张家口地区地下水氮污染分析及防治对策研究

武 海 英

(河北省张家口水文水资源勘测局，河北 张家口 075000)

张家口地区地下水氮污染分析及防治对策研究

武 海 英

(河北省张家口水文水资源勘测局，河北 张家口 075000)

通过对张家口地区近八年地下水监测数据的分析，指出张家口地区地下水中三氮污染总体情况不乐观，在所分析的监测井中有近一半的井三氮超标；在对坝上地区、市区和坝下地区的地下水分别进行分析发现，坝上地区地下水中氨氮和亚硝酸盐超标较严重，市区硝酸盐超标严重，而坝下地区地下水质总体较好.之后分析了地下水中三氮污染和水体自净之间存在的关系，并根据污染源提出了防治对策，同时指出了不足.

地下水；三氮污染；污染源；防治对策

1 数据选取及区域划分

为研究张家口地区近年来地下水中三氮的污染变化情况，本文对张家口水环境监测中心所监测的34眼地下水水质监测井进行分析.选取了从2006年至2013年近八年的监测数据，监测井每年5月和9月各监测一次，以八年的平均值和每年的年均值进行对比说明，通过对地下水中氮含量的分析，进一步了解张家口地区地下水中三氮污染情况和地下水水质状况.

水质评价标准采用《地下水质量标准》(GB/T14848-1993)，评价项目为氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，以Ⅲ类水标准作为评价限值，即氨氮≤0.2 mg/L，亚硝酸盐氮≤0.02 mg/L，硝酸盐氮≤20 mg/L.

将34眼监测井按照地域划分为三个分区，即坝上地区、张家口市区和坝下地区.其中坝上地区分别为平定堡、屯垦、张北和后石桩井等4眼监测井；张家口市区(包括宣化区、崇礼区、万全区和中心城区)共11眼，坝下地区(包括怀安县、阳原县、蔚县、涿鹿县、赤城县以及怀来县等)共19眼.

2 数据分析

(1)氮含量污染情况及年际变化趋势综合分析.

对数据进行综合分析知，坝上地区近八年地下水中氨氮平均含量为0.43 mg/L，亚硝酸盐氮的平均含量为0.036 mg/L，硝酸盐氮的平均含量为11.7mg/L氨氮和亚硝酸盐氮超标；张家口市区的氨氮平均含量为0.18 mg/L，亚硝酸盐氮的平均含量为0.037 mg/L，硝酸盐氮平均含量为26.5 mg/L，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮超标；坝下地区的氨氮平均含量为0.21 mg/L，亚硝酸盐氮的平均含量为0.025 mg/L，硝酸盐氮的平均含量为12.4 mg/L，氨氮和亚硝酸盐氮略超标.

根据八年监测数据的平均值进行分析：在所监测的34眼井中，三氮全部达标的有16眼，达标率为47.1%.用地下水三氮标准进行评价，这16眼井水质均为Ⅲ类，也就是说在所分析的34眼井中，三氮达标率不足一半.

在三氮含量超标的18眼井中，只有氨氮超标的井有4眼，只有亚硝酸盐氮超标的有1眼，硝酸盐氮超标的有2眼.另外11眼都有两项超标项，分别为坝上超标2眼，超标项均为氨氮和亚硝酸盐氮，相对应的最大超标倍数分别为5.5倍和2.8倍；市区超标3眼，三氮均有超标，最大超标倍数氨氮为0.8倍、亚硝酸盐氮为14.0倍、硝酸盐氮为5.9倍；坝下超标6眼，多集中在氨氮和亚硝酸盐氮，相对应的最大超标倍数分别为1.2倍和4.4倍.

分别按氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮这三个参数对三个分区每年的年均值进行趋势分析，相对应的变化趋势如图1、2、3所示.

图1 三个分区地下水中氨氮含量变化趋势图

图2 三个分区地下水中亚硝酸盐氮含量变化趋势图

图3 三个分区地下水中硝酸盐氮含量变化趋势图

对以上三图分析知，坝上地区氨氮和亚硝酸盐氮含量总体呈逐年上升态势，尤其是亚硝酸盐氮在2013年增幅明显，说明氨氮和亚硝酸盐是坝上地区地下水中主要的氮污染物；

对于市区，在2008年以前，氨氮与亚硝酸盐氮含量的变化趋势正好相反，即一种含量上升另一种下降，而且亚硝酸盐氮的变化幅度更大，但是从2011年以后，它们的含量都呈缓慢下降趋势；而坝下地区这两种物质的变化趋势基本保持不变.

三个分区中硝酸盐氮虽然都呈上升趋势，但坝上和坝下地区硝酸盐氮年均值含量均符合地下水Ⅲ类水标准，而市区的硝酸盐氮含量的年均值则基本上都超标.

(2)不同分区地下水氮污染情况分析.

1)坝上地区.

按八年平均值进行分析知，屯垦测井的地下水水质达到Ⅲ类水标准；张北和后石桩井两个测井的硝酸盐含量均符合地下水Ⅰ类标准，而氨氮和亚硝酸盐含量均超标，即这两眼井的氮污染主要是由氮氮和亚硝酸盐所引起；平定堡测井则是硝酸盐氮含量超标.

按测井年均值进行分析知，后石桩井氨氮含量每年都超标，即100%超标；亚硝酸盐超标次数最多的也是后石桩井，超标率达62.5%；平定堡硝酸盐氮含量也是每年都超标，也达到100%.

2)市区.

按平均值分析：市区11眼监测井中共有6眼井达标，分别为万全区2眼、崇礼区1眼和宣化区3眼.对于万全区和崇礼区地下水三氮含量为100%达标，宣化区为50%达标；其余的5眼不达标井，宣化区有3眼，市区中心区两眼，总的超标率为45.5%.

按测井每年的年均值分析：以氨氮评价，超标的有8眼，其中深井超标次数最多为5次超标率达62.5%；其余几眼从超标1次到3次不等；以亚硝酸盐评价，有3眼超标，深井超标次数最多为75%；硝酸盐氮超标的有6眼，在这6眼井中，沈家屯超标率100%，宣化四中超标87.5%，深井超标率最低为25%.

总的来看，市区测井超标区域多集中在经济工业比较发达的主城区和宣化区，超标项目集中在氮氮和硝酸盐.

3)坝下地区.

在坝下地区19眼监测井中，共有9眼三氮含量达标，达标率为47.4%，在超标的10眼中，区域主要集中在了阳原县和蔚县，多为氨氮和亚硝酸盐氮含量超标.

按测井每年的年均值分析，氨氮从最小的0.04 mg/L逐渐上升到1.00 mg/L，亚硝酸盐氮的含量从0.001 mg/L上升到0.370 mg/L，硝酸盐氮的平均含量从0.70 mg/L上升到78.6 mg/L，其中氨氮和硝酸盐氮的最高值分别为阳原县的浮图讲和钱家沙洼监测井，亚硝酸盐氮最高值为蔚县的桃花堡监测井.

3 地下水中三氮含量和污染关系分析

根据上述分析知，整个张家口地区地下水中都存在着三氮污染的现象，而不同区域三氮的污染情况却不同.了解地下水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮这三种主要氮化合物的存在关系，可以更清楚地知道地下水的污染过程.

氮在自然环境中存在一个循环过程，称氨的硝化过程.水中的氮主要以氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和有机氮几种形式存在.有机氮通过氧化和微生物活动可转化为氨氮，氨氮在好氧情况下又可被硝化细菌氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮.亚硝酸盐氮是氨硝化过程的中间产物，水中亚硝酸盐含量高，说明有机物的无机化过程尚未完成，污染危害仍然存在.根据水体中氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮含量变化，进行综合分析，可判断水质的污染状况.如水体中硝酸盐氮含量高，而氨氮、亚硝酸盐氮含量不高，表示该水体过去曾受有机物污染，现已完成自净过程.若氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮均增高，提示该水体过去和新近均有污染，或过去受污染，目前自净正在进行[3].

由以上分析知，坝上地区氨氮和亚硝酸盐氮含量偏高，硝酸盐氮含量上升，说明坝上地区的地下水污染一直在持续，这有可能和坝上地区耕地面积大，氮肥的大量使用，以及当地畜牧业的发展有关；市区中，氨氮和亚硝酸盐氮的含量处于下降态势，说明地下水正在缓慢自净，但是硝酸盐增幅较大，说明地面上仍可能存在引起地下水中硝酸盐氮增加的污染源，如生活污水、工业废水、大气中的硝酸盐沉降或垃圾随意堆弃产生的渗滤液等；坝下地区除阳原县和蔚县外，水质则相对较好，氨氮和亚硝酸盐含量较低，硝酸盐虽然也小幅上升，但含量仍在达标范围内.

4 地下水氮污染防治对策分析

地下水中硝酸盐的污染如果发生在局部，可以靠工程措施来解决，如在受污染的含水层中加入铁粉、活性炭、微生物等，使硝酸降解为无色无味的气体[4]；而去除大面积的地下水硝酸盐氮污染是一个世界性的难题，目前除了自然净化过程中的反硝化作用外，没有特别有效的办法，因此，当前主要是从源头上防治污染地下水，不增加新的污染源，给水体以充分的自净时间.

(1)点源污染防治.

居民生活产生的生活污水、工业生产产生的含氮废水和废气等都是引起地下水硝酸盐氮污染的重要点源.有关部门应以现在最严格水资源管理制度和限制纳污红线考核制度为契机，严格监管各排污口的污水的不达标排放.同时也要加强垃圾废弃物的集中处理，做到资源化和无害化，同时对于垃圾处理厂和垃圾填埋厂，一定要做好垃圾渗滤液的防渗处理，避免对局部地下水造成更大的污染.

(2)面源污染防治.

农田施肥后的径流和渗透，禽畜养殖的粪便排泄以及农村居民的生活污水等都是面源污染的主要来源.对于养殖粪便和农村居民生活污水目前则没有有效的治理方法.而对于化肥的使用，应从生产、生态和效益多方面考虑化肥使用量，做到合理施肥.

(3)建立地下水监测系统.

进一步建立和健全地下水监测系统，建立覆盖范围更广的监测体系，争取把所有行政村全部纳入监控范围，及时准确全面地掌握各地的水质状况和受污染的情况，为保护地下水提供及时地信息.

(4)加大宣传，提高公众保护地下水的意识.

地下水中三氮的污染，更多的是人为因素的影响.广泛运用各种媒介，大力宣传地下水环境现状和水质恶化的危害，提高公众的环保意识，使全民都参与到保护水资源的行动中.

5 结论与不足

本文通过对34眼地下水监测井近八年的监测数据进行分析知，整个张家口地区的地下水中三氮污染的情况不容乐观，水中三氮全部达标的测井只占大约50%；而具体到不同分区，坝上地区地下水主要是氨氮和亚硝酸盐污染，而且污染一直在持续；市区污染主要集中在宣化区和市区中心，而且硝酸盐的污染比较明显；坝下地区除阳原县和蔚县外，地下水质则比较好，一定要加强保护.

不足之处在于所选取的监测井的代表性有一定的局限性，有些区县只有1眼井，数据不能很好地反应当地地下水的整体水质状况和发展趋势.

[1]沈梦蔚.地下水硝酸盐的去除方法研究[D].杭州.浙江大学，2004

[2]李德彬，张琪，宋旭.地下水三氮污染的现状及主要除氮方法[J].环境与可持续发展，2009(5)：35～37

[3]张成云,孙莉,金立坚,等.生活饮用水中的氨氮污染问题探讨[Z].中华医学研究杂志，2007，7(6)：495～498

[4]陈建耀，王亚，张洪波,等.地下水硝酸盐污染研究综述[J].地理科学进展，2006，25(1):34～44

Analysis of Groundwater Nitrogen Pollution in Zhangjiakou Area and Its Controlling Countermeasures

WUHai-ying

(Zhangjiakou Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Hebei Province,Zhangjiakou,Hebei 075000)

Based on the analysis of groundwater monitoring data in Zhangjiakou area for the past eight years,it is pointed out that the overall situation of nitrogen pollution in groundwater in Zhangjiakou area is not optimistic.Nearly half of the monitored wells are overtaken.In the area,the groundwater in the dam area were found to be more overtaken,and the nitrate content in the urban area was higher than that in the dam area.Then,the relationship between the three-nitrogen pollution in the groundwater and the self-purification of the water was analyzed,the countermeasures were put forward according to the pollution source,and the deficiency was pointed out.

groundwater;nitrogen pollution;Pollution Source;Controlling Countermeasures

2016-10-23

武海英(1981-)，女，工程师，主要从事水质监测工作.

10.3969/j.issn.1008-4185.2017.02.022

X 5

A 地下水不仅是水文循环的重要组成部分，还是人类的一种重要水资源[1]，为人类提供优质的淡水资源.但是,随着我国环境污染的日趋严重，以离子态的氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)和硝酸盐氮(NO3-N)为主的氮化合物污染在地下水环境中尤为显著[2].地下水的自身循环更新速度较慢，一旦受到污染将难以治理.三氮污染尤其是硝酸盐污染和人类健康密切相关，饮用硝酸盐和亚硝酸盐浓度高的水可能会对人体造成两种健康危害，即诱发高铁血红蛋白症和产生致癌的亚硝胺[3].本文对张家口地区地下水中三氮污染情况进行分析研究，目的是全面及时地了解该地区水质状况，为保护和防治地下水污染提供数据支撑.