淮北平原典型农耕区地表—地下水环境变化特征及污染风险评估

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本文以淮北平原利辛县车辙沟及周围农田灌溉区域的地表-地下水作为研究对象,在车辙沟排水大沟两侧筛选出了14个农田地下水采样点,13个农户井水采样点,并在干沟中设置6个地表水采样点位,定期采集地表水和地下水。在水质分析测试的基础上,解析地表水和地下水中各污染指标的时空动态变化性;采用多元统计分析技术,开展指标相关性分析、聚类分析及差异性分析;采用模糊可靠性原理,评估车辙沟地表水和农田地下水氮、磷污染风险;并对当地农户井水氮素污染开展健康风险评估。现将取得的研究成果概述如下:(1)地表水和地下水中各形态氮和磷的变异系数都较大,表明该区域氮、磷浓度时空分布差异性较大。农户井水和农田地下水中各形态氮含量都表现出NO3-N﹥NH4-N﹥NO2-N的变化特征。农户井水和农田地下水中的NO3-N含量高于沟渠地表水,而其NO2-N和NH4-N含量则较地表水低。该区域地表水和地下水中SRP和TP含量都较低。农田地下水中氮、磷含量受季节变化的影响较大,大致呈现出由夏季到冬季递减而后递增的趋势。(2)相关性分析表明,车辙沟地表水的水环境因子之间相关性较强,而农田地下水和农户井水的水环境因子相关性较弱。聚类分析结果表明,车辙沟地表水氮磷含量存在上、下游含量均较高,而中游含量则较低的特点。农田地下水的氮磷含量高低与采样点离开车辙沟的距离有关。一般地,距车辙沟的距离越近,地下水的氮磷含量较低。(3)通过对沟渠地表水TN/TP比值全年变化趋势的分析,可以发现,车辙沟地表水大部分时间处于氮限制性状态,仅有4个月份处于磷限制性状态。沟渠地表水、农田地下水和农户井水TN/TP值由大到小为:农田地下水>农户井水>车辙沟地表水,且TN/TP比值分布均属于右偏态。(4)车辙沟地表水6个采样点位处水体富营养化程度由强到弱的排序为:车辙沟闸>江南桥>杨板桥>坝下>闫湖桥>王老家。农户井水由口摄入和皮肤接触吸收两个途径各种形态氮的非致癌风险均未超过安全阈值1.0,并且全年非致癌健康风险总危险指数也全部远小于1,表明该地区地下水氮素非致癌风险较小,两种途径各形态氮的非致癌风险大小排序均为NO3-N﹥NO2-N﹥NH4-N。
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