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关键词：
小波分析,SO2污染指数,时间-尺度变换,上海市
发表时间：
2012-08-13 20:05:46
基于GIS的华北高产粮区地下水硝态氮含量时空变异特征
李永龙 | -> | 956| 0| 0.379225MB |地下水,硝态氮,地质统计学,时空变异,集约化农业
摘要: 集约化农业生产区地下水的硝酸盐污染是一个十分普遍的问题. 选取华北平原典型高产粮区桓台县为研究对象, 分别在2002 年和2007 年同一季节对该县境内的394 个潜水水样和283 个承压水水样的硝态氮含量进行了取样分析, 应用地质统计学与GIS 技术相结合的方法对其时空变异规律进行了分析. 结果表明, 2002 年和2007 年潜水硝态氮的平均含量分别为8108mg#L- 1 和14168 mg#L- 1 , 承压水硝态氮的平均含量分别为3187 mg#L- 1 和7119 mg#L- 1 , 2007 年比2002 年含量增幅均接近1 倍.2 个时期承压水硝态氮含量的空间相关距离均远大于潜水硝态氮含量的相关距离. 2007 年与2002 年相比, 潜水硝态氮含量各等级( 0~ 5、5~ 10、10~ 15、15~ 20、20~ 30 和> 30 mg#L- 1 ) 的面积变化幅度分别为- 281 87%、- 14163%、13106% 、14137%、121 23%和3185%; 承压水中前4 个等级的面积变幅分别为- 37182%、281 01%、91 33%和0148%. 通过对地下水硝态氮含量的垂向分析发现, 2 个时期的承压水硝态氮含量与取样井深存在显著负相关关系, 并且深层承压水的硝酸盐含量呈现上升趋势.
农业驱动的水体硝酸盐污染已经成为世界性的环境问题[ 1] . 国内外许多研究发现集约化农区的地下水大多存在硝态氮含量超标问题[ 2~ 4] . 华北平原是中国的传统粮食主产区之一, 贡献了全国粮食生产的30% 左右[ 5] . 近年来该地区粮食产量迅速增长, 同时对生态环境也带来了破坏[ 6] , Zhang 等[ 7]1996 年就曾研究报道华北平原14 个县的69 口地下水井中有半数以上的水体硝态氮浓度超过10mg#L- 1 . 近期的调查显示, 在华北平原的一些浅层地下水中硝态氮的浓度又有所增高[ 8, 9] . 地下水是华北平原居民的主要饮用水来源, 而饮用水硝态氮超标与婴儿高铁血红蛋白症、成人胃癌、肝癌、食道癌、结直肠癌以及淋巴瘤等发病率有着密切的关系[ 10, 11] . 因此了解该地区地下水硝态氮含量的时空演变规律, 对于保护环境和人体健康具有十分重要的意义.
造成地下水硝酸盐污染的因素很多, 如土地利用类型、农业水肥投入、土壤质地、饱气带的厚度
等[ 12~ 15] . 地下水硝态氮含量的空间变异性很大, 即使同一时间和地区, 不同水井地下水硝态氮含量的差异也会很大[ 16,17] . 另外, 浅层地下水硝态氮含量还受到地下水回补等因素的影响, 同一年份不同季节时段地下水硝态氮的含量可能存在较大差异, 同一水井在不同时间段的地下水硝态氮含量也可能差别很大. 以往的研究多是针对某个时期地下水水样进行分析[ 3,9, 15~ 19] , 对于地下水取样的时间和地点也没有明显限制, 而对于跨越不同年份监测分析地下水硝态氮含量变化的研究尚不多见. 本研究是在华北典型高产粮区2002 年地下水硝态氮含量调查的基础上, 于2007 年对原位水井再次进行取样, 在GIS技术支持下, 应用地统计学方法对该区2 个时期地下水( 潜水和承压水) 硝态氮的含量进行时空变异分析, 以期为华北高产粮区地下水硝酸盐的污染防治提供科学依据.
造成地下水硝酸盐污染的因素很多, 如土地利用类型、农业水肥投入、土壤质地、饱气带的厚度
等[ 12~ 15] . 地下水硝态氮含量的空间变异性很大, 即使同一时间和地区, 不同水井地下水硝态氮含量的差异也会很大[ 16,17] . 另外, 浅层地下水硝态氮含量还受到地下水回补等因素的影响, 同一年份不同季节时段地下水硝态氮的含量可能存在较大差异, 同一水井在不同时间段的地下水硝态氮含量也可能差别很大. 以往的研究多是针对某个时期地下水水样进行分析[ 3,9, 15~ 19] , 对于地下水取样的时间和地点也没有明显限制, 而对于跨越不同年份监测分析地下水硝态氮含量变化的研究尚不多见. 本研究是在华北典型高产粮区2002 年地下水硝态氮含量调查的基础上, 于2007 年对原位水井再次进行取样, 在GIS技术支持下, 应用地统计学方法对该区2 个时期地下水( 潜水和承压水) 硝态氮的含量进行时空变异分析, 以期为华北高产粮区地下水硝酸盐的污染防治提供科学依据.
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