衡 |
4.3.2 猕猴桃园土壤水分含量变化 |
4.3.3 雨季前后猕猴桃园土壤养分含量变化 |
4.4 讨论 |
4.4.1 坡地果园土壤水分含量变化 |
4.4.2 坡地猕猴桃园土壤硝态氮淋溶损失 |
4.5 结论 |
第五章 不同土地利用方式对地下水硝酸盐含量的影响 |
5.1 前言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 研究区概况 |
5.2.2 研究方法 |
5.2.3 数据分析 |
5.3 结果分析 |
5.3.1 不同土地利用方式下地下水水化学变化 |
5.3.2 不同区域地下水硝酸盐含量差异 |
5.3.3 地下水硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O差异 |
5.4 讨论 |
5.4.1 不同土地利用方式下地下水离子组成差异 |
5.4.2 地下水硝酸盐溯源分析 |
5.5 结论 |
第六章 不同土地利用方式对地表水氮含量的影响 |
6.1 前言 |
6.2 材料与方法 |
6.2.1 研究区域概况 |
6.2.2 样品采集与测定 |
6.2.3 数据处理及分析 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 俞家河水化学特征 |
6.3.2 俞家河不同断面干湿季节河流流量、水体总氮及无机态氮含量变化 |
6.3.3 俞家河不同断面干湿季节水体Cl~-浓度与NO_3~--N浓度的关系 |
6.3.4 水体硝态氮潜在来源的同位素组成及河流水体来源分析 |
6.3.5 河水硝酸盐来源分析 |
6.4 结论 |
第七章 秦岭北麓猕猴桃主产区土壤硝态氮累积及分布 |
7.1 前言 |
7.2 材料与方法 |
7.2.1 研究区概况 |
7.2.2 研究方法 |
7.2.3 样品测定与分析 |
7.2.4 计算方法 |
7.2.5 数据处理 |
7.3 结果分析 |
7.3.1 秦岭北麓猕猴桃园及农田氮素投入状况 |
7.3.2 秦岭北麓猕猴桃园及农田氮素利用效率 |
7.3.3 农田及猕猴桃园土壤硝态氮累积量 |
7.3.4 秦岭北麓猕猴桃种植区土壤硝态氮累积和分布及氮素总投入 |
7.3.5 秦岭北麓猕猴桃种植区地下水硝酸盐含量 |
7.4 讨论 |
7.4.1 不同土地利用方式下氮素盈余、累积及分布 |
7.4.2 猕猴桃主产区土壤硝态氮累积的空间变异性 |
7.4.3 猕猴桃种植区土壤硝态氮累积量及淋溶损失风险 |
7.4.4 减少土壤硝态氮累积及淋溶损失的措施 |
7.5 结论 |
第八章 氮肥减量施用对猕猴桃产量、品质及土壤氮素累积的影响 |
8.1 前言 |
8.2 材料方法 |
8.2.1 研究区概况 |
8.2.2 试验设计 |
8.2.3 样品采集 |
8.2.4 计算方法 |
8.2.5 数据处理及分析 |
8.3 结果分析 |
8.3.1 猕猴桃园不同施氮处理对果实及枝条氮含量的影响 |
8.3.2 不同施氮处理下猕猴桃单果重、产量及品质 |
8.3.3 不同施氮处理下氮肥偏生产力及果农经济效益 |
8.3.4 不同施氮处理下土壤硝态氮含量及累积量 |
8.4 讨论 |
8.4.1 猕猴桃园减量施氮对氮素投入及盈余的影响 |
8.4.2 减量施氮对硝态氮累积及环境效应的影响 |
8.5 结论 |
第九章 主要结论、创新点及需要进一步研究的主要问题 |
9.1 主要结论 |
9.2 研究的主要创新点 |
9.3 建议进一步研究的问题 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)淡水环境中氮污染同位素示踪的研究进展(论文提纲范文)
1 中国水环境氮污染分布特征 |
2 水环境氮污染来源分析方法 |
2.1 传统水化学方法 |
2.2 稳定氮同位素示踪法 |
2.3 氮氧同位素示踪法 |
2.4 多种同位素示踪结合水化学法 |
2.5 稳定同位素混合模型 |
3 水环境中氮迁移转化的同位素示踪 |
3.1 地下水氮污染迁移转化 |
3.2 地表水氮污染迁移转化 |
4 总结与展望 |
(6)含水层中优先水流通道对硝酸盐反应迁移过程的控制研究(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景、目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 含水层中硝酸盐反应迁移过程的研究进展 |
1.2.2 优先水流通道对硝酸盐反应迁移过程影响的研究进展 |
1.2.3 优先水流通道识别与描绘的研究进展 |
1.3 研究目标、研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 技术路线 |
1.3.4 创新点 |
第二章 通州试验井场概况及场地试验 |
2.1 通州试验井场概况 |
2.1.1 地理位置及气象条件 |
2.1.2 试验井场建设 |
2.1.3 场地水文地质条件 |
2.2 场地惰性示踪剂示踪试验 |
2.2.2 温度示踪试验 |
2.2.3 溴示踪试验 |
2.3 场地硝酸盐反应迁移示踪试验 |
2.3.1 天然水力梯度下场地硝酸盐反应迁移示踪试验过程 |
2.3.2 强迫水力梯度下场地硝酸盐反应迁移示踪试验过程 |
2.3.3 水样测试及分析方法 |
第三章 场地含水层中优先水流通道的识别 |
3.1 场地含水层非均质性的定性分析 |
3.1.1 惰性示踪试验过程中的地下水流场特征 |
3.1.2 场地非均质含水层中的溴溶质及热迁移特征 |
3.2 数值模拟反演含水层的空间异质性 |
3.2.1 水流、溴溶质及热迁移模型构建 |
3.2.2 模型的校准与验证 |
3.2.3 优化的水力传导系数空间分布 |
3.3 优先水流通道的识别 |
3.3.1 最小水力阻力的计算方法 |
3.3.2 优先水流通道的识别 |
第四章 非均质介质中硝酸盐的反应迁移过程 |
4.1 天然水力梯度下硝酸盐的反应迁移过程 |
4.1.1 地下水流场特征 |
4.1.2 各离子浓度穿透曲线的变化特征 |
4.1.3 硝酸盐中氮氧同位素组成特征 |
4.1.4 天然水力梯度下硝酸盐的反应迁移特征 |
4.2 强迫水力梯度下硝酸盐的反应迁移过程 |
4.2.1 地下水流场特征 |
4.2.2 各离子浓度穿透曲线的变化特征 |
4.2.3 硝酸盐中氮氧同位素组成特征 |
4.2.4 强迫水力梯度下硝酸盐的反应迁移特征 |
第五章 优先水流通道对硝酸盐反应迁移影响的定量评价 |
5.1 不同水力梯度下硝酸盐反应迁移过程的模拟 |
5.1.1 水流模型 |
5.1.2 溶质迁移模型 |
5.1.3 反应迁移模型 |
5.1.4 模型校准 |
5.2 基于时间矩的计算分析 |
5.2.1 分析指标的计算方法 |
5.2.2 结果分析 |
5.3 基于空间矩的计算分析 |
5.3.1 分析指标的计算方法 |
5.3.2 结果分析 |
5.4 优先水流通道对硝酸盐反应迁移的影响 |
5.4.1 优先水流通道对硝酸盐物理迁移过程的控制作用 |
5.4.2 优先水流通道对硝酸盐反硝化过程的控制作用及机理 |
5.4.3 优先水流通道对反硝化过程控制机理的应用拓展 |
第六章 结论、建议及不足 |
6.1 结论及建议 |
6.1.1 结论 |
6.1.2 建议 |
6.2 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
(7)联用地下水年龄和稳定同位素解析硝酸盐污染源的演变(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状与趋势 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.4 主要创新点 |
第2章 研究区概况 |
2.1 交通与位置 |
2.2 自然地理与社会经济 |
2.3 区域地质与水文地质条件 |
2.4 研究区污染源分布概况 |
第3章 样品采集与数据获取 |
3.1 样品采集 |
3.2 样品测试 |
3.3 数据来源 |
第4章 土地利用与地下水开发利用 |
4.1 土地利用 |
4.2 地下水开发利用 |
4.3 小结 |
第5章 地下水硝酸盐时空变化及影响因素 |
5.1 典型区地下水硝酸盐的变化特征 |
5.2 典型剖面地下水硝酸盐的变化特征 |
5.3 地下水硝酸盐的时空变化特征 |
5.4 影响地下水硝酸盐分布变化的主要因素分析 |
5.5 小结 |
第6章 地下水年龄与硝酸盐输入时间序列 |
6.1 地下水年龄测定 |
6.2 地下水年龄分布特征 |
6.3 硝酸盐输入时间序列构建 |
6.4 小结 |
第7章 地下水硝酸盐来源及其变化解析 |
7.1 同位素源解析方法原理 |
7.2 不同土地利用条件下地下水硝酸盐源及其变化解析 |
7.3 地下水硝酸盐污染来源贡献率解析 |
7.4 小结 |
第8章 地下水硝酸盐污染演变机制与污染防控对策 |
8.1 地下水硝酸盐输入的演变过程及驱动机制 |
8.2 地下水硝酸盐污染源演化的概念模式 |
8.3 地下水硝酸盐污染防控对策 |
8.4 小结 |
第9章 结论与展望 |
9.1 研究结论 |
9.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(8)硝酸盐在典型岩溶流域中的分布、转化过程及来源解析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 传统方法解析硝酸盐来源 |
1.2.2 基于环境同位素方法的硝酸盐来源及迁移转化过程研究 |
1.2.3 同位素混合模型在贡献方面的研究进展 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 研究区概况及样品的采集与分析方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 地理位置 |
2.1.2 气象 |
2.1.3 水文与地质条件 |
2.1.4 土地利用情况 |
2.1.5 流域自然资源 |
2.2 样品的采集与分析方法 |
2.2.1 样品的采集 |
2.2.2 样品的测试分析 |
2.2.3 数据处理与分析 |
第三章 硝酸盐时空分布特征 |
3.1 水体理化性质及无机氮分布特征 |
3.2 无机氮浓度时空分布特征 |
3.2.1 “三氮”时空分布特征 |
3.2.3 硝态氮时空分布特征 |
3.3 硝酸盐污染源初步解析 |
3.4 本章小结 |
第四章 研究区水体硝酸盐形成过程解析 |
4.1 应用稳定双同位素甄别水体硝酸盐污染源 |
4.1.1 氮氧双同位素示踪硝酸盐污染源原理 |
4.1.2 主要氮素污染源 |
4.1.3 花溪河流域水体硝酸盐氮氧同位素特征 |
4.1.4 花溪河流域水体硝酸盐污染源解析 |
4.2 硝酸盐中的同位素分馏 |
4.3 硝酸盐的形成过程 |
4.3.1 反硝化作用的识别 |
4.3.2 硝化作用的识别 |
4.4 本章小结 |
第五章 定量识别水体硝酸盐污染源 |
5.1 定量识别水体硝酸盐污染源 |
5.2 土地利用类型对硝酸盐来源的影响 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 问题与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(9)西溪湿地水体氮源解析及脱氮能力研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 氮氧同位素解析氮污染源的研究现状 |
1.2.2 氮素迁移转化对硝酸盐氮氧同位素的影响 |
1.2.3 同位素源解析模型 |
1.2.4 湿地氮迁移转化 |
1.2.5 湿地脱氮能力 |
1.3 研究区域概况 |
1.4 研究内容及研究目的 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究目的 |
1.4.3 技术路线 |
第二章 西溪湿地水体氮迁移转化和源解析 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 研究区域概况 |
2.2.2 水样采集与分析方法 |
2.2.3 主成分分析(PCA) |
2.3 结果 |
2.3.1 西溪湿地水质参数 |
2.3.2 西溪湿地硝酸盐氮氧同位素值 |
2.4 讨论 |
2.4.1 湿地水质分析 |
2.4.2 湿地水体氮来源解析 |
2.4.2.1 主成分分析法解析水体硝酸盐来源 |
2.4.2.2 水质参数结合湿地环境解析水体硝酸盐来源 |
2.4.2.3 氮氧同位素解析水体氮来源 |
2.4.3 湿地水体氮素迁移转化 |
2.5 本章小结 |
第三章 西溪湿地硝酸盐来源定量计算 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 研究区域概况 |
3.2.2 水样采集与分析方法 |
3.2.4 SIAR模型 |
3.3 结果 |
3.4 讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 西溪湿地脱氮 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 研究区域概况 |
4.2.2 采样及实验方法 |
4.2.3 Rayleigh曲线 |
4.2.4 湿地脱氮效率估算方法 |
4.3 结果 |
4.3.1 实验室反硝化结果 |
4.3.2 实验室反硝化氮氧同位素 |
4.4 讨论 |
4.4.1 湿地反硝化作用 |
4.4.2 同位素富集系数 |
4.4.3 Rayleigh曲线量化贡献率 |
4.4.4 湿地脱氮效率 |
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 |
致谢 |
作者简介 |
1 作者简历 |
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
学位论文数据集 |
(10)武进区地表水水质分布特征及其氮污染来源解析研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 水体氮污染研究现状 |
1.2.1 全球水体氮污染现状 |
1.2.2 水体氮污染来源研究 |
1.2.3 水体氮污染危害研究 |
1.3 水体氮污染来源解析研究现状 |
1.4 氮氧同位素技术应用现状 |
1.4.1 氮氧同位素测试技术 |
1.4.2 氮氧同位素分析方法 |
1.5 研究目的及意义 |
1.6 研究内容和技术路线 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 采样点布设和样品采集 |
2.2 实验仪器设备 |
2.3 培养基配制 |
2.4 分析检测方法 |
2.4.1 常规水质指标检测 |
2.4.2 硝酸盐同位素检测 |
2.5 水质评价方法 |
2.5.1 单因子评价法 |
2.5.2 达标率 |
2.6 同位素分析方法 |
2.6.1 同位素值 |
2.6.2 同位素值域法 |
2.6.3 质量平衡模型法 |
2.6.4 贝叶斯模型法 |
第3章 武进区地表水水质分布特征与评价 |
3.1 武进区水质分布特征 |
3.1.1 总氮 |
3.1.2 硝酸盐 |
3.1.3 氨氮 |
3.1.4 总磷 |
3.1.5 化学需氧量 |
3.1.6 氯离子 |
3.2 武进区水质评价 |
3.3 本章小结 |
第4章 武进区水环境氮污染源特征 |
4.1 氮素指标特征 |
4.1.1 生活污水 |
4.1.2 畜禽养殖废水 |
4.1.3 工业废水 |
4.1.4 水产养殖废水 |
4.2 氮氧同位素特征 |
4.2.1 典型氮素来源同位素特征 |
4.2.2 区域氮素来源同位素特征 |
4.3 本章小结 |
第5章 典型区域水体氮污染来源解析 |
5.1 典型河流氮污染来源解析 |
5.1.1 基于质量平衡模型的氮污染源解析 |
5.1.2 基于贝叶斯模型的氮污染来源解析 |
5.2 典型湖泊氮污染源解析 |
5.2.1 滆湖 |
5.2.2 竺山湾 |
5.3 氮污染治理建议 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表学术成果及所获荣誉 |
四、地下水硝酸盐中氮、氧同位素研究现状及展望(论文参考文献)
- [1]基于同位素和数值模拟的地下水硝酸盐污染源解析研究[D]. 张田. 重庆交通大学, 2021
- [2]地表水、地下水硝酸盐时空变化及其来源分析 ——以渭河流域关中段为例[D]. 张鑫. 西北大学, 2021(12)
- [3]岩溶洞穴硝酸盐来源识别及定量估算研究 ——以贵州绥阳麻黄洞为例[D]. 安丹. 贵州师范大学, 2021
- [4]秦岭北麓土地利用方式变化对土壤氮素累积及损失的影响[D]. 高晶波. 西北农林科技大学, 2020
- [5]淡水环境中氮污染同位素示踪的研究进展[J]. 孙亚乔,王晓冬,校康,段磊,吕梓昊. 生态环境学报, 2020(08)
- [6]含水层中优先水流通道对硝酸盐反应迁移过程的控制研究[D]. 林晶晶. 中国地质大学, 2020(03)
- [7]联用地下水年龄和稳定同位素解析硝酸盐污染源的演变[D]. 张英. 中国地质大学(北京), 2020
- [8]硝酸盐在典型岩溶流域中的分布、转化过程及来源解析[D]. 赵然. 贵州大学, 2020(04)
- [9]西溪湿地水体氮源解析及脱氮能力研究[D]. 胡宇铭. 浙江工业大学, 2020(02)
- [10]武进区地表水水质分布特征及其氮污染来源解析研究[D]. 孙小淇. 华东理工大学, 2020(01)