２０１８年５月 第４０卷第３期 地下水 Ｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ Ｍｑ．，２０１８ Ｖｏ１．４０ Ｎ０．３ 黑河流域地 下水“三 氮＂污染现状研究 刘明霞，刘凯欢，姚恩龙。张 娟，侯燕军 （甘肃省地质环境监测院／甘肃省地下水工程及地热资源重点实验室，甘肃兰州７３００５０） ［摘要］ 通过调查黑河流域地下水中的盐、亚盐、氨氮等离子含量，分析了黑河流域地下水中 盐、亚盐、氨氮等含量的空间分布特征，并依据地下水供水适宜性划分表，通过叠加计算，对黑河流域地下水“三 氮”进行质量区划。结果表明：黑河流域地下水盐污染呈现出线状和面状污染的趋势，亚盐氮和氨氮呈点 污染特性，污染不具有区域性和连续性。黑河流域可以直接饮用（Ｉ一Ⅲ类水）的地下水资源占９１．１％、经适当处理 可以饮用（Ⅳ类水）的地下水资源占７．１９％、不能直接饮用的地下水资源（Ｖ类水）占１．７１％。 ［关键词］ 黑河流域；地下水；“三氮”；质量区划 ［中图分类号］Ｘ５２３ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００４—１ｌ８４（２０１８）０３—００７４—０３ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ¨ｔｈｒｅｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ’’ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｈｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ＬＩＵ Ｍｉｎｇ—ｘｉａ，ＬＩＵ Ｋａｉ—ｈｕａｎ，ＹＡＯ Ｅｎ—ｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｕａｎ，ＨＯＵ Ｙａｎ—ｊｕｎ （Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ／Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ— ｉｎｇ ａｎｄ Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ。Ｇａｎｓｕ。７３００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅｉｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｎｉｔｒａｔｅ，ｎｉｔｒｉｔｅ ａｎｄ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｐｌａｓｍａ ｃｏｎ— ｔｅｎｔ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅｉｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｎｉｔｒａｔｅ，ｎｉｔｒｉｔｅ ａｎｄ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒ— ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔａｂｌｅ，ｔｈｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ，ｂｙ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａ￣ｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｔｈｅ ｈｅｉｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ’’ｔｈｒｅｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ”ｑｕａｌｉｔｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｎｉｔｒａｔｅ ｐｏｌｌｕ— ｔｉｏｎ ｉｎ ｈｅｉｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．ａｎｄ ｔｈｅ ｎｉｔｒｉｔｅ ａｎｄ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｈａｖｅ ｓｏｍｅ ｐｏｌｌｕ— ｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｎｏｔ ｒｅｇｉｏｎａｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ．Ｈｅｉｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｄｒｉｎｋｉｎｇ（Ｉ一Ⅲｗａ— ｔｅｒ）ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ ９ １．１％ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｃａｎ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ（Ⅳｃｌａｓｓ）ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ ７．１ ９％ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｄｒｉｎｋａｂｌｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ（Ｖ ｗａｔｅｒ）ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｏｒｆ １．７ １％． －Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈｅｉｈｅ ｂａｓｉｎ；ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；。’ｔｈｒｅｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ”；ｑｕａｌｉｔｙ ｚｏｎｉｎｇ 自从２０世纪６Ｏ年代末７０年代初开始较大规模开采黑 河流域地下水，目前区内９０％以上的城镇以地下水为主要供 水水源，农村８０％左右的人畜饮用水源依赖于地下水…。对 于以地下水作为主要饮用水源的国家和地区来说，氮污染地 下水对人体的潜在危害十分严重。“三氮”是指溶在水中呈 离子态的氨氮（ＮＨ 一Ｎ）、亚盐氮（Ｎｏ 一一Ｎ）和 盐氮（ＮＯ，一一Ｎ）的总称，不仅是衡量水体毒理性和富营养化 程度的很重要指标，而且能威胁到区域生态环境与人体健 康 一３ｊ。水中的氨氮超标，会引起胃炎、传染性肝炎等疾病； 水中的亚盐会和蛋白质形成亚硝胺，而亚硝胺是一种强 致癌的物质，如果长期饮用亚盐含量高的水，则会对人 体健康极为不利；长期饮用盐含量高的饮用水，可以导 致婴儿的血红蛋白增高 Ｊ，因此，对地下水氮污染的研究越 １材料与研究方法 １．１研究区域概况 黑河流域是我国西北地区第二大内陆河，发源自青海祁 连冰川，流域东与石羊河流域相邻，西与疏勒河流域相接，地 处青藏高原向蒙古高原的过渡带上，水资源十分缺乏。流域 大部分属干旱气候区，仅南部祁连山地较为湿润，形成沿青 藏高原北缘分布的祁连山一黑河流域绿洲带。在干旱的气 候大背景下，由于黑河内陆河流域四周为高山高原的地理环 境所围绕，山地和盆地相间，形成了我国西北干旱区地形地 貌独特的内陆河流域和独具特色的水循环系统。。 。本研究 所包含的流域范围介于东经９６。５６ ４０ 一１０２。０９ ５２ ，北纬 ３８。０５ ５５”一４０。３３ ５５”之间，流域面积共３．７万ｋｍ ，流域行 政区划共涉及３市５县，分别为张掖市山丹县、民乐县、临泽 县、高台县，酒泉市金塔县，嘉峪关市（图１）。 黑河流域河流出山后，流经中游张掖、酒泉和下游金塔 一来越受到人们的重视 Ｊ。本次将黑河流域地下水作为研究 对象，分析地下水中“三氮”的分布特征，为控制该区地下水 氮污染提供一定的依据。并依据饮用水质量标准，对黑河流 域地下水进行质量区划，进而为开发利用当地地下水，提供 科学依据。 ［收稿日期】 ２０１８—０１—０８ 鼎新，最后注入尾间湖居延海，通过渗漏和蒸发消失在荒 漠 Ｊ。随着区内工农业生产的不断发展和城市人口的急剧 ［基金项目］ 地质调查项目：“主要平原（盆地）地下水砷氟等评价与安全供水区划（１２１２０１１３１０３７００）”资助 ［作者简介］ 刘明霞（１９８４一），女，甘肃景泰人，工程师，主要从事水文地质及地理信息等方面的工作。 ［通讯作者］ 侯燕军（１９７９一），男，甘肃秦安人，高级工程师，主要从事水文地质、地质灾害及地质环境评价等方面的工作。 ７４ 第４０卷 第３期 地下水 ２０１８年５月 增加，经济发展和人民生活对地下水的依赖程度愈来愈高。 部分缺水的黑河流域经常出现季节性水资源危机，上下游、 工农业之间的争水矛盾越来越突出。由于缺水而严重超采 地下水，引起了部分地区地下水水位持续下降，泉水资源不 断削减，出现了不同程度的植被退化死亡、土壤盐渍化、土地 沙化等问题，区域生态环境趋于恶化。尤其是工农业集中的 类依据生活饮用水卫生标准，主要适用于集中式生活饮用水 水源以及工农业用水，Ｉ类一ＩＩＩ类水均可直接饮用，为适宜 类；ＩＶ类以农业和工业用水质量要求以及一定水平的人体健 康分险为依据，适用于农业和部分工业用水，适当处理后可 作为生活饮用水，为较适宜类；Ｖ类水质指标超标，不宜作生 活饮用水，为不适宜类。绘制各组分含量分布图，反映黑河 流域地下水中天然的或已受到污染的各组分空间的分布情 况。分布图按照表ｌ将各组分含量划分为三个区间（Ｉ类一 ＩＩＩ类、ＩＶ类和Ｖ类）。 表１ 地下水适宜性划分表 ｍｇ／Ｌ 张掖、酒泉、嘉峪关、玉门等城市，地下水污染现象十分严重。 图１ 黑河流域行政区划图 依据地下水供水适宜性划分表，通过叠加计算，对黑河 流域地下水“三氮”进行质量区划。 １．２数据来源 本研究的数据符合《地质矿产实验室测试质量管理规范 （ＤＺ０１３０—２００６）和《地下水污染调查评价规范》（ＤＤ２００８— ０１）的要求，分析精度、精密度以及重复样和空白样的监控都 ２ 研究结果 ２．１“三氮”含量分布特征 依据国家饮用水分类标准，黑河流域地下水中盐、 亚盐、氨氮等的百分位数、均值、极大值、极小值和质量 分类（％）分别见表２，各组分超标样品个数和超标率（％）见 表３。 有保障，保证试验数据的科学性和有效性。 １．３ 研究方法 根据《地下水质量标准》（ＧＢ／Ｔ１４８４８—９３），其中Ｉ类和 ＩＩ类地下水离子含量较低，这两类水能适用于各种用途，ＩＩＩ 表２黑河流域地下水水化学特征表 表３ 黑河流域地下水各组分测试数据超标率统计表 和适宜区呈环状分布。地下水中亚盐共计７０个取样点 中无一个超标，亚氮均值为０．２８２ ｍｇ／Ｌ，极大值为 ４．１３８ ｎｑ·ｇ／Ｌ，极小值为０．００ｌ ｍｇ／Ｌ，适宜区占整个取样面积 的９７．６％、较适宜区占整个取样面积的２．４％。地下水中氨 氮共计６２个取样点只有一个点超标，氨氮均值为０．１７３ ｍ Ｌ，极大值为６．７１２ ｍｇ／Ｌ，极小值为０．００８ ｍｇ／Ｌ，适宜区占整 个取样面积的９８．２５％、较适宜区占整个取样面积的１．２％， 不适宜区占整个取样面积的０．５４％。“三氮”含量分布图表 表２、表３、图１、图２、图３和图４所示，本研究在黑河流 域地下水中的盐、亚盐、氨氮的取样点主要位于花 明：黑河流域地下水盐氮Ⅲ类水、适宜区和不适宜区呈 线状和面状存在，盐污染呈现出线状和面状污染的趋 势，亚盐氮和氨氮呈点污染特性，有分散性的特点，污染 不具有区域性和连续性。 海盆地、金塔盆地、酒泉东盆地、张掖盆地，在赤金盆地、酒泉 西盆地、大马营盆地、山丹丰城堡盆地、大青阳等盆地中几乎． 没有取样。 ２．２ 质量划分 黑河流域地下水适宜区面积约为１６ ６２５．２１ ｋｍ ，占取样 点总面积的９１．１％；较适宜区面积约为１ ３１ １．８ ｋｍ ，占取样 黑河流域地下水盐均值为８．５８１ ｎｑ ｇ／Ｌ，极大值为 ５Ｏ．１６１ ｍｇ／Ｌ，极小值为０．０４ ｒｆｌ－ｇ／＇Ｌ，共计８５个取样点中只有 ４个点盐含量超标，主要位于张掖市、高台县和临泽县附 近；有１６个取样点盐在较适宜区范围，位于超标样点的 点总面积的７．１９％；不适宜区面积约为３ｌ２．４５ ｋｍ ，仅占取 样点总面积的１．７１％（图５）。 ７５ 外围，其余样品点都在ＩＩＩ类水的范围内，适宜区、较适宜区 第４０卷 第３期 地下水 ２０ｌ８年５月 ２．３ 原因分析 地质成因是地下水中氮的天然污染源 ，在天然的状态 势；亚盐氮和氨氮呈点污染特性，污染不具有区域性和 连续性，且“三氮”污染的区域也有一定的差异，即本区域地 下水三氮组分主要以盐形式存在于地下水中，氨氮其 次，亚盐氮含量占三氮含量比例最低。地下水“三氮”转 化机理是一个比较复杂的系统，不仅跟水文地质条件、埋藏 深度、土壤类型、含氧量、地下水中菌群、水化学成分等诸多 下，地下水中所含的ＮＯ 一一般较少。但是在人类活动的影 响下，ＮＨ 一Ｎ及ＮＯ 一一Ｎ可以由于很多原因不断增高， 最终造成地下水“三氮”污染。另外农民为了追求产量和经 济效益，农耕中大量使用化肥农药，肥料主要包括化肥和动 物排泄物。农业施肥过程中，这些会随着灌溉而人渗，刘英 华 等研究表明，氮肥的损失比例为５５％，动物排泄物的利 用率也是比较低的，利用率在ｌ５％～３５％。故农业生产较易 造成氮污染。生活垃圾及污水中也含有一些氮污染源，比如 平时的粪便及一些有机物，同时生活污染和区域城镇人口相 关。生活生成的垃圾及污水随着大气降水、河流等人渗到含 水层中，污染地下水。总之，浅层地下水中氮元素的来源很 多，最主要的是人为因素（化学肥料、农家肥、生活污水及生 活垃圾）以及大气降水和土壤淋滤水 ，鉴于张掖市高台县、 临泽县为本区最重要的粮、油、种基地和工业经济发展地区， 因素有关，且在转化过程与细菌的活性也密切相关，从而导 致地下水“三氮”含量得差异。 这与本研究中这三个地方盐污染严重相吻合。因此推 测农业活动、工业活动和生活污水等是导致黑河流域地下水 “三氮”污染的主要原因。 图５ 黑河流域地下水质量区划图 ３ 结语 为了弄清楚黑河流域“三氮”污染的区域差异， 但还需 要专门针对“三氮”污染物在地下水中的迁移规律进行研究， 还需要对黑河流域整个地下水系统进行从上到下的全面分 析包气带和含水层的研究、污染治理方法进行研究，最终从 根源上解决“三氮”污染的问题。 黑河流域地下水不适宜区面积仅占调查区总面积的 １．７１％，但是盐污染呈现出线状和面状污染的趋势应该 图２ 黑河流域地下水盐氮含量分布图 引起我们的重视，根据地下水“三氮”污染的现状，目前我们 可以从两个方面人手，来缓解当地的生态环境问题，彻底解 决“三氮”的来源，严格控制工业、生活污水进行脱氮处理后 再排放。对于农业上所使用的化肥，可以用绿色有机含氮肥 料来代替，从而达到提供氮元素的目的。 参考文献 ［１］甘肃省地质环境监测院．河西走廊地下水动态调查评价报告 ［Ｒ］．２０１４． ［２］罗泽娇，靳盂贵．地下水”三氮”污染的研究进展［Ｊ］．水文地质 工程地质．２００２（４）：６５—６９． 图３ 黑河流域地下水亚盐氮含量分布图 ［３］许可．地下水中三氮污染物研究综述与展望．工程勘察．２Ｏｌ２． ８：３２—３５． ［４］罗泽娇，靳孟贵．地下水”三氮”污染的研究进展［Ｊ］．水文地质 工程地质．２００２（４）：６５—６９． ［５］姬亚东，钱会．银川地区地下水氮污染原因及防治［ｊ］．地球科 学与环境学报．２００５．２７（３）：ｌ００—１０３． ［６］张应华，仵彦卿．黑河流域中游盆地地下水补给机理分析［Ｊ］． 中国沙漠．２００９．２９（２）：３７０—３７５． ［７］赵建忠，丁宏伟，等．黑河流域地下水与地表水转化研究进展 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