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地下水是重要的供水水源,在我国许多地区甚至是唯一的饮用水源。地下水中氮污染现象在全世界普遍存在,氮的化合物尤其是离子态的NH4+、NO2-、NO3-即常称为三氮的污染和治理已经成为国内外专家研究的热点问题。地下水氮污染的主要来源是农业的非点源污染和城市生活污水的排放、泄露,城市垃圾填埋场等。铵态氮对地下水水质和生态会产生影响,从而影响人体健康。其转化物硝酸盐和亚硝酸盐易引起消化系统的疾病,研究地下水铵态氮的迁移转化对地下水污染控制具有重要意义。
地下水中铵态氮的迁移主要受两种过程的影响:吸附(离子交换)和氧化(通常生物作用明显)。论文从这两个方面对铵态氮在土壤中的迁移转化过程进行研究,实验土壤样品采集于四川省德阳市内。该地区为农业生产区,地下水中存在氮污染问题。针对当地地理位置环境和农业生产现状,选取了三个典型地貌的土壤剖面,分层采土,风干过筛。通过土壤的基本理化性质分析与吸附实验,研究了不同的采样地点土壤及不同深度土壤吸附性能的差异,分析了土壤的基本性质对吸附性能的影响。通过室内土柱淋滤实验研究铵态氮在土壤中的迁移转化过程,测定不同时间和不同深度土壤中铵态氮及其转化物硝态氮和亚硝态氮的浓度变化,分析了影响铵态氮迁移转化的因素。
土壤基本性质实验及铵态氮的吸附实验表明:土壤表层的有机质含量和阳离子交换量要高于深层土壤。在土水比1:20,温度25℃的实验条件下,土壤对铵态氮的吸附在35.5h之后达到平衡,最大吸附量为587.96mg/kg。吸附中快速吸附占了很大比例,在0.5h之内即达到最大平衡吸附量的88.5%。对于同一采样点不同深度的土壤,一般是表层土壤吸附性能大于深层土壤。吸附等温线拟合表明,在实验的浓度范围0~600mg/L内,符合Freundlich等温吸附模式,拟合效果好,相关性高,参数稳定性较好。土壤吸附机理分析表明吸附性能与粘粒含量、阳离子交换量具有明显的正相关性。
室内土柱淋滤实验表明:在土壤饱和、持续淋滤条件下,土柱中随采样深度的增加,铵态氮穿透时间延长,依次滞后;通过硝化能力分析,土柱上层发生了轻微的硝化反应,土柱底部发生了反硝化反应,导致硝态氮的浓度损耗。研究认为在铵态氮的迁移转化过程中,当入渗铵态氮浓度较低时,影响铵态氮迁移转化的显著因素是土壤对铵态氮的吸附;当入渗铵态氮浓度较大时,影响铵态氮迁移转化的显著因素是生物作用导致的铵态氮的硝化,以及土壤的渗透系数、弥散度等因素。