巖溶地下河水中NO3-濃度變化特征研究

陸 云 韋麗麗 韋 錳（廣西壯族自治區(qū)分析測試研究中心，廣西 南寧 530022）

巖溶地下河水中NO3-濃度變化特征研究

陸 云 韋麗麗 韋 錳
（廣西壯族自治區(qū)分析測試研究中心，廣西 南寧 530022）

環(huán)境中的氮素既是生命元素，也是環(huán)境的主要污染因子。巖溶地區(qū)土層淺薄，缺少天然的防滲和過濾層，地表污染物很容易通過落水洞等地表巖溶形態(tài)進入含水層，因此巖溶水易受污染。近年來，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和工業(yè)的不斷發(fā)展，大量化肥、農(nóng)家肥的使用，化糞池以及工業(yè)污水的任意排放，致使巖溶區(qū)地下水硝酸鹽污染問題日益嚴重。文章以巖溶區(qū)典型地下河-官村地下河為例，分析檢測不同月份地下河水中的NO3-濃度。實驗結果顯示，地下河水中的NO3-季節(jié)性變化明顯，NO3-濃度在9月份（秋季）達到最大值3.55mg/L，最低濃度值出現(xiàn)在3月份（春季）1.23mg/L，極差值為2.32mg/L，秋季是春季濃度的2.88倍。

巖溶；地下河；NO3-濃度；變化特征

1 前言

水是21世紀的戰(zhàn)略物資，水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，是生態(tài)系統(tǒng)中最積極、最活躍的要素之一，在國民生產(chǎn)建設中發(fā)揮著不可替代的作用，是社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障。地下水是水的重要組成部分，也是自然界水循環(huán)的重要組成部分，對人類的生活生產(chǎn)都產(chǎn)生積極的影響。我國巖溶面積344萬km2，約占國土面積的1/3。南方六省市（廣西、貴州、云南、四川、重慶、湖南）的巖溶區(qū)共有2836條地下河，總長度達13919公里，總流量達1482m3/s，是十分寶貴的水資源[1]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人口數(shù)量的日益增長，城市化進程的加快，以及化肥、農(nóng)藥的普遍使用，水資源遭到了嚴重的污染與破壞。水危機在世界范圍內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)，水資源正取代石油成為世界危機的主要問題之一[2]。在國內(nèi)外，NO3-都是污染面積最大、最普遍的地下水污染環(huán)境因子。NO3-是我國地下水污染物最普遍、濃度最高、污染面積最大的無機污染物[3]。因此，研究巖溶地下河中水 NO3-濃度及變化特征尤為重要，為預防及防治地下水中氮的污染提供幫助。

2 研究區(qū)概況

官村地下河位于廣西柳州融安縣山口村（見圖1），距柳州市區(qū)約60km，流域面積30.5km2。研究區(qū)為中亞熱帶季風濕潤氣候，太陽輻射強，氣候溫暖，多年平均溫度為20℃，年平均降雨量為1750mm，干濕季明顯。一般雨季從3月開始到8月，5、6和 7月降雨最集中，這三個月的降雨量占全年降雨量的60%左右。9月份至次年2月份為枯雨季節(jié)，這六個月的降雨量總和僅占全年的11%[4]。地層為泥盆系上統(tǒng)融縣組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，底部有硅質(zhì)層。地貌為峰叢洼地或谷地。地下河有2條支管道，從地下穿流而過，地下河出口位于山口村[5]。地處亞熱帶潮濕地區(qū)，適宜發(fā)展林牧業(yè)和農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展。流域范圍內(nèi)主要種植的農(nóng)作物有甘蔗、水稻、玉米等。

圖1 研究區(qū)地理位置示意圖

3 研究方法

3.1 儀器設備

離子色譜儀：A0092WN2005（戴安ICS1500）；針筒過濾器；0.45μm水系微孔濾膜（津騰）。

3.2 試劑

（1）超純水。符合GB/T 6682-2008《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》中一級水標準。

（2）淋洗儲備液（10%）。稱取100g優(yōu)級純氫氧化鉀，溶解于水中，移入1000ml容量瓶中，用水稀釋到刻度，搖勻，存貯于聚乙烯瓶中，在冰箱中保存，上機前取出使用。

（3）硝酸根標準儲備液（1000μg/ml）：GSB04-1772-2004國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

（4）吸附樹脂（50～100目）。

（5）陽離子交換樹脂（100～200目）。

3.3 樣品采集

水樣采集點選擇在地下河出口處A點（如圖2所示），因為地下河出口NO3-濃度大致可以反映整個流域水體氮的支出情況。從2012年8月～2013年9月每月采集一次水樣，現(xiàn)場測定地下水pH、DO、EC、水溫等項目，另外采集水樣送至實驗室分析其NO3-及其它離子濃度。采集水樣方法、采樣器皿、保存條件，依據(jù)中華人民共和國國家標準：GB/T5750.2-2006《生活飲用水標準檢驗方法 水樣的采集與保存》的規(guī)定。用硬質(zhì)玻璃瓶或聚四氟乙烯瓶采集水樣，用于分析水中硝酸根含量。每升水樣加入0.8mL濃硫酸（H2SO4），采水量應滿足檢測需要，并于24小時內(nèi)完成樣品NO3-濃度的測定。

圖2 采樣點位置示意圖

3.4 樣品分析

水樣NO3-含量依據(jù)HJ/T 84-2001《水質(zhì) 無機陰離子的測定 離子色譜法》進行測定。當電導檢測器的量程為10μS，進樣量為25μl時，其方法最低檢測濃度為：0.08mg/L。為了防止保護柱和分離柱系統(tǒng)堵塞，樣品上儀器測定前需經(jīng)過0.45 μm水系微孔濾膜過濾。將預處理后的水樣注入色譜儀進樣系統(tǒng)，記錄峰面積。NO3-濃度，可直接在標準曲線上查到。曲線圖譜如圖3所示。

圖3 離子色譜分析圖譜示意圖

4 結果討論與評價

由圖4可知，從2012年8月31日～2013年9月2日地下河水中均檢測出硝酸根，但都低于天然背景下地下水中硝酸根濃度值4.4mg/L[6]。高峰值出現(xiàn)在2013年7月1日和2013年9月1日，其濃度值分別為3.43mg/L和3.51mg/L。最低濃度值出現(xiàn)在2013年3月30日，為1.23mg/L極差值相差近三倍。地下河水中硝酸根濃度變化顯著，這與降水及當?shù)氐霓r(nóng)事活動有關系密切。1～2月份田間少有耕作活動，施肥量減少，并且施肥后硝酸根到達地下河得有個響應過程，期間地下河水中硝酸根濃度較低。而到了5、6月份，正值當?shù)剞r(nóng)忙季節(jié)，田間耕作頻繁，施肥量較大，隨著雨水的下滲，地下河水中的硝酸根濃度亦相應增高，并且達到了最高值。依據(jù)GB/T 14848-1993地下水質(zhì)量標準及GB 5749-2006 生活飲用水衛(wèi)生標準，該地下河水中的硝酸根濃度屬于I類水質(zhì)，符合生活飲用水衛(wèi)生標準。

Study of content characteristics of nitrate in subterranean stream

In the environment of nitrogen is life elements and environment of the main pollution factor. Shallow karst region, lack natural seepage control and filter layer, the earth's surface and contaminants such as easily through the water hole in karst forms into the aquifer, so the karst water vulnerable to pollution. In recent years, with the continuous development of modern agriculture and industry, a large number of the use of chemical fertilizer, farm manure, septic tanks and arbitrary discharge of industrial wastewater, the karst area of groundwater nitrate pollution problem is increasingly serious. Based on the typical karst area underground river - officer village underground river as an example, analysis testing NO3-concentration in the different months underground river. Experimental results show that the underground river of NO3-seasonal changes obviously, NO3-concentration in September (Autumn) to achieve the maximum of 3.55 mg/L, the lowest density in March (Spring) 1.23 mg/L, poor value of 2.32 mg/L, the concentration of autumn is spring 2.88 times.

karst; subterranean stream; NO3-stress; change features

P641

A

1008-1151(2016)11-0022-02

2016-10-12

“官村巖溶地下河流域氮通量研究課題”（2012ACZ04）。

陸云（1984－），女，廣西壯族自治區(qū)分析測試研究中心助理工程師，從事化學分析檢測工作。