井灌區(qū)淺層地下水硝態(tài)氮含量時(shí)空分布特征

文章編號(hào)：1671-3559（2024）02-0132-08DOI：10.13349/j.cnki.jdxbn.20240005.001

摘要： 為了探明井灌區(qū)地下水硝態(tài)氮的污染現(xiàn)狀及其主要影響因素，選擇山東省桓臺(tái)縣馬橋鎮(zhèn)、 荊家鎮(zhèn)、 田莊鎮(zhèn)、 起鳳鎮(zhèn)為研究區(qū)，利用聚類分析、 Piper三線圖、 相關(guān)性分析等方法，研究淺層地下水水化學(xué)特征、硝態(tài)氮含量時(shí)空分布特征以及影響地下水硝態(tài)氮含量的主要因素。結(jié)果表明，研究區(qū)地下水化學(xué)類型主要為SO2-4-Na+型，地下水硝態(tài)氮的質(zhì)量濃度為3.40～46.08 mg/L，平均值為24.67 mg/L，超標(biāo)率達(dá)63.70%；在時(shí)空分布上，豐水期的地下水硝態(tài)氮含量大于其他時(shí)期的，中南部、 西部的地下水硝態(tài)氮含量大于東部的；研究區(qū)淺層地下水的弱堿性氧化環(huán)境有利于硝態(tài)氮的形成；研究區(qū)地下水硝態(tài)氮含量受人類活動(dòng)影響顯著，農(nóng)業(yè)氮肥施用和農(nóng)村居民生產(chǎn)生活污水、 人畜糞便隨意排放是導(dǎo)致地下水硝態(tài)氮含量較大的主要原因。

關(guān)鍵詞： 井灌區(qū)； 地下水； 水化學(xué)因子； 硝態(tài)氮； 時(shí)空分布

中圖分類號(hào)： X523

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

開放科學(xué)識(shí)別碼（OSID碼）：

Temporal-Spatial Distribution Characteristics of

Nitrate Content in Shallow Groundwater in Well Irrigation Area

LIU Hongfei1， PAN Weiyan1， TIAN Xiuping2， ZHU Riqing2， FAN Aipeng2， JIAO Zhen1， XU Zhenghe1

（1. School of Water Conservancy and Environment， University of Jinan， Jinan 250022， Shandong， China;

2. Shandong Water Conservancy Management and Service Center of Haihe-Huaihe-Xiaoqing River Basin， Jinan 250014， Shandong， China）

Abstract： To investigate the current situation and main influencing factors of groundwater nitrate nitrogen pollution in well irrigation area， Maqiao Town， Jingjia Town， Tianzhuang Town and Qifeng Town in Huantai County， Shandong Province were selected as the research area. Cluster analysis， Piper three-line graph and correlation analysis were used. The characteristics of water chemistry， temporal-spatial distribution characteristics of nitrate nitrogen content in shallow groundwater and the main factors affecting nitrate nitrogen content in groundwater were studied. The results show that the chemical type of groundwater in the study area is mainly SO2-4-Na+ type， and the mass concentration of nitrate nitrogen in ground-water ranges from 3.40 mg/L to 46.08 mg/L， with an average value of 24.67 mg/L， and the over-standard rate is 63.70%. In terms of

temporal-spatial distribution， the nitrate nitrogen content of groundwater in wet period is higher than that in other periods， and the nitrate nitrogen content of groundwater in central and southern and western regions is higher than that in eastern regions. The weak alkaline oxidation environment of shallow groundwater in the study area is conducive to the formation of nitrate nitrogen. The nitrate nitrogen content of groundwater in the study area is significantly affected by human activities， and the main reasons for the high nitrate nitrogen content are the application of agricultural nitrogen fertilizer and the discharge of domestic sewage and human and animal manure by rural residents.

Keywords： well irrigation area; ground water; water chemistry factor; nitrate nitrogen; temporal-spatial distribution

收稿日期： 2022-12-26""""""""" 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)時(shí)間：2024-01-08T09：09：48

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42007153）； 山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2020ME253，ZR2019BEE035）； 小清河防洪綜合治理工

程科學(xué)研究試驗(yàn)項(xiàng)目（XQHFHZL-KY202003）； 濟(jì)南大學(xué)科技計(jì)劃項(xiàng)目（XKY1810）

第一作者簡(jiǎn)介： 劉鴻飛（1999—），男，山東臨沂人。碩士研究生，研究方向?yàn)樗募八Y源工程。E-mail： lhfzkx@163.com。

通信作者簡(jiǎn)介： 徐征和（1968—），男，山東聊城人。教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樗Y源高效利用、 農(nóng)田水利等。E-mail： stu_

xuzh@ujn.edu.cn。

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作為水資源的重要組成部分，地下水不僅是水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，也是農(nóng)業(yè)灌溉用水及工業(yè)用水的主要來源。近年來，地下水污染日趨嚴(yán)重，硝態(tài)氮（NO-3-N）成為全球范圍內(nèi)最普遍的地下水污染源，因此，NO-3-N污染已成為國(guó)內(nèi)學(xué)者研究地下水污染的熱點(diǎn)問題。自然因素和人為因素均能引起地下水NO-3-N污染［1-2］，有研究［3-6］表明，降水、 農(nóng)田施肥、 生活污水、 工業(yè)廢水排放等均能導(dǎo)致地下水NO-3-N污染，農(nóng)業(yè)氮肥的施用、 工業(yè)廢水的排放是地下水NO-3-N污染的主要原因。我國(guó)氮肥的施用約占全世界施用總量的30%［7］，氮肥長(zhǎng)期的不合理使用和低效利用，致使過量氮素以NO-3-N的形式淋濾到地下水中，對(duì)地下水環(huán)境和飲用水安全造成威脅。由于NO-3-N在地下水中的遷移過程受農(nóng)業(yè)灌溉條件、 水文地質(zhì)條件等諸多因素的影響，因此，在不同研究區(qū)地下水NO-3-N時(shí)空分布特征及其影響因素不同。

山東省桓臺(tái)縣作為典型井灌區(qū)，耕地面積廣，農(nóng)業(yè)活動(dòng)集中，化肥、 農(nóng)藥施用量大［8］，地下水埋深較淺［9］，多年來土壤中沉積的污染物尤其是氮素已影響到地下水水質(zhì)，但是，目前針對(duì)該地區(qū)地下水NO-3-N污染和影響因素的研究較少，還需要開展大量研究。本文中以桓臺(tái)縣井灌區(qū)為研究區(qū)，將室內(nèi)化學(xué)分析和野外采樣分析相結(jié)合，并借助聚類分析以及相關(guān)性分析等方法綜合分析研究區(qū)淺層地下水水化學(xué)特征、時(shí)空分布特征以及影響地下水NO-3-N含量時(shí)空分布的主要因素，為地下水安全保護(hù)和地下水NO-3-N污染防控提供參考數(shù)據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

桓臺(tái)縣位于山東省淄博市中北部，處于魯北平原南部，地勢(shì)南高北低［10］，地面坡降約為1/1 500。該地區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均溫度為12.5～14.5 ℃， 多年平均降水量為575 mm，年內(nèi)分配不均，主要集中于7—9月份。區(qū)內(nèi)蒸發(fā)強(qiáng)烈，多年平均蒸發(fā)量為1 270 mm。根據(jù)已有地下水井的情況，選取桓臺(tái)縣北部的馬橋鎮(zhèn)、 荊家鎮(zhèn)、 田莊鎮(zhèn)、 起鳳鎮(zhèn)為研究區(qū)。

桓臺(tái)縣為農(nóng)業(yè)高產(chǎn)縣， 是我國(guó)北方老井灌區(qū)之一， 也是典型的平原井灌區(qū)， 農(nóng)業(yè)灌溉以地下水井灌溉為主， 65%以上的耕地有管道輸水裝置， 截至目前全縣地下水井超過13 000眼， 單井控制面積2～4 km2， 機(jī)井密度大， 利用效率低， 并且無(wú)章無(wú)序地開采地下水， 對(duì)地下水環(huán)境造成了一定程度的影響［11-12］。

桓臺(tái)縣土壤類型以褐土、 潮褐土、 潮土為主［13］， 地下水含水層主要為松散巖類孔隙水， 淺層含水層組底板埋深一般小于50 m， 巖性主要是粉砂、 粉細(xì)砂、 細(xì)砂和中細(xì)砂， 粉細(xì)砂分布最為廣泛。

1.2" 數(shù)據(jù)采集

在研究區(qū)內(nèi)布置16眼淺層地下水采樣點(diǎn)（記為X1、 X2、 …、 X16）開展地下水采集、 測(cè)試和野外調(diào)研工作， 具體采樣點(diǎn)布設(shè)如圖1所示， 其中城鎮(zhèn)用地、 旱地和農(nóng)村居民用地分別采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為3、 5和8。 野外采樣于2021年7月—2022年7月開展， 每月1～2次。 采樣完成后， 部分指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)， 其余水樣放在水樣采集箱中， 放置冰袋低溫保存， 并在72 h內(nèi)完成室內(nèi)化驗(yàn)分析。 測(cè)試指標(biāo)包括酸堿度pH、 溶解性總固體（TDS）、 溶解氧（DO）、 氯化物（Cl-）、 硫酸鹽（SO2-4）、 硝態(tài)氮（NO-3-N）、 亞硝態(tài)氮（NO-2-N）、 氨氮（NH+4-N）、 碳酸氫鹽（HCO-3）、 總氮（TN）、 總磷（TP）、 鈉離子（Na+）、 鉀離子（K+）、 鎂離子（Mg2+）、 鈣離子（Ca2+）。其中Cl-、 SO2-4、 NO-3-N、 NO-2-N、 HCO-3采用離子色譜法測(cè)定，TDS、 DO、 pH采用儀器測(cè)定法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定， Na+、 K+采用火焰光度法測(cè)定， Mg2+、 Ca2+采用乙二胺四乙酸（EDTA）滴定法測(cè)定， NH+4-N、 TN、 TP采用紫外分光光度法測(cè)定。

1.3" 數(shù)據(jù)分析與處理

利用Origin 2018軟件繪制地下水離子特征圖；運(yùn)用AqQA軟件繪制Piper三線圖，分析地下水水化學(xué)類型；運(yùn)用ArcGIS軟件的確定性反距離權(quán)重法分析NO-3-N的空間變化特征，用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（SPSS）軟件進(jìn)行時(shí)間聚類分析和分析地下水其他化學(xué)因子與NO-3-N離子的相關(guān)性，本文中以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）Ⅲ類水為標(biāo)準(zhǔn)來衡量地下水質(zhì)量。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 地下水水化學(xué)特征

研究區(qū)淺層地下水理化指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如圖2所示。由圖可見：研究區(qū)內(nèi)水樣pH均值均大于7，最大值為8.7，水體呈現(xiàn)弱堿性； TN、 TP、 NO-3-N和SO2-4指標(biāo)的變異程度較大，NO-3-N的質(zhì)量濃度為3.40～46.08 mg/L， 平均值為24.67 mg/L，超標(biāo)率為63.70%； TDS變異程度相對(duì)較小，但含量較高，質(zhì)量濃度均值為1 746.93 mg/L，超標(biāo)率達(dá)93.20%。研究區(qū)整體地下水水質(zhì)較差，NO-3-N是研究區(qū)地下水中主要超標(biāo)污染物之一。

Piper三線圖能夠直觀反映水樣中各離子的相對(duì)含量，可集中分析和解釋水樣的水化學(xué)特征［14］。研究區(qū)淺層地下水豐水期和枯水期Piper三線圖如圖3所示。由圖可知： 豐水期水樣中的離子分布主要在中間靠右位置，且分布比較集中。左下角三角形是陽(yáng)離子含量，優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子為Na+， 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為40%～60%；Ca2+、 Mg2+含量之和與Na+的相比差別不大， 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為50%～60%。 右下角三角形是陰離子含量， 優(yōu)勢(shì)陰離子為SO2-4， 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為60%～80%；Cl-含量與HCO-3含量相差不大，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為10%～30%?？菟谒畼又械碾x子分布主要在菱形區(qū)域中間靠上位置， 且分布較為分散。 優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子依然為Na+，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為30%～50%， Ca2+、 Mg2+含量有略微增加，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為50%～70%。 陰離子總體稍有左移， 說明HCO-3含量略有增大， 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%～40%，SO2-4物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為50%～80%； Cl-含量沒有較大變化，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)約為10%。 雖然不同時(shí)期地下水離子含量出現(xiàn)波動(dòng)， 但水化學(xué)組成沒有明顯變化， 根據(jù)舒卡列夫分類法， 2個(gè)時(shí)期水化學(xué)類型都屬于SO2-4-Na+型。

2.2" 地下水NO-3-N時(shí)空分布特征

2.2.1" 時(shí)間變化特征

對(duì)研究區(qū)在研究期內(nèi)地下水NO-3-N含量進(jìn)行時(shí)間聚類分析， 結(jié)果如圖4所示。 時(shí)間聚類分析將全年12個(gè)月在距離聚類為10處分為A、 B、 C 3個(gè)組， NO-3-N含量由高到低排序?yàn)镃、 B、 A組。 根據(jù)研究區(qū)水文氣象資料， A組時(shí)期（1、 2、 4、 5、 11、 12月份）為平水期和枯水期， 期間降水量少且灌溉活動(dòng)不頻繁， NO-3-N含量較低， 質(zhì)量濃度平均值為14.03 mg/L；C組時(shí)期包括7、 8、 9月份，為豐水期，NO-3-N的質(zhì)量濃度平均值分別為36.31、 36.00、 38.88 mg/L，為全年最大。該階段降水量較大，作物無(wú)需灌溉，因此農(nóng)田中的NO-3-N能夠隨著降水向下入滲遷移進(jìn)入地下水，導(dǎo)致地下水NO-3-N含量增加，與叢鑫等［15］研究結(jié)論相似。B組時(shí)期包括3、 6、 10月份，其中3、 6月份為當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)作物小麥灌溉時(shí)段，農(nóng)戶普遍采用傳統(tǒng)的井灌，灌溉水量較大，導(dǎo)致NO-3-N淋失量較大［16］，因此該時(shí)段地下水NO-3-N含量高于平水期和枯水期的；10月份受豐水期降水滯后效應(yīng)的影響，NO-3-N含量相對(duì)較高，但相比8、 9月份有所下降。對(duì)比不同時(shí)期地下水NO-3-N含量發(fā)現(xiàn)，降水和灌溉是研究區(qū)農(nóng)田土壤氮素淋失的主要驅(qū)動(dòng)因素，共同導(dǎo)致土壤中氮素以NO-3-N形式遷移至地下水中。

2.2.2" 空間分布特征

根據(jù)不同采樣點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用反距離權(quán)重法繪制研究區(qū)地下水NO-3-N空間分布圖，如圖5所示。受人類活動(dòng)的影響，不同區(qū)域地下水NO-3-N含量不同。由圖可以看出：中南部、西部的地下水NO-3-N含量明顯高于東部的。西部地下水NO-3-N的質(zhì)量濃度為18.73～39.90 mg/L，平均值34.63 mg/L，采樣點(diǎn)X1、 X3、 X4附近有水泥廠等工業(yè)企業(yè)，且附近河流系統(tǒng)發(fā)達(dá)，在小清河、 杏花河補(bǔ)給地下水的同時(shí)，勢(shì)必會(huì)引起工業(yè)廢水排放的污染物滲流到地下水中。中南部地下水NO-3-N的質(zhì)量濃度為23.13～46.08 mg/L，平均值37.63 mg/L，該區(qū)域土地類型主要為旱地，農(nóng)業(yè)活動(dòng)集中，化肥施用密集，耕作期大量氮肥的施用是導(dǎo)致該區(qū)域NO-3-N含量較高的主要原因。反觀研究區(qū)東部，除采樣點(diǎn)X12附近外，其他區(qū)域地下水NO-3-N的質(zhì)量濃度均小于20 mg/L（Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)），平均值為13.62 mg/L。采樣點(diǎn)X12位于小清河和東豬籠河匯流點(diǎn)附近，地下水多來自于河流下滲，導(dǎo)致NO-3-N含量較高。

2.3" 影響因素分析

2.3.1" 降水

降水是地下水的重要補(bǔ)給源之一， 不僅提升地下水位， 而且還攜帶地表可溶性污染物遷移至地下水中。 由于NO-3-N在土壤中移動(dòng)性很強(qiáng)， 不易被土壤所吸附， 因此極易被降水淋洗遷移進(jìn)入地下水中［17］。 研究區(qū)地下水NO-3-N含量和降水量隨時(shí)間的變化如圖6所示。 由圖可見， 地下水NO-3-N含量與降水量變化趨勢(shì)大致相同， 通過月均降水量與月均地下水NO-3-N含量之間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)， 兩者之間呈正相關(guān)關(guān)系， 其中決定系數(shù)R2達(dá)0.51， 與王佳音等［18］研究結(jié)果一致。 由圖可知， 在研究期內(nèi)地下水NO-3-N含量總體呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)， 在9月中旬達(dá)到最大值， 表現(xiàn)為豐水期（7、 8、 9月份）高于其他時(shí)期的特點(diǎn)。 豐水期年平均降水量為198 mm， 地下水NO-3-N的質(zhì)量濃度為14.78～46.08 mg/L， 其他月份月平均降水量為35 mm， NO-3-N的質(zhì)量濃度為10.90～41.23 mg/L。 豐水期過后， 雖然自然降水減少； 但是農(nóng)業(yè)種植灌溉用水量增大， 因此地下水NO-3-N含量在灌溉水的驅(qū)動(dòng)下還保持較高值。研究區(qū)冬季降水稀少，地下水NO-3-N的質(zhì)量濃度為研究期內(nèi)最低值（10.90 mg/L）。 從冬季至來年豐水期之前， NO-3-N的質(zhì)量濃度在10.90～25.77 mg/L內(nèi)波動(dòng)， 變化不大。

2.3.2" 地下水埋深

研究區(qū)地下水開采主要用于農(nóng)田灌溉、 工業(yè)用水、 生活用水等［19］， 受降水、 河流補(bǔ)給以及農(nóng)田灌溉回滲等影響， 地下水位埋深為0～20 m。 地下水埋深不同， 區(qū)域的地下水氧化還原環(huán)境也不同， 研究區(qū)地下水溶解氧含量隨地下水埋深的變化如圖7所示。 由圖可見， 研究區(qū)地下水DO質(zhì)量濃度為0.98～4.55 mg/L，大致呈現(xiàn)隨地下水埋深的增加而減小的趨勢(shì)。地下水中氮的存在形態(tài)與地下水的氧化還原條件密切相關(guān)［20］，當(dāng)?shù)叵滤幱谶€原環(huán)境時(shí)，NO-3-N能夠發(fā)生反硝化作用，導(dǎo)致NO-3-N含量降低，當(dāng)?shù)叵滤h(huán)境處于氧化環(huán)境時(shí)，地下水中的氮易發(fā)生硝化作用，生成NO-3-N［21］。

研究區(qū)地下水埋深與NO-3-N含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖8所示。由圖可知，當(dāng)?shù)叵滤裆顬?～5 m時(shí)，地下水DO質(zhì)量濃度較大，為2.50～4.50 mg/L（見圖7），pH平均值為7.5，地下水處于弱堿性氧化環(huán)境，利于地下水中的NH+4-N或有機(jī)氮通過硝化作用轉(zhuǎn)化成NO-3-N，造成NO-3-N積累，含量增加。在地下水埋深大于5 m時(shí)，地下水中DO含量減少，地下水處于還原環(huán)境，NO-3-N易通過反硝化作用轉(zhuǎn)化成NO-2-N和氮?dú)猓?2］，導(dǎo)致地下水NO-3-N含量減少。

2.3.3" 其他地下水化學(xué)因子

對(duì)研究區(qū)淺層地下水3種氮素形態(tài)與其他化學(xué)因子進(jìn)行相關(guān)性分析， 結(jié)果見表1。 表中數(shù)據(jù)顯示， 淺層地下水NO-3-N含量與pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)-0.515， 與DO呈正相關(guān)關(guān)系， 相關(guān)系數(shù)為0.450， 與其他地下水離子含量相關(guān)性較弱。 pH增大影響硝化作用的進(jìn)行， 其原因是酸性越弱， 反硝化細(xì)菌活性越強(qiáng)， 且弱堿性氧化條件下易發(fā)生硝化反應(yīng)， 因此NO-3-N與pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與DO呈正相關(guān)關(guān)系。NO-3-N、 NO-2-N、 NH+4-N為TN中無(wú)機(jī)氮的組成部分， NO-3-N含量增加引起其他含氮組分的減少， 反之亦然，因此NO-3-N、 NO-2-N與NH+4-N分別呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。TDS與NO-3-N相關(guān)系數(shù)僅為0.061，相關(guān)性不顯著。NO-3-N含量與SO2-4、 Cl-、 Ca2+、 Mg2+、 Na+、 K+均呈正相關(guān)關(guān)系，R2分別為0.13、 0.31、 0.23、 0.19、 0.31、 0.15，可見研究區(qū)受人類活動(dòng)輸入、 農(nóng)田各類化肥施用的影響，但相關(guān)性較弱。

2.3.4" 人類活動(dòng)對(duì)地下水NO-3-N含量的影響

土地利用類型的不同可在一定程度上反映人類活動(dòng)對(duì)地下水NO-3-N含量的影響。研究區(qū)主要土地利用類型為旱地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民用地，不同土地利用類型下地下水NO-3-N含量如圖9所示。由圖可知： 城鎮(zhèn)用地地下水NO-3-N含量最少，質(zhì)量濃度均值為10.67 mg/L；農(nóng)村居民用地地下水NO-3-N含量居中，質(zhì)量濃度均值為22.12 mg/L；旱地地下水NO-3-N含量最大，質(zhì)量濃度均值為23.22 mg/L。

Cl-作為地下水中最穩(wěn)定的離子，不易發(fā)生物理變化和化學(xué)反應(yīng)，因此常用來判別NO-3-N來源。如果Cl-和NO-3-N呈現(xiàn)正相關(guān)，就可以判斷NO-3-N主要來源于生活污水、人畜糞便的排放［23-24］。對(duì)研究區(qū)不同土地利用類型的地下水Cl-和NO-3-N進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如圖10所示。由圖可以看出，農(nóng)村居民用地和城鎮(zhèn)用地地下水Cl-和NO-3-N有較強(qiáng)的相關(guān)性（R2=0.58），說明地下水NO-3-N主要來源于

生活污水和人畜糞便的排放，與野外調(diào)研結(jié)果一致。研究區(qū)農(nóng)村居民用地污染源較多，生產(chǎn)生活污水、人畜糞便、生活垃圾的隨意排放等問題普遍存在，是導(dǎo)致地下水NO-3-N含量較大的原因。

旱地地下水Cl-和NO-3-N沒有明顯相關(guān)性（R2=0.02），長(zhǎng)期灌溉和農(nóng)業(yè)氮肥施用是導(dǎo)致地下水NO-3-N含量較大的主要原因，與巨曉棠等［25］研究結(jié)果一致。我國(guó)耕地氮肥平均利用率為30%～35%，未被作物吸收利用的氮素大部分通過降水與灌溉過程淋溶進(jìn)入地下水，造成地下水中氮素含量增加。

3" 討論

對(duì)研究區(qū)地下水TN與NO-3-N進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如圖11所示。圖中顯示，TN與NO-3-N呈顯著正相關(guān)關(guān)系（R2=0.94）。研究區(qū)地下水NO-3-N占TN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.65%，是氮素的主要存在形式，且地下水NO-3-N超標(biāo)率達(dá)到63.70%，NO-3-N污染風(fēng)險(xiǎn)較高，且污染狀況不容樂觀。

農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重威脅地下水環(huán)境安全。國(guó)內(nèi)外大量研究表明，地下水NO-3-N含量增大的最主要原因是農(nóng)區(qū)大量施用氮肥［26］。研究區(qū)地下水NO-3-N含量受到降水、 地下水埋深、 地下水其他化學(xué)因子、 人類活動(dòng)等因素的綜合影響。在利用NO-3-N與Cl-相關(guān)性判別來源過程中發(fā)現(xiàn)，旱地NO-3-N受農(nóng)業(yè)施肥的影響顯著，因此，在小麥、 玉米輪作過程中，合理施肥是防控農(nóng)業(yè)耕作區(qū)地下水氮污染的重要措施［27］。此外，在耕作施肥過程中可采用有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥相結(jié)合的方式，在保證土壤養(yǎng)分的同時(shí)，減少氮肥的使用和淋失［28］?？蓢L試將該法應(yīng)用到桓臺(tái)縣中部、南部農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，將有效緩解因氮素淋失而引起的地下水NO-3-N污染。

4" 結(jié)論

本文中將室內(nèi)化學(xué)分析和野外采樣分析相結(jié)合，借助聚類分析以及相關(guān)性分析等方法綜合分析井灌區(qū)淺層地下水水化學(xué)特征、 時(shí)空分布特征以及影響地下水NO-3-N含量時(shí)空分布的主要因素，得到如下結(jié)論：

1）研究區(qū)地下水水化學(xué)類型以SO2+4-Na+型水為主，氮素污染狀況不容樂觀，NO-3-N是地下氮素的主要存在形式，質(zhì)量濃度最大值達(dá)46.08 mg/L。NO-3-N在時(shí)間上存在豐水期較其他時(shí)期嚴(yán)重的現(xiàn)象，在空間上受工業(yè)廢水、 農(nóng)業(yè)施肥的影響，研究區(qū)南部和西部較其他區(qū)域污染嚴(yán)重。

2）影響地下水NO-3-N含量的因素主要包括降水、 土地利用類型、 地下水埋深、 其他水化學(xué)因子等。降水通過對(duì)地表含氮污染物的淋洗，將NO-3-N攜帶至地下水中；農(nóng)村居民用地、 城鎮(zhèn)用地和旱地的地下水中NO-3-N的主要來源不同，表現(xiàn)為旱地和農(nóng)村居民用地的地下水NO-3-N含量明顯大于城鎮(zhèn)用地的；地下水埋深通過氧化還原條件的改變會(huì)間接影響3種氮素形態(tài)的存在形式，當(dāng)?shù)叵滤裆钶^淺時(shí)，DO含量較大，pH呈弱堿性，此環(huán)境下有利于硝化作用的進(jìn)行，利于NO-3-N積累。

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