随着近代工业的迅猛发展,污染物的排放也在日益的增加,使地表水和地下水体普遍受到较严重污染,水质恶化达不到使用标准。人们生活水平的提高又促使人们对水质水量的更高要求,导致水资源紧缺的情况越来越严重。由于浅层地下水遭到严重污染而不宜开采,深层水过量开采量引起水位下降,形成了地下水降落漏斗,使水质较差的浅层地下水穿过弱透水层越流补给深层地下水,从而导致了深层地下水的水质日趋恶化。本文得到了国家自然科学基金的资助,基于国内外关注的浅层地下水中硝酸盐越流迁移通过弱透水层污染深层地下水的热点问题,进行模拟实验研究：研究在自然条件下、不同pH条件下、不同Eh条件下以及不同硫酸盐浓度条件下硝酸盐通过弱透水层的迁移转化途径以及与其他相关阴离子之间的相互作用关系；研究弱透水层对硝酸盐的阻截能力以及硝酸盐在弱透水层的迁移机理和水动力方程；建立硝酸盐在弱透水层中的迁移模型。得到了以下结论：(1)模拟自然条件下、硝酸盐通过弱透水层的迁移转化过程与pH、Eh值、硫酸盐以及与其他相关阴离子之间的相互作用关系：得出在不同条件下硝酸盐通过弱透水层的规律大体相似,但略有不同。研究发现在硫酸盐浓度作为影响因子时更有利于弱透水层对硝酸盐的阻截,其次是Eh影响时,最后是不同pH条件影响时；弱透水层中硝酸盐的转化途径以反硝化作用为主,极个别会存在硝酸盐异化还原为氨的作用；在自然条件下,其它相关离子对硝酸盐通过弱透水层的作用是相同的,但依环境特征(环境指标)不同,影响程度有所不同。(2)弱透水层对硝酸盐的阻截能力以及阻截机理：弱透水层对硝酸盐的阻截作用是很强的,其阻截能力大小为：不同硫酸盐浓度条件下>不同Eh条件下>不同pH条件>自然衰减；弱透水层之所以对硝酸盐的阻截能力很强原因有以下几个：由于弱透水层中的孔隙以微孔隙为主,渗透系数非常小,同时弱透水层的密度较大,因此弱透水层的机械过滤作用很强；孔隙中充满了结合水,微孔隙中离子与固相表面相互作用力增强；弱透水层对Ca2+的专性吸附不仅可以改变土壤表面上的可变正电荷,也可以使恒电荷胶体表面的正电荷增加或负电荷减少,从而使粘土表面负电荷对NO3-静电排斥作用减弱；粘粒晶格表面吸附Ca2+的水合作用降低了粘粒附近水的活度,使水分扩散率减小,硝酸盐运移速率也随之减小,粘土表面水层中水的粘度大,Ca2+在粘粒附近形成正电荷层,对NO3-产生静电引力,也使硝态氮滞留在弱透水层中。与此同时弱透水层中存在同时吸附作用(协同吸附),这种作用的存在使得弱透水层对硝酸盐的吸附量增大的又一种机理。(3)建立硝酸盐在弱透水层中的迁移模型：建立了弱透水层中硝酸盐迁移模拟模型,在实验所得数据的基础上估算出各模型参数,通过数学变换得到模型解析解,对硝酸盐在弱透水层中的迁移进行模拟。由模型过程及参数说明弱透水层的截留作用对硝酸盐硝酸盐的衰减其主要作用,其次为生物作用。模拟结果与实验结果基本符合,在所模拟的地下水环境条件下,可以预测硝酸盐在弱透水层中的变化。通过以上的研究,更系统全面的揭示了硝酸盐在弱透水层中的迁移转化和浓度变化规律,为防止硝酸盐污染深层地下水以及保护和修复深层地下水环境提供了理论基础和依据。