岩溶地下河水中NO3-浓度变化特征研究

陆 云 韦丽丽 韦 锰（广西壮族自治区分析测试研究中心，广西 南宁 530022）

岩溶地下河水中NO3-浓度变化特征研究

陆 云 韦丽丽 韦 锰
（广西壮族自治区分析测试研究中心，广西 南宁 530022）

环境中的氮素既是生命元素，也是环境的主要污染因子。岩溶地区土层浅薄，缺少天然的防渗和过滤层，地表污染物很容易通过落水洞等地表岩溶形态进入含水层，因此岩溶水易受污染。近年来，随着现代农业和工业的不断发展，大量化肥、农家肥的使用，化粪池以及工业污水的任意排放，致使岩溶区地下水硝酸盐污染问题日益严重。文章以岩溶区典型地下河-官村地下河为例，分析检测不同月份地下河水中的NO3-浓度。实验结果显示，地下河水中的NO3-季节性变化明显，NO3-浓度在9月份（秋季）达到最大值3.55mg/L，最低浓度值出现在3月份（春季）1.23mg/L，极差值为2.32mg/L，秋季是春季浓度的2.88倍。

岩溶；地下河；NO3-浓度；变化特征

1 前言

水是21世纪的战略物资，水是生命之源、生产之要、生态之基，是生态系统中最积极、最活跃的要素之一，在国民生产建设中发挥着不可替代的作用，是社会可持续发展的重要保障。地下水是水的重要组成部分，也是自然界水循环的重要组成部分，对人类的生活生产都产生积极的影响。我国岩溶面积344万km2，约占国土面积的1/3。南方六省市（广西、贵州、云南、四川、重庆、湖南）的岩溶区共有2836条地下河，总长度达13919公里，总流量达1482m3/s，是十分宝贵的水资源[1]。随着社会经济的发展，人口数量的日益增长，城市化进程的加快，以及化肥、农药的普遍使用，水资源遭到了严重的污染与破坏。水危机在世界范围内已经出现，水资源正取代石油成为世界危机的主要问题之一[2]。在国内外，NO3-都是污染面积最大、最普遍的地下水污染环境因子。NO3-是我国地下水污染物最普遍、浓度最高、污染面积最大的无机污染物[3]。因此，研究岩溶地下河中水 NO3-浓度及变化特征尤为重要，为预防及防治地下水中氮的污染提供帮助。

2 研究区概况

官村地下河位于广西柳州融安县山口村（见图1），距柳州市区约60km，流域面积30.5km2。研究区为中亚热带季风湿润气候，太阳辐射强，气候温暖，多年平均温度为20℃，年平均降雨量为1750mm，干湿季明显。一般雨季从3月开始到8月，5、6和 7月降雨最集中，这三个月的降雨量占全年降雨量的60%左右。9月份至次年2月份为枯雨季节，这六个月的降雨量总和仅占全年的11%[4]。地层为泥盆系上统融县组灰岩、白云质灰岩，底部有硅质层。地貌为峰丛洼地或谷地。地下河有2条支管道，从地下穿流而过，地下河出口位于山口村[5]。地处亚热带潮湿地区，适宜发展林牧业和农业综合发展。流域范围内主要种植的农作物有甘蔗、水稻、玉米等。

图1 研究区地理位置示意图

3 研究方法

3.1 仪器设备

离子色谱仪：A0092WN2005（戴安ICS1500）；针筒过滤器；0.45μm水系微孔滤膜（津腾）。

3.2 试剂

（1）超纯水。符合GB/T 6682-2008《分析实验室用水规格和试验方法》中一级水标准。

（2）淋洗储备液（10%）。称取100g优级纯氢氧化钾，溶解于水中，移入1000ml容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀，存贮于聚乙烯瓶中，在冰箱中保存，上机前取出使用。

（3）硝酸根标准储备液（1000μg/ml）：GSB04-1772-2004国家有色金属及电子材料分析测试中心。

（4）吸附树脂（50～100目）。

（5）阳离子交换树脂（100～200目）。

3.3 样品采集

水样采集点选择在地下河出口处A点（如图2所示），因为地下河出口NO3-浓度大致可以反映整个流域水体氮的支出情况。从2012年8月～2013年9月每月采集一次水样，现场测定地下水pH、DO、EC、水温等项目，另外采集水样送至实验室分析其NO3-及其它离子浓度。采集水样方法、采样器皿、保存条件，依据中华人民共和国国家标准：GB/T5750.2-2006《生活饮用水标准检验方法 水样的采集与保存》的规定。用硬质玻璃瓶或聚四氟乙烯瓶采集水样，用于分析水中硝酸根含量。每升水样加入0.8mL浓硫酸（H2SO4），采水量应满足检测需要，并于24小时内完成样品NO3-浓度的测定。

图2 采样点位置示意图

3.4 样品分析

水样NO3-含量依据HJ/T 84-2001《水质 无机阴离子的测定 离子色谱法》进行测定。当电导检测器的量程为10μS，进样量为25μl时，其方法最低检测浓度为：0.08mg/L。为了防止保护柱和分离柱系统堵塞，样品上仪器测定前需经过0.45 μm水系微孔滤膜过滤。将预处理后的水样注入色谱仪进样系统，记录峰面积。NO3-浓度，可直接在标准曲线上查到。曲线图谱如图3所示。

图3 离子色谱分析图谱示意图

4 结果讨论与评价

由图4可知，从2012年8月31日～2013年9月2日地下河水中均检测出硝酸根，但都低于天然背景下地下水中硝酸根浓度值4.4mg/L[6]。高峰值出现在2013年7月1日和2013年9月1日，其浓度值分别为3.43mg/L和3.51mg/L。最低浓度值出现在2013年3月30日，为1.23mg/L极差值相差近三倍。地下河水中硝酸根浓度变化显著，这与降水及当地的农事活动有关系密切。1～2月份田间少有耕作活动，施肥量减少，并且施肥后硝酸根到达地下河得有个响应过程，期间地下河水中硝酸根浓度较低。而到了5、6月份，正值当地农忙季节，田间耕作频繁，施肥量较大，随着雨水的下渗，地下河水中的硝酸根浓度亦相应增高，并且达到了最高值。依据GB/T 14848-1993地下水质量标准及GB 5749-2006 生活饮用水卫生标准，该地下河水中的硝酸根浓度属于I类水质，符合生活饮用水卫生标准。

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

“官村岩溶地下河流域氮通量研究课题”（2012ACZ04）。

陆云（1984－），女，广西壮族自治区分析测试研究中心助理工程师，从事化学分析检测工作。