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《中国地质大学(北京)》 2011年
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模拟降雨条件下非均质包气带中“三氮”迁移转化规律研究

刘超  
【摘要】:地下水氮污染问题一直是广泛受到关注的问题,而包气带岩性、结构、厚度等在很大程度上影响氮污染物的入渗和降解,进而决定着地下水是否易受到污染及其污染程度。本文针对浅层地下水铵态氮污染较为严重的北京市东郊温榆河沿岸地区,通过一系列钻孔剖面,揭示了区内包气带中氮素的垂向分布特征;以含有细质地透镜体,粗细交错的非均质包气带结构为对象,通过室内砂箱模拟实验,就恒定模拟降雨强度下砂箱中水分运移、铵态氮污染及淋溶过程中氮素的迁移转化和富集分布规律进行了研究,主要得出以下结论: (1)钻孔氮素垂向分布特征研究表明,研究区9个钻孔铵态氮底部出现累积峰;硝态氮主要表现为表层(30cm)累积和中部含量高的单峰型两种分布类型;氮素分布与岩性无明显相关关系,推测可能是由于包气带粗细分层相互交错的结构影响了地表氮污染物在包气带中的迁移过程最终导致其分布的复杂化。 (2)水分运移实验结果表明,粗细相间的非均质介质中存在水分绕流现象,粗细介质颗粒粒径差距越大,水分绕流越明显;同细砂层相比,亚粘土透镜体中含水率高达29%,说明亚粘土透镜体对水分的滞留能力大于细砂层;铵态氮连续穿透实验结果亦表明质地细密的亚粘土透镜体中铵态氮累积量较高,亚粘土透镜体对铵态氮和水分的滞留能力大于质地较粗的细砂层。 (3)铵态氮间歇污染实验表明,历时23个周期89天基本达到吸附-硝化反硝化-吸附的稳定状态。包气带氮素的迁移和分布受介质的非均匀性影响明显,同野外氮素分布规律相似,砂箱上层土壤中硝态氮累积较多,铵态氮和亚硝态氮在砂箱深层土壤中得到累积,同时在上亚粘土透镜体的上下表面土壤中出现较明显的铵态氮和亚硝态氮累积;淋溶试验结果表明,历时9个周期出水氮素含量减少90%,模拟降雨对土层残留氮素具有显著的淋洗效应,而亚粘土透镜体的存在可阻滞氮素的下移。 (4)氮平衡计算结果表明:出水淋失总氮量占进入系统总氮量的70%,反硝化损失氮量占进入系统总氮量的17%;本实验条件下硝化反应强烈,反硝化作用相对较弱,大部分氮素以铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的形态随出水淋失。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X523

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