基于野外原位抽注试验和同位素技术的含水层反硝化速率研究

发布时间：2024-12-22 06:08

　　 反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程.由于水文地质条件和水文地球化学环境的复杂性和不确定性,精准测定含水层反硝化速率是反硝化过程的研究难点.选取潮白河冲洪积扇中部中国环境科学研究院地下水创新野外基地作为研究区,基于野外原位试验和¹⁵N同位素示踪法提出一种含水层反硝化速率的测定方法.该方法综合体现了研究区实际水文地质条件和水文地球化学环境对反硝化作用的影响,并充分考虑了硝酸盐在含水层中稀释弥散作用对计算结果的影响.结果表明:（1）潮白河冲洪积扇中部某地地下26～28 m处于还原环境,含水介质以粉细砂为主,ρ（NO₃-N）平均值为2.77 mg/L.（2）地下26～28 m反硝化速率在349.52～562.99μg/（kg·d）(以N计,下同)之间,平均值为450.31μg/（kg·d）.通过与研究区含水介质、采样深度和硝酸盐背景值相似的国内外案例对比研究,初步评估结果处于合理区间.（3）测试结果具有一定不确定性,主要来自忽略中间产物NO₂^-和NO的计算方法、扰动采样方法、N₂

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【部分图文】：

图1 研究区及试验点位置

2017年8月，采用PowerProbe钻机(9500-VTR，美国AMS公司)在该基地内沿地下水流向建成3口地下水试验井，编号依次为1#、2#、3#(见图1)．由钻孔柱状图(见图2)可知，3口试验井结构从地表向下依次为填土、粉质黏土与砂质黏土互层、粉细砂夹砂质粉土或粉质黏土、....

图2 试验井钻孔柱状示意

野外原位抽注试验设备和过程见图3，即从试验井中抽出一定量地下水，并加入一种或多种示踪剂(如Br-、Cl-或15N)和外源硝酸盐溶剂，充分搅拌混合均匀后再次通过试验井过滤管向含水层中注入，注入时测试溶液在含水层中以注入井为中心，呈辐射状向外运移，空间上形成一个圆柱体．假设硝酸盐溶剂....

图3 野外原位注抽试验技术原理

c)取样测试阶段．将30L混合溶液注入完成后，利用贝勒管立即取样一次，随后原则上白天每3h取样一次，夜晚每6h取样一次．含水层中反硝化速率最高值一般发生在注入试验溶液后24h内[17]，因此该次试验持续时间设置为24h．取样时间根据实际操作情况微作调整．PVC采样瓶采集....

图4 单井处示踪剂、反应物和生成物的标准浓度穿透曲线

图3野外原位注抽试验技术原理1.2.4反硝化速率计算方法

本文编号：4019562