周 迅,趙汝榮,陳 琦

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074； 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇 南京 210016；3.福建省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，福建 福州 350001)

福州市淺層地下水的硝化機(jī)制

周 迅1,2,趙汝榮3,陳 琦3

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074； 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇 南京 210016；3.福建省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，福建 福州 350001)

地下水；硝化；酸化；福州市

硝酸鹽在地下水中含量特征的變化，不僅導(dǎo)致地下水污染問(wèn)題，同時(shí)還影響水化學(xué)類(lèi)型的變化，使地下水向硝化方向演變，產(chǎn)生硝酸鹽型地下水[7]。目前對(duì)地下水硝化作用的研究較少，且對(duì)硝酸鹽型地下水尚無(wú)統(tǒng)一的定義，但其在現(xiàn)實(shí)中是客觀存在的，且地下水的硝化趨勢(shì)是明顯的。硝酸鹽型地下水的形成機(jī)理和所受影響因素十分復(fù)雜，還有待進(jìn)一步總結(jié)。因此，研究地下水的硝化機(jī)制，對(duì)開(kāi)展區(qū)域地下水污染研究和治理，保護(hù)地下水環(huán)境有重要意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福州市，地處北緯25°15′～26°39′，東經(jīng)118°08′～120°31′，福建省第一大河流閩江在此入海。地勢(shì)由西北向東南傾斜，大致從西北的山地、丘陵過(guò)渡到中部、東南部的盆地、平原、灘涂等。中心區(qū)福州平原為典型的河口盆地，面積約800 km2，屬?zèng)_積-海積平原，為斷陷盆地經(jīng)過(guò)河、海長(zhǎng)期互相作用形成的堆積平原，堆積層一般為30～40 m。山區(qū)山間小盆地面積一般小于10 km2。閩江口以南沿海發(fā)育主要由花崗巖類(lèi)風(fēng)化形成的殘積層，在半島和平原山前展布，組成(紅土)臺(tái)地。研究區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候帶，全年溫和濕潤(rùn)、雨量充沛。據(jù)1990—2014年氣象資料，福州市多年平均氣溫16～23 ℃，最低溫度-9.5 ℃，最高溫度43.2 ℃，內(nèi)陸地區(qū)寒暑變化大；年降雨總量809.3～2 074.6 mm，多年平均降雨量為1 431.93 mm；每年以春季和春夏之交為豐水期，枯水期在秋季，冬季為平水期。本區(qū)淺層地下水主要賦存在平原、盆地和山前地帶的第四系沖洪積層，以及部分基巖出露區(qū)坡麓地帶的殘坡積層中，以松散巖類(lèi)孔隙潛水為主。部分地段的基巖風(fēng)化帶裂隙水，從其承壓性質(zhì)來(lái)看，也屬于潛水，且埋藏深度較淺，因此一并歸入淺層地下水。

2 樣品采集與分析

圖1 研究區(qū)地下水采樣點(diǎn)分布

3 討 論

3.1 淺層地下水化學(xué)特征和水化學(xué)類(lèi)型

福州市淺層地下水中主要陰陽(yáng)離子、pH值和TDS指標(biāo)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征見(jiàn)表1和表2。淺層地下水pH值為5.46～7.76，均值6.59，標(biāo)準(zhǔn)差為0.60，變異系數(shù)9.14%。大部分淺層地下水pH值符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)(6.5～8.5)；TDS為51.27～538.00 mg/L，均值254.86 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)差為135.57 mg/L，變異系數(shù)53.19%，即淺層地下水基本為淡水。

陽(yáng)離子中，Na+與Ca2+的質(zhì)量濃度范圍和均值較為接近，Na+質(zhì)量濃度均值稍稍高于Ca2+，變異系數(shù)也小于Ca2+。陽(yáng)離子濃度百分比的范圍、均值的排列順序均為：γ(Na+)>γ(Ca2+)>γ(Mg2+)，即Na+在本區(qū)的淺層地下水的陽(yáng)離子中，是明顯占優(yōu)的。

表1 淺層地下水主要陰陽(yáng)離子數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 陰陽(yáng)離子濃度百分比 %

3.2 硝酸鹽型水的水化學(xué)特征

圖與的關(guān)系

圖與的關(guān)系

3.3 硝酸鹽型水的形成機(jī)制

3.3.1 地質(zhì)背景因素

3.3.2 水環(huán)境條件變化

3.3.3 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度

表3 2011—2015平水期地下水化學(xué)指標(biāo)變化

表4 2011—2015豐水期地下水化學(xué)指標(biāo)變化

表5 不同土地利用類(lèi)型地下水中統(tǒng)計(jì)值

表6 不同土地利用類(lèi)型地下水中統(tǒng)計(jì)值及硝酸鹽型水比例

表7 不同土地利用類(lèi)型地下水pH值

4 結(jié) 論

a. 福州市淺層地下水中，地下水化學(xué)類(lèi)型為硝酸鹽型的采樣點(diǎn)所占比例為27.9%，地下水硝化趨勢(shì)是明顯的。

b. 硝酸鹽的輸入為地下水的硝化提供了物質(zhì)來(lái)源，地下水的酸化促進(jìn)了硝化程度的加深。地下水的硝化是在硝酸鹽污染和地下水酸化共同作用下發(fā)生的。

c. 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地下水的硝化作用的影響是顯著的，其影響程度超過(guò)了地下水酸化作用，因此可以認(rèn)為地下水硝化的最重要控制性因素是地下水的硝酸鹽污染程度。

致謝：感謝福建省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的邱海源、趙汝榮、白振炎、陳琦，以及為對(duì)本次調(diào)查工作作出貢獻(xiàn)的其他同仁。

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Nitrification of shallow groundwater in Fuzhou City, China

ZHOU Xun1,2, ZHAO Rurong3, CHEN Qi3

(1.SchoolofEnvironmentalStudies,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China; 2.NanjingCenter,ChinaGeologicalSurvey,Nanjing210016,China; 3.GeologicalEnvironmentMonitoringCenterofFujianProvince,Fuzhou350001,China)

groundwater; nitrification; acidification; Fuzhou City

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.04.005

國(guó)家自然科學(xué)基金(41302209)；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(1212011121168，1212011121169)

周迅(1978—)，博士研究生，研究方向?yàn)榈叵滤廴痉乐?。E-mail：weapon341@163.com

TU991

A

1004-6933(2017)04-0026-06

2017-04-15 編輯：王 芳)