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基于IsoSource模型的矿区地下水硝酸盐来源解析

赵琴琴  
【摘要】:内蒙古矿产资源丰富,石拐矿区是内蒙古重要的煤炭供应地,该地气候干旱,地下水是该地区主要的饮用水水源,地下水水质受到矿山开采的剧烈影响。为合理利用水资源,保障该地区居民饮水安全,探究矿区地下水的硝酸盐污染分布特征和追踪污染源具有重要意义。本文以石拐矿区作为研究对象,通过常规指标检测、水化学、同位素检测、Iso Source模型等技术方法,结合研究区土地利用类型及目前存在的地质灾害等内容,对研究区地下水硝酸盐时空分布、地下水化学组分统计分析、地下水硝酸盐污染来源及污染源贡献率等内容展开研究。结果显示如下:(1)研究区地下水亚硝酸盐达标,氨氮轻微超标,地下水硝酸盐严重超标。取样点地下水硝酸盐超标率达40%,呈现出显著的时空特征。居民区硝酸盐含量在5-9月有明显增幅,矿区四季无明显变化。沿着地下水流向,矿区下游及居民区上游硝酸盐含量超标。通过p H、溶解氧(DO)、电导率、氧化还原电位值可反映出研究区地下水发生硝化反应,通过以上监测数值结合地质条件和不同土地利用类型分析,初步判断地下水硝酸盐污染源主要是农业生产和矿区开采的残留影响两方面。(2)污染区的地下水类型主要是重碳酸盐-硫酸盐-钙水,符合内蒙地区的水化学类型。第一主因子是K~+、Na~+以及Mg~(2+),第二主因子是HCO_3~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Cl~-。水化学离子和环境因子的相关关系说明地下水水化学组分受到矿区开采及农业和生活污水影响。(3)地下水的δ~(15)N-NO_3~-的变化范围为0.07~2.69‰,δ~(18)O-NO_3~-的变化范围在-5.09~-2.85‰,通过同位素特征值的定性分析和Iso Source的定量追踪可得:土壤氮和化肥中的NH_4~+硝化是地下水硝酸盐的主要来源,数据表明距离矿区越近,土壤有机氮的贡献率越高,证明关停矿区的地下水水质在不断恢复。矿区关停多年,水质逐渐恢复,但资源枯竭型矿区地下水依旧存在硝酸盐污染问题。针对研究区地下水硝酸盐污染特征和污染源提出一系列针对性举措,旨在为这一类资源枯竭型城市地下水的水污染控制规划提供依据,也为后续对该类型地区地下水水质管理提供理论支撑。


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