河北平原潮土和地下水氮的来源及迁移转化机制

发布时间：2017-09-03 23:26

  本文关键词：河北平原潮土和地下水氮的来源及迁移转化机制

  更多相关文章： 浅层地下水 氮氧同位素示踪 潮土 氮迁移转化 河北平原

【摘要】：地下水是人类主要的饮用水源之一,但是其污染却日益严重,其中,地下水氮污染一直是人们广泛关注的环境问题之一。氮元素主要通过包气带进入地下水中,进而造成了地下水中硝酸盐的污染。因此,研究地下水中氮的来源及包气带中氮的迁移转化对治理地下水污染十分重要。本文以河北平原浅层地下水和包气带作为研究对象,对研究区域内的浅层地下水环境污染现状进行了调查,并利用氮氧双同位素的技术手段查明地下水中氮的污染来源;同时,开展室内土柱淋滤实验对潮土包气带中氮的迁移转化规律进行了研究,阐明其迁移转化机制;最后,利用Hydrus-1D软件对于氮元素在潮土包气带中的迁移转化进行模拟预测,为治理地下水污染提供依据。本文主要研究结果如下:河北平原中,中部平原区NO3--N浓度为4.44 mg·L-1,在三个子平原中最小,地下水污染最小;而东部滨海平原区NO3--N浓度为31.52 mg·L-1,污染最为严重。在2009-2014年,NO3--N平均浓度为18.72 mg?L-1,超过美国饮用水标准0.872倍。而同位素示踪氮来源的结果表明,东部滨海平原区和中部平原区硝酸盐氮来自于化粪池废弃物,山前平原区除这一来源外,还来自于化肥。选择河北平原中的潮土作为土柱淋滤实验的土壤,山前平原区的硝酸盐氮浓度平均值为1.68 mg·L-1,氨氮浓度平均值为13.56 mg·L-1,亚硝酸盐氮浓度平均值为0.23 mg·L-1;中部平原区的硝酸盐氮浓度平均值为1.08 mg·L-1,氨氮浓度平均值为13.95 mg·L-1,亚硝酸盐氮浓度平均值为0.11 mg·L-1。山前平原区的硝酸盐氮在96~192 h期间内浓度升高,随着氧气被消耗最终被分解;氨氮在最下层浓度最大;亚硝酸盐氮浓度在初期时急剧降低,随后浓度上升;中部平原区硝酸盐氮积累在土壤表层;氨氮在480 h浓度最大,亚硝酸盐氮浓度在20 cm的处累积较多。利用Hydrus-1D软件模拟预测氮素在潮土中的迁移,土壤水分运移模型和溶质运移模型的模拟预测中,硝酸盐氮最大绝对误差为0.033,氨氮最大绝对误差为1.076,实验值与模拟值相近,因此,可以利用Hydrus-1D软件很好地进行硝酸盐氮及氨氮的模拟预测。
【关键词】：浅层地下水 氮氧同位素示踪 潮土 氮迁移转化 河北平原
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X523
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 论文研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究进展9-13
• 1.2.1 同位素技术研究进展9-11
• 1.2.2 氮在包气带中迁移转化过程及研究现状11-13
• 1.3 研究内容13-15
• 1.3.1 研究目的13-14
• 1.3.2 研究内容14
• 1.3.3 课题来源14-15
• 第2章 研究区域概况15-19
• 2.1 自然地理概况15-16
• 2.2 区域地质及水文概况16
• 2.3 样品采集及分析16-19
• 第3章 浅层地下水中氮的特征及来源19-29
• 3.1 硝酸盐氮在地下水中的分布19-21
• 3.2 河北平原地下水硝酸盐氮总体特征21-22
• 3.3 不同地区间的地下水硝酸盐氮变化22-23
• 3.4 硝酸盐氮的示踪23-26
• 3.4.1 同位素 δ 值24
• 3.4.2 示踪原理24-25
• 3.4.3 结果分析讨论25-26
• 3.5 本章小结26-29
• 第4章 包气带中“三氮”迁移转化机制研究29-41
• 4.1 实验方法及样品预处理29-30
• 4.2 土柱装填及实验30-31
• 4.3 土壤水溶液中硝酸盐氮的迁移转化31-34
• 4.4 土壤水溶液中氨氮的迁移转化34-36
• 4.5 土壤水溶液中亚硝酸盐氮的迁移转化36-39
• 4.6 浸出液中“三氮”的浓度变化39-40
• 4.7 本章小结40-41
• 第5章 包气带中氮素数学模型的建立及Hydrus-1D预测41-53
• 5.1 水流运动基本方程41-42
• 5.2 土壤水分运移模型42
• 5.3 土壤溶质运移模型42-45
• 5.3.1 溶质迁移机制42-44
• 5.3.2 溶质运移模型44-45
• 5.4 Hydrus-1D软件介绍45-49
• 5.4.1 水流参数设置46-47
• 5.4.2 溶质参数设置47-49
• 5.5 结果分析49-52
• 5.5.1 土壤水分特征曲线49-50
• 5.5.2 氮素的迁移模拟预测50-52
• 5.6 本章小结52-53
• 结论53-55
• 参考文献55-61
• 攻读硕士学位期间所发表的论文61-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赖晓明;廖凯华;朱青;吕立刚;徐飞;;基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析[J];长江流域资源与环境;2015年09期

2 高太忠;付海燕;;氮在河北平原包气带中的迁移转化机制[J];安全与环境学报;2015年01期

3 洪纲;周静博;兰雅莉;李雷;冯媛;杨丽丽;;石家庄市酸雨污染特征及其成因分析[J];河北工业科技;2014年06期

4 徐志伟;张心昱;于贵瑞;孙晓敏;温学发;;中国水体硝酸盐氮氧双稳定同位素溯源研究进展[J];环境科学;2014年08期

5 李玉中;贾小妨;徐春英;王庆锁;李巧珍;;山东省地下水硝酸盐溯源研究[J];生态环境学报;2013年08期

6 张兆吉;费宇红;郭春艳;钱永;李亚松;;华北平原区域地下水污染评价[J];吉林大学学报(地球科学版);2012年05期

7 勾丽杰;刘利民;;基于小波分析的河北平原四季降水变化特征分析[J];沈阳农业大学学报;2012年03期

8 张新钰;辛宝东;刘文臣;纪轶群;王晓红;赵微;;典型区域地下水硝酸盐污染及来源分析[J];安全与环境工程;2011年06期

9 王帘里;孙波;;培养温度和土壤类型对土壤硝化特性的影响[J];土壤学报;2011年06期

10 John Leju CELESTINO LADU;;Modeling atrazine transport in soil columns with HYDRUS-1D[J];Water Science and Engineering;2011年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 费宇红;京津以南河北平原地下水演变与涵养研究[D];河海大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 李天;河北平原区农田土壤硝态氮运移规律及地下水污染数值模拟研究[D];河北农业大学;2013年

2 刘丽雅;浑河傍河区地下水氮污染来源贡献识别[D];中国地质大学（北京）;2013年

3 张馨;风沙滩土壤氨氮运移试验及其模拟研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

4 丁素玲;非均质包气带中“三氮”迁移转化数值模拟[D];中国地质大学(北京);2012年

5 谷海峰;河北平原区地貌地球化学特征研究[D];石家庄经济学院;2011年

6 周晓妮;华北平原东部典型区浅层地下水化学特征及可利用性研究[D];中国地质科学院;2008年

7 刘昆鹏;再生水灌溉地区氮素在土壤中的运移规律模拟的研究[D];北京工业大学;2006年

，

本文编号：787991