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【摘要】饮水安全问题是当今全社会普遍关注的话题。最大的问题在于使用地下水源的农村，地下水的污染以氮污染最为普遍。通过对原有资料的整理研究，对比找出地下水氮污染转化的最佳途径，探索其防治的方法，旨在为彻底解决饮水安全问题提供帮助。
【关键词】饮用地下水;氮污染;转化;防治
0.引言
自2007年11月份，国家决定加大重点饮用水水源地污染防治工程的建设，饮用地下水的安全问题便被提上了纲程。据悉，我国64%城市地下水污染严重，而由于化肥、农药的大量使用严重污染了地下水水质，加上村民大多使用手压井直接抽取浅层的地下水，因此农村往往成为地下水污染的最直接受害者，严重的导致各种癌症的高暴发率。
近些年来，国内外研究发现许多地区地下水中存在着硝态氮污染问题等[1]。为此，国内外均展开了一系列措施，进行调查研究模拟。据了解国内研究的地区有：东北海伦地区、河南省偃师市、河南省林州市、山东临沂市等等。
1.氮如何污染地下水
在土壤中，都有铵态氮和硝态氮存在，带正电荷的铵被带负电荷的土壤胶体所吸跗，不会向下移动或从土壤中淋失，而带负电荷的硝态氮不被土攘胶体所吸跗，可以随水流自由移动，同时土壤中的微生物通过正常的生理过程产生硝态氮。所以不管施入的氮是何种形态，硝态氮在土壤中无所不在；除外来的氮源外，土壤本身的有机质分解也释放硝态氮，这些氮对作物亦有效，但同外源氮-样，也会被淋失，使地下水硝酸盐浓度增加，以致污染水源[2]。
2.硝态氮污染地下水途径
2.1 通过包气带渗入
农田施用的氮肥，除一部分被植物吸收外，剩余部分残留在土壤里。在降水时，随雨水渗入地下污染地下水。
2.2 地表水侧向渗入
生活污水和工业废水排入河道，不仅污染地表水，而且污染了的地表水又成为地下水的污染源。降雨时农田径流带入地表水体的氮化物占各种活动排入水体氮素的51%，施氮肥地区氮素的流失比不施地区高3～10 倍。地表水侧向渗入污染的特征是：污染影响仅限于地表水体的附近，呈带状或环状分布；污染程度取决于地表水的污染程度、河道沿岸地质结构、水动力条件以及距岸边的距离。
2.3 污灌入渗
利用污水进行灌溉，不仅把残留在土壤中的氮及其污染物带入地下，同时，污水本身的污染物也渗入地下，造成地下水的双重污染[3]。
3.综合各个研究地区，掌握硝态氮分布特点及其影响因素
研究不同用途水井中硝态氮污染状况，灌溉水井硝态氮含量显著低于饮用水井。这与当地不同用途水井所处地理位置以及出水量有关， 一般家庭饮用水井需水量相对较少，考虑打井成本，农户选择在住房附近打井，且井较浅；而灌溉水井一般位于地势相对低的水田附近，由于灌溉需水量较大，水井一般建造较深。根据资料，在同样水井管道类型以及其他条件相近的情况下，水井深度显著影响硝态氮含量，水井越深，硝态氮含量越小，受污染程度越低。说明在整个区域，地下水硝态氮污染程度与水井的绝对深度并无显著关系，但在其他条件都近似的条件下，水井的深度与硝态氮污染程度呈显著的负相关[1]。
当然，农业活动和人类活动必然带来硝态氮污染的影响。工业废水，农业上化肥、农药的施加无疑加重了硝态氮的污染，呈现明显正相关。
4．氮的转化特性
地下水氮的转化直接影响氮在地下水中的积累，硝酸盐是地下水中氮的主要形态，亚硝酸盐既可以是硝化作用的产物，又可以是硝酸盐反硝化作用的中间产物，在溶液中很不稳定，氨在地下水中背景含量一般很少。当单井地下水存在一系列还原性的物质，如Fe2+、Mn2+、H2S、CH4等物质，这类地下水中NO3-不会大量积累。这些还原性物质对地表渗入的NO3-进行还原作用，反硝化过程使地下水中的硝酸盐含量降低。反硝化作用使溶液中离子NO3-、NO2-被还原为气态NH3、N20、N2。NH3水解成NH4+离子，在含还原性物质的地下水中NH4+含量相对较高。中间产物的NO2-是极不稳定的，在还原条件下可还原为NH3和N0、N2，在氧化条件下可转化为NO3-。在少数还原性水体中，由于NO2-污染，水体氮的转化还没达到动态的反硝化平衡，可能导致NO3-含量在地下水中暂时异常过高，出现污染现象。在少数氧化性水体中，由于NO2-或NH4+直接污染，水体氮的转化还没达到动态的硝化平衡，导致NO2-或NH4+含量在地下水中暂时异常过高，出现污染现象[4]。
以上的转化特性，在对临沂市农村地下水污染研究中得到了很好的验证。研究得到：在含Fe2+、Mn2+等还原性物质较高的地下水污染区中，反硝化平衡后以氨氮、亚硝酸盐氮污染为主；在氧化性物质较高的地下水污染区，硝化平衡后以硝酸盐氮污染为主；还原性地下水中的氨氮含量一般比氧化性地下水高；经充氧后，含还原性物质的氮污染地下水，亚硝酸盐氮易分解转化[4]。
5.氮污染的防治措施
5.1 发展生态农业
因地制宜地进行水源安全防护、生态修复和水源涵养等工程建设,严格实行污染物排放总量控制；积极推进循环经济；推广生态养殖,推进畜禽粪便和农作物秸秆的资源化利用；节约灌溉用水[3]。
5.2 合理利用化肥农药，开发新产品
研究采用多效抗虫害农药, 发展低毒、高效、低残留量新农药。完善农药的使用方法, 提高施药技术,合理施用农药。施入农田的氮肥,被作物吸收利用的只占其施入时的30～40％,大部分氮肥经各种途径损失于环境中[5]。确定适宜的施肥时间和施肥量,调整氮、磷、钾肥比例,对氮肥的施量应适当控制,合理的农业运作方式可以减少农田径流带走N、P,控制农业面源污染[6]。
5.3加强对畜禽排泄物的处置, 整治农村环境
农村畜禽, 应采取规模化养殖。要加强畜禽粪尿的综合利用, 改进粪尿清除方式, 制订畜禽养殖场的排放标准、技术规范及环保条例, 建立示范工程, 积累经验逐步推广。加强农村环保工作, 改善农村环境质量, 改造中心村的生活垃圾收运、处置设施, 以及生活污水处理设施[3]。
5.4建设集中供水工程
在水井建设方面，应在水井本身性质即污染途径上,饮用水井宜采用单节材料作水井管道, 如塑料、铁管等, 而针对各户建造深水井成本较高, 应以村庄为单元, 集中建造深水井提供自来水模式, 保证该区饮用水安全[3]。
5.5加强供水水源水质监测
加强对集中供水水源和自备水源的水质监测, 及时掌握饮用水水源环境、供水水质状况, 并定期检查,及时发现问题, 解决问题[3]。■
【参考文献】
［１］赵新峰,杨丽蓉,施茜,马岩,张燕燕,陈利顶,郑海峰.东北海伦地区农村地下饮用水硝态氮污染特征及其影响因素分析.环境科学,2008,(11).
［２］陈慕松.氮对地下水污染的原因及防治对策.闽东农业科技,1997,(2).
［３］于焕民.长治市农村饮用水水质现状分析.地下水,2006,(2).
［４］刘祥栋,李合海,王立萍,周西俊.临沂市农村饮用地下水氮类污染转化特性和防治对策.治淮,2009,(12).
［５］杨琰,蔡鹤生,刘存富,周爱国,林州.安阳地区食管癌高发区地下水氮污染及防治措施.水文地质工程地质,2002,(6).
［６］王现国,刘丕新,吴宗伟.农村浅层地下水污染特征及防治对策.地下水,2005,(4).
【关键词】饮用地下水;氮污染;转化;防治
0.引言
自2007年11月份，国家决定加大重点饮用水水源地污染防治工程的建设，饮用地下水的安全问题便被提上了纲程。据悉，我国64%城市地下水污染严重，而由于化肥、农药的大量使用严重污染了地下水水质，加上村民大多使用手压井直接抽取浅层的地下水，因此农村往往成为地下水污染的最直接受害者，严重的导致各种癌症的高暴发率。
近些年来，国内外研究发现许多地区地下水中存在着硝态氮污染问题等[1]。为此，国内外均展开了一系列措施，进行调查研究模拟。据了解国内研究的地区有：东北海伦地区、河南省偃师市、河南省林州市、山东临沂市等等。
1.氮如何污染地下水
在土壤中，都有铵态氮和硝态氮存在，带正电荷的铵被带负电荷的土壤胶体所吸跗，不会向下移动或从土壤中淋失，而带负电荷的硝态氮不被土攘胶体所吸跗，可以随水流自由移动，同时土壤中的微生物通过正常的生理过程产生硝态氮。所以不管施入的氮是何种形态，硝态氮在土壤中无所不在；除外来的氮源外，土壤本身的有机质分解也释放硝态氮，这些氮对作物亦有效，但同外源氮-样，也会被淋失，使地下水硝酸盐浓度增加，以致污染水源[2]。
2.硝态氮污染地下水途径
2.1 通过包气带渗入
农田施用的氮肥，除一部分被植物吸收外，剩余部分残留在土壤里。在降水时，随雨水渗入地下污染地下水。
2.2 地表水侧向渗入
生活污水和工业废水排入河道，不仅污染地表水，而且污染了的地表水又成为地下水的污染源。降雨时农田径流带入地表水体的氮化物占各种活动排入水体氮素的51%，施氮肥地区氮素的流失比不施地区高3～10 倍。地表水侧向渗入污染的特征是：污染影响仅限于地表水体的附近，呈带状或环状分布；污染程度取决于地表水的污染程度、河道沿岸地质结构、水动力条件以及距岸边的距离。
2.3 污灌入渗
利用污水进行灌溉，不仅把残留在土壤中的氮及其污染物带入地下，同时，污水本身的污染物也渗入地下，造成地下水的双重污染[3]。
3.综合各个研究地区，掌握硝态氮分布特点及其影响因素
研究不同用途水井中硝态氮污染状况，灌溉水井硝态氮含量显著低于饮用水井。这与当地不同用途水井所处地理位置以及出水量有关， 一般家庭饮用水井需水量相对较少，考虑打井成本，农户选择在住房附近打井，且井较浅；而灌溉水井一般位于地势相对低的水田附近，由于灌溉需水量较大，水井一般建造较深。根据资料，在同样水井管道类型以及其他条件相近的情况下，水井深度显著影响硝态氮含量，水井越深，硝态氮含量越小，受污染程度越低。说明在整个区域，地下水硝态氮污染程度与水井的绝对深度并无显著关系，但在其他条件都近似的条件下，水井的深度与硝态氮污染程度呈显著的负相关[1]。
当然，农业活动和人类活动必然带来硝态氮污染的影响。工业废水，农业上化肥、农药的施加无疑加重了硝态氮的污染，呈现明显正相关。
4．氮的转化特性
地下水氮的转化直接影响氮在地下水中的积累，硝酸盐是地下水中氮的主要形态，亚硝酸盐既可以是硝化作用的产物，又可以是硝酸盐反硝化作用的中间产物，在溶液中很不稳定，氨在地下水中背景含量一般很少。当单井地下水存在一系列还原性的物质，如Fe2+、Mn2+、H2S、CH4等物质，这类地下水中NO3-不会大量积累。这些还原性物质对地表渗入的NO3-进行还原作用，反硝化过程使地下水中的硝酸盐含量降低。反硝化作用使溶液中离子NO3-、NO2-被还原为气态NH3、N20、N2。NH3水解成NH4+离子，在含还原性物质的地下水中NH4+含量相对较高。中间产物的NO2-是极不稳定的，在还原条件下可还原为NH3和N0、N2，在氧化条件下可转化为NO3-。在少数还原性水体中，由于NO2-污染，水体氮的转化还没达到动态的反硝化平衡，可能导致NO3-含量在地下水中暂时异常过高，出现污染现象。在少数氧化性水体中，由于NO2-或NH4+直接污染，水体氮的转化还没达到动态的硝化平衡，导致NO2-或NH4+含量在地下水中暂时异常过高，出现污染现象[4]。
以上的转化特性，在对临沂市农村地下水污染研究中得到了很好的验证。研究得到：在含Fe2+、Mn2+等还原性物质较高的地下水污染区中，反硝化平衡后以氨氮、亚硝酸盐氮污染为主；在氧化性物质较高的地下水污染区，硝化平衡后以硝酸盐氮污染为主；还原性地下水中的氨氮含量一般比氧化性地下水高；经充氧后，含还原性物质的氮污染地下水，亚硝酸盐氮易分解转化[4]。
5.氮污染的防治措施
5.1 发展生态农业
因地制宜地进行水源安全防护、生态修复和水源涵养等工程建设,严格实行污染物排放总量控制；积极推进循环经济；推广生态养殖,推进畜禽粪便和农作物秸秆的资源化利用；节约灌溉用水[3]。
5.2 合理利用化肥农药，开发新产品
研究采用多效抗虫害农药, 发展低毒、高效、低残留量新农药。完善农药的使用方法, 提高施药技术,合理施用农药。施入农田的氮肥,被作物吸收利用的只占其施入时的30～40％,大部分氮肥经各种途径损失于环境中[5]。确定适宜的施肥时间和施肥量,调整氮、磷、钾肥比例,对氮肥的施量应适当控制,合理的农业运作方式可以减少农田径流带走N、P,控制农业面源污染[6]。
5.3加强对畜禽排泄物的处置, 整治农村环境
农村畜禽, 应采取规模化养殖。要加强畜禽粪尿的综合利用, 改进粪尿清除方式, 制订畜禽养殖场的排放标准、技术规范及环保条例, 建立示范工程, 积累经验逐步推广。加强农村环保工作, 改善农村环境质量, 改造中心村的生活垃圾收运、处置设施, 以及生活污水处理设施[3]。
5.4建设集中供水工程
在水井建设方面，应在水井本身性质即污染途径上,饮用水井宜采用单节材料作水井管道, 如塑料、铁管等, 而针对各户建造深水井成本较高, 应以村庄为单元, 集中建造深水井提供自来水模式, 保证该区饮用水安全[3]。
5.5加强供水水源水质监测
加强对集中供水水源和自备水源的水质监测, 及时掌握饮用水水源环境、供水水质状况, 并定期检查,及时发现问题, 解决问题[3]。■
【参考文献】
［１］赵新峰,杨丽蓉,施茜,马岩,张燕燕,陈利顶,郑海峰.东北海伦地区农村地下饮用水硝态氮污染特征及其影响因素分析.环境科学,2008,(11).
［２］陈慕松.氮对地下水污染的原因及防治对策.闽东农业科技,1997,(2).
［３］于焕民.长治市农村饮用水水质现状分析.地下水,2006,(2).
［４］刘祥栋,李合海,王立萍,周西俊.临沂市农村饮用地下水氮类污染转化特性和防治对策.治淮,2009,(12).
［５］杨琰,蔡鹤生,刘存富,周爱国,林州.安阳地区食管癌高发区地下水氮污染及防治措施.水文地质工程地质,2002,(6).
［６］王现国,刘丕新,吴宗伟.农村浅层地下水污染特征及防治对策.地下水,2005,(4).