王超

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟(jì)寧 272100)

1 硝酸鹽水質(zhì)污染與各類污染源類型的相關(guān)性分析

萊蕪市工業(yè)污染源主要分布在經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、城鎮(zhèn)周圍，化工企業(yè)主要分布在口鎮(zhèn)、大王莊鎮(zhèn)、鵬泉街道、里辛街道，黑色金屬冶煉及加工企業(yè)主要分布在萊城區(qū)鳳城街道西、鋼城區(qū)里辛街道、羊里鎮(zhèn)。

農(nóng)業(yè)污染源主要是面狀污染，污染源為化肥、農(nóng)藥、污水灌溉、養(yǎng)殖場(chǎng)排泄物，主要分布在大王莊鎮(zhèn)南—羊里鎮(zhèn)—寨里鎮(zhèn)—口鎮(zhèn)西南—方下鎮(zhèn)西—楊莊鎮(zhèn)一帶屬于生姜、大蒜種植區(qū)；規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)在區(qū)內(nèi)主要位于大王莊鎮(zhèn)、寨里鎮(zhèn)、牛泉鎮(zhèn)、里辛街道的山區(qū)及山前地帶。

生活污染源主要是生活污水和垃圾處理場(chǎng)的有害物質(zhì)經(jīng)過(guò)雨水淋濾滲入地下水中，導(dǎo)致地下水污染。生活污染源在農(nóng)村，多呈條帶狀分布，在城區(qū)多呈點(diǎn)狀分布。

該次對(duì)以上污染源的分布位置有針對(duì)性的進(jìn)行水樣布點(diǎn)采集工作，水樣采集方法及步驟符合地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范及國(guó)家相關(guān)取樣規(guī)范、規(guī)程執(zhí)行，采集完成后立即添加保護(hù)試劑，放入帶有冰盒的保溫箱內(nèi)，樣品運(yùn)輸、保存及儲(chǔ)存時(shí)效符合規(guī)范的要求。樣品測(cè)試環(huán)節(jié)的空白樣及加標(biāo)樣合格，重復(fù)樣測(cè)試均在偏差以內(nèi)(表1)。

表1 污染源類型與硝酸鹽檢測(cè)值對(duì)應(yīng)關(guān)系

根據(jù)該次水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果結(jié)合各類污染源分布位置，剔除多種污染源疊加影響硝酸鹽水質(zhì)的取樣點(diǎn)，挑選有代表性的單獨(dú)對(duì)應(yīng)污染源類型的水質(zhì)取樣點(diǎn)，硝酸鹽測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出各類污染源的硝酸鹽數(shù)值分布相對(duì)集中，各類污染源對(duì)硝酸鹽指標(biāo)數(shù)值貢獻(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 各類污染源對(duì)硝酸鹽指標(biāo)數(shù)值貢獻(xiàn)示意圖

從表1及圖1中可以看出，萊蕪市地下水中對(duì)硝酸鹽影響數(shù)值貢獻(xiàn)最大的污染源類型為畜禽養(yǎng)殖，其次為農(nóng)業(yè)面源污染、固體廢棄物、工業(yè)廢水排放、生活污水、礦坑排水。

2 氮同位素來(lái)源分析

2.1 方法原理

硝酸鹽的來(lái)源分為自然源和人為源，自然源主要有大氣沉降、固氮作用、有機(jī)物通過(guò)硝化作用等形成的硝酸鹽、動(dòng)植物遺體中硝酸鹽的釋放、光電作用形成的硝酸鹽；人為源主要有化肥、化石燃料的燃燒、汽車尾氣、生活污水、糞肥等[3-4]。不同來(lái)源的硝酸鹽具有不同的N、O同位素特征(圖2)[5-20]。

圖2 不同來(lái)源的硝酸鹽δ15N、δ18O典型值域

污染源δ15N典型值域范圍(103)δ18O典型值域范圍(103)大氣濕沉降15～+15+20～+70大氣干沉降高于濕沉降值無(wú)機(jī)肥料4～4+17～+25有機(jī)肥料+2～30+17～+25動(dòng)植物遺體+10～20土壤有機(jī)氮和溶解無(wú)機(jī)氮+3～8植物固氮0～+2污水+4～+19

2.2 檢測(cè)結(jié)果及來(lái)源分析結(jié)果

該次工作采集15N及δ18O同位素共10件，同位素分析結(jié)果見(jiàn)表3，15N來(lái)源分析見(jiàn)表3。

表3 15N及δ18O測(cè)試結(jié)果

將表3中的15N及δ18O同位素結(jié)果展布在硝酸鹽δ15N、δ18O典型值域圖上(圖3)，δ15N值變化范圍為(5.82～19.95)×10-3，δ18O值變化范圍為(-8.76～-5.34)×10-3，表明該區(qū)硝酸鹽來(lái)源為糞便、化肥及工業(yè)污染。

圖3 硝酸鹽氮氧同位素特征值

2.3 氮同位素特征分析

(1)該次所取同位素水樣δ18O值均較低，即各水樣中均較貧重同位素而相對(duì)富輕同位素，反映大陸性氣候特點(diǎn)。

(2)2,3,6,8,9取樣點(diǎn)處地下水埋深較淺，蒸發(fā)作用相對(duì)其他取樣點(diǎn)強(qiáng)烈，反映出降水到達(dá)地面后與巖石礦物發(fā)生多種理化反應(yīng)，導(dǎo)致地下水18O逐漸富集，參與水循環(huán)頻繁。其他取水樣點(diǎn)水位埋深相對(duì)較大、蒸發(fā)相對(duì)較弱，參與水循環(huán)緩慢。區(qū)內(nèi)地下各含水層中δ18O濃度分布較均勻，反映面狀補(bǔ)給的特征，即孔隙水接受大氣降水的面狀入滲補(bǔ)給。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)萊蕪市42處的硝酸鹽水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的數(shù)理統(tǒng)計(jì)，對(duì)硝酸鹽數(shù)值影響貢獻(xiàn)最大的污染源類型為畜禽養(yǎng)殖，其次為農(nóng)業(yè)面源污染、固體廢棄物、工業(yè)廢水排放、生活污水、礦坑排水。

(2)根據(jù)該區(qū)10處地下水中氮氧同位素特征值，結(jié)合硝酸鹽監(jiān)測(cè)濃度，該區(qū)硝酸鹽來(lái)源為糞便、化肥及工業(yè)污染，部分采樣點(diǎn)的15N及δ18O的比值大于2，存在反硝化作用。