福州市浅层地下水的硝化机制

周 迅,赵汝荣,陈 琦

(1.中国地质大学(武汉)环境学院，湖北 武汉 430074； 2.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏 南京 210016；3.福建省地质环境监测中心，福建 福州 350001)

福州市浅层地下水的硝化机制

周 迅1,2,赵汝荣3,陈 琦3

(1.中国地质大学(武汉)环境学院，湖北 武汉 430074； 2.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏 南京 210016；3.福建省地质环境监测中心，福建 福州 350001)

地下水；硝化；酸化；福州市

硝酸盐在地下水中含量特征的变化，不仅导致地下水污染问题，同时还影响水化学类型的变化，使地下水向硝化方向演变，产生硝酸盐型地下水[7]。目前对地下水硝化作用的研究较少，且对硝酸盐型地下水尚无统一的定义，但其在现实中是客观存在的，且地下水的硝化趋势是明显的。硝酸盐型地下水的形成机理和所受影响因素十分复杂，还有待进一步总结。因此，研究地下水的硝化机制，对开展区域地下水污染研究和治理，保护地下水环境有重要意义。

1 研究区概况

研究区位于福州市，地处北纬25°15′～26°39′，东经118°08′～120°31′，福建省第一大河流闽江在此入海。地势由西北向东南倾斜，大致从西北的山地、丘陵过渡到中部、东南部的盆地、平原、滩涂等。中心区福州平原为典型的河口盆地，面积约800 km2，属冲积-海积平原，为断陷盆地经过河、海长期互相作用形成的堆积平原，堆积层一般为30～40 m。山区山间小盆地面积一般小于10 km2。闽江口以南沿海发育主要由花岗岩类风化形成的残积层，在半岛和平原山前展布，组成(红土)台地。研究区属亚热带海洋性季风气候带，全年温和湿润、雨量充沛。据1990—2014年气象资料，福州市多年平均气温16～23 ℃，最低温度-9.5 ℃，最高温度43.2 ℃，内陆地区寒暑变化大；年降雨总量809.3～2 074.6 mm，多年平均降雨量为1 431.93 mm；每年以春季和春夏之交为丰水期，枯水期在秋季，冬季为平水期。本区浅层地下水主要赋存在平原、盆地和山前地带的第四系冲洪积层，以及部分基岩出露区坡麓地带的残坡积层中，以松散岩类孔隙潜水为主。部分地段的基岩风化带裂隙水，从其承压性质来看，也属于潜水，且埋藏深度较浅，因此一并归入浅层地下水。

2 样品采集与分析

图1 研究区地下水采样点分布

3 讨 论

3.1 浅层地下水化学特征和水化学类型

福州市浅层地下水中主要阴阳离子、pH值和TDS指标的数据统计特征见表1和表2。浅层地下水pH值为5.46～7.76，均值6.59，标准差为0.60，变异系数9.14%。大部分浅层地下水pH值符合饮用水标准(6.5～8.5)；TDS为51.27～538.00 mg/L，均值254.86 mg/L，标准差为135.57 mg/L，变异系数53.19%，即浅层地下水基本为淡水。

阳离子中，Na+与Ca2+的质量浓度范围和均值较为接近，Na+质量浓度均值稍稍高于Ca2+，变异系数也小于Ca2+。阳离子浓度百分比的范围、均值的排列顺序均为：γ(Na+)>γ(Ca2+)>γ(Mg2+)，即Na+在本区的浅层地下水的阳离子中，是明显占优的。

表1 浅层地下水主要阴阳离子数据统计

表2 阴阳离子浓度百分比 %

3.2 硝酸盐型水的水化学特征

图与的关系

图与的关系

3.3 硝酸盐型水的形成机制

3.3.1 地质背景因素

3.3.2 水环境条件变化

3.3.3 人类活动强度

表3 2011—2015平水期地下水化学指标变化

表4 2011—2015丰水期地下水化学指标变化

表5 不同土地利用类型地下水中统计值

表6 不同土地利用类型地下水中统计值及硝酸盐型水比例

表7 不同土地利用类型地下水pH值

4 结 论

a. 福州市浅层地下水中，地下水化学类型为硝酸盐型的采样点所占比例为27.9%，地下水硝化趋势是明显的。

b. 硝酸盐的输入为地下水的硝化提供了物质来源，地下水的酸化促进了硝化程度的加深。地下水的硝化是在硝酸盐污染和地下水酸化共同作用下发生的。

c. 人类活动对地下水的硝化作用的影响是显著的，其影响程度超过了地下水酸化作用，因此可以认为地下水硝化的最重要控制性因素是地下水的硝酸盐污染程度。

致谢：感谢福建省地质环境监测中心的邱海源、赵汝荣、白振炎、陈琦，以及为对本次调查工作作出贡献的其他同仁。

[1] 何珊, 张永祥, 唐超群,等.零价铁去除地下水硝酸盐的影响因素[J].水资源保护, 2013，29(6):70-74.(HE Shan, ZHANG Yongxiang, TANG Chaoqun, et al. Factors in using zero-valent iron to remove nitrate in groundwater[J]. Water Resources Protection, 2013，29(6):70-74.(in Chinese))

[2] HELMUT K.Groundwater updates [M].Hong Kong: Best Set Typesetter Ltd., 2000.

[3] 张光弟,张绮玲,葛晓立,等.河北省南部食管癌与地质生态环境[J].中国地质, 1998(2): 36-41.(ZHANG Guangdi，ZHANG Yiling, GE Xiaoli, et al.Esophageal cancer of southern Hebei Province and geologic ecological environment [J].Chinese Geology, 1998(2): 36-41.(in Chinese))

[5] 文冬光，林良俊，孙继朝，等.中国东部主要平原地下水质量与污染评价[J].地球科学，2012,37(2): 220-228.(WEN Dongguang, LIN Liangjun, SUN Jichao, et al. Groundwater quality and contamination assessment in the main plains of eastern China [J].Earth Science Journal of China University of Geosciences, 2012,37(2): 220-228. (in Chinese))

[6] ZHAI Y Z, ZHAO X B, TENG Y G， et al.Groundwater nitrate pollution and human health risk assessment by using HHRA model in an agricultural area, NE China[J].Ecotoxicology and Environmental Safety, 2017,137:130-142.

[7] 周迅,朱春芳.福建省晋江市浅层地下水硝酸盐含量特征及其水化学指示意义[J].地球学报, 2014,35(2):177-182.(ZHOU Xun, ZHU Chunfang. The nitrate content characteristics of shallow groundwater in Jinjiang City, Fujian Province, and their hydrochemical indication significance[J].Acta Geoscientica Sinica, 2014,35(2):177-182. (in Chinese))

[8] 刘立才,陈鸿汉,杨仪, 等.苏锡常地区浅层地下水rNa/rCl特征及其成因初探[J]. 中国地质, 2000, 35(1):117-122. (LIU Licai, CHEN Honghan, YANG Yi, et al.Characteristics and genesis of rNa/rCl in shallow groundwater in the Suzhou-Wuxi-Changzhou region [J].Geology in China, 2000, 35(1):117-122.(in Chinese))

[9] 杨丽芝, 林尚华, 佟照辉,等.华北平原中部重碳酸钠型水的成因探讨[J].水资源与水工程学报, 2013,24(6):34-37.(YANG Lizhi, LIN Shanghua, TONG Zhaohui, et al. Discussion about the causation of sodium bicarbonate type water come into being in the midland of Huabei Plain [J]. Journal of Water Resources & Water Engineering, 2013,24(6):34-37.(in Chinese))

[10] 薛禹群，吴吉春，谢春红，等.莱州湾沿岸海水入侵与咸水入侵研究[J]. 科学通报，1997,42(22)：2360-2368. (XUE Yuqun, WU Jichun, XIE Chunhong, et al. Seawater intrusion and saltwater intrusion in Laizhou Bay[J]. Chinese Science Bulletin, 1997,42(22)：2360-2368. (in Chinese))[11] 陈占民，江振杨，卓镇南，等. 福安幅G-50-12三沙幅G-51-7福州幅G-50-18浮鹰岛幅G-51-13 1/20万区域水文地质普查报告[R]. 福州：福建省水文工程地质队, 1977.

[12] 李绪谦, 谢雪, 李红艳,等. pH值对弱透水层中硝酸盐迁移转化的影响[J]. 水资源保护, 2011, 27(1):67-72.(LI Xuqian, XIE Xue, LI Hongyan, et al. pH impact on nitrate migration and transformation in the aquitard [J]. Water Resources Protection, 2011, 27(1):67-72. (in Chinese))

[13] 刁美娜, 温小虎, 张志东,等. 莱州湾东岸地下水硝酸盐空间变异特征研究[J]. 安全与环境学报, 2012, 12(3):137-141.(DIAO Meina, WEN Xiaohu, ZHANG Zhidong, et al. On the spatial nitrate concentration variations in the groundwater of the eastern coast of Laizhou Bay [J].Journal of Safety and Environment, 2012, 12(3):137-141.(in Chinese))

[14] 屈忠义,林雪松,冯兆忠,等. 内蒙古河套灌区解放闸灌域地下水水质与硝态氮时空变化研究[J]. 水利水电科技进展,2010,30(2):40-44.(QU Zhongyi, LIN Xuesong, FENG Zhaozhong, et al. Temporal and spatial changes of farmland nitrate nitrogen and groundwater quality in Jiefangzha irrigation area of Hetao irrigation district of Inner Mongolia Autonomous Region [J]. Advances in Science and Technology of Water Resources, 2010,30(2):40-44.(in Chinese))

[15] WAKIDA F T, LERNER D N. Non-agricultural sources of groundwater nitrate: a review and case study.[J]. Water Research, 2005, 39(1):3-16.

[16] 赵新锋,陈法锦,陈建耀，等. 城市地下水硝酸盐污染及其成因分析：以珠海香洲区为例[J]. 水文地质工程地质,2008,35(3):87-92.( ZHAO Xinfeng, CHEN Fajin, CHEN Jianyao, et al. Using nitrogen isotope to identify the sources of Nitrate contamination in urban groundwater: a case study in Zhuhai City[J].Hydrogeology and Engineering Geology, 2008,35(3):87-92.(in Chinese))

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

国家自然科学基金(41302209)；中国地质调查局地质调查项目(1212011121168，1212011121169)

周迅(1978—)，博士研究生，研究方向为地下水污染防治。E-mail：weapon341@163.com

TU991

A

1004-6933(2017)04-0026-06

2017-04-15 编辑：王 芳)