通辽污灌渠及土壤的硝态氮亚硝态氮含量分析

李桐 姚宏

随着人类生产活动的不断加剧,水资源短缺问题已经成为了全球性的问题。从我国的总体上来讲,北方地区面临的水资源短缺问题尤为严重,由于内蒙古地处我国北方干旱地区,水资源匮乏。通辽市位于内蒙古自治区东部[1],也同样面临水资源缺乏的问题。如何保证通辽地区的农业用水就显得尤为关键。在此情况下,污水灌溉就成了一种良好的解决之道。污水中氮磷元素含量较高,可以增加土壤中的氮磷含量,提高土壤肥力。但是,如果土壤中的硝态氮含量过高,会导致NO3-N随着土壤中的水分下渗,产生淋溶作用,污染地下水。因此,本文对污灌渠中的污水、灌渠两侧的土壤的硝态氮、亚硝态氮含量进行了测定,并在污水灌溉频繁的孔家乡地区进行了深度测定,且对结果进行了相关分析。

1 实验部分

内蒙古东部通辽地区污水灌溉面积达750 hm2,主要分布于张家乡、孔家乡、钱家乡和角干乡,污水灌溉总面积占当地农田面积的20%[2],污水渠始自通辽市第二污水处理厂,最终并入西辽河入河口。本次调查研究范围是沿污水渠两侧对土壤进行纵向采样,采样时间为2009年 5月7日～9日,春种已经完成,土壤已被进行过第一次施肥。采样深度为表层土0 cm～20 cm,在采样后对土壤进行了混匀、过筛等处理后,测定了采样点土壤的硝态氮,亚硝态氮含量两项指标,并对相关数据进行了分析。同时,对于污水渠,依照从污水处理厂出口到西辽河入河口的顺序进行了沿途采样,并对污水处理厂工作日和休息日的进出水硝态氮指标也进行了测定。采样坑共选择了3个,位于孔家村,尺寸为1 m×1 m×1.7 m,每隔20 cm取一个土样。

2 采样点分布

沿着污水渠平行方向分别拟定了4个采样带,分别为1,2,3,4,其中,1号,2号采样带均为距渠两侧50 m,3号,4号采样带均为距渠两侧 200 m,1号,2号采样带每两个采样点之间间隔500 m,3号,4号采样带每两个采样点之间间隔1 000 m。同时垂直于污水渠方向选择两个采样带,为5号,6号采样带,5号采样带在孔家村第12号小桥处,垂直渠两侧,从渠开始依次经过的距离分别为：20 m,200 m,200 m,300 m,1 000 m。6号采样带定在通辽外环高速公路处,从渠开始依次经过距离分别为：20 m,200 m,200 m,300 m,1 000 m。纵向采样带每个带上10点,但是由于5号采样带渠的南边我们选了3个采样坑,所以5号采样带上有7个采样点,在此需要说明的是,平行于渠的方向,遇到有村庄或是工厂的地方,不进行采样。采样坑共选择了3个,位于孔家村坑,尺寸为1 m×1 m×1.7 m,按照土壤自然分层,每隔20 cm取一个土样。对于污水渠,采样顺序按照沿渠所遇小桥编号进行采样。

3 结果与讨论

1)污水处理厂中污水硝态氮含量分析见图1。

2)污水渠中污水硝态氮含量分析见图2。

4 结果分析

4.1 污水处理厂进出口水质硝态氮结果分析

污水处理厂进出口水质硝态氮结果分析见表1。

表1 污水处理厂对于硝态氮的去除能力 %

由表1可知,工作日和休息日出水处理厂进口的水的硝态氮含量都较高,且数值相差较小,早晨出水主要来源属于生活用水,且用水量相当。而在中午和晚上,工作日进口的硝氮含量都要低于休息日,这也说明是生活污水用量的不同导致了水中含氮量的不同,因为休息日比工作日的生活污水量要高。由此可以得到,通辽市影响污水渠含氮量的主要因素是生活污水。此外,污水厂对于污水在工作日和休息日的处理是不同的,在工作日,处理效率平均在55%左右,而在休息日,处理效率则平均为70%。而处理厂的出水则保持在22 mg/L～40 mg/L。

4.2 污水渠中水的硝态氮含量分析

污水渠中污水的硝态氮含量平均为36.633 7 mg/L,而由污水厂出水水质的平均值为34.748 mg/L,两者基本相等。由此可知在污水渠中并没有其他的工业废水和严重影响水质的额外情况发生。

4.3 表层土壤的硝态氮亚硝态氮含量分析

通过对污灌地区土壤硝态氮元素含量分析可知,1号带～6号带土壤硝态氮含量普遍较高,这与土壤进行采样前经过施肥有关,此外,还可能因为较为活跃的硝化作用将土壤中的氨态氮转化为硝态氮这个因素导致的。在表层20 cm,由空气中输送氧的能力较强,氧充足,因此NH+4-N很快被氧化,其中一部分被氧化为硝氮或亚硝氮,从而出现了硝氮的显著累积。土壤的亚硝态氮含量较低,最大不超过1 mg/kg,这主要是由于此层TN的损失为好氧反硝化作用后以气体形式脱除或以同步硝化反硝化形式脱除。硝化过程中：从NO2-N转变为NO3-N是一个快速的过程,因此在整个测定的土壤中,NO2-N一直保持在很低的浓度。

4.4 深层土壤的硝态氮、亚硝态氮含量分析

由硝态氮的平均值可知,从表层向下,从0 cm～80 cm土层硝态氮一直处于比较低的水平,硝态氮的值在10 mg/kg～15 mg/kg左右,而在0.8 m～1.0 m硝态氮的值有明显提高,在1.0 m～1.1 m又有显著降低,这可能与此层土壤是黏性土,渗水性较差,含水率不高有关。在1.1 m～1.3 m土壤硝态氮值有明显提高,通过测定,此层土壤的含水率最高,渗水性能良好,因此,硝态氮的迁移转化作用就明显。在1.3 m～1.7 m硝态氮值又趋于回落。而亚硝态氮则与之相反,在硝态氮高的土层亚硝氮含量较低,而在硝态氮含量低的土层亚硝氮含量有增高趋势,考虑到亚硝氮只是一个平衡时期的转化态氮,故在此不做过多分析。

5 结语

1)生活污水用量的不同导致了水中含氮量的不同,因为休息日比工作日的生活污水量要高。2)在污水渠中并没有其他的工业废水和严重影响水质的额外情况发生。3)1号带～6号带土壤硝态氮含量普遍较高。4)0 cm～80 cm土层硝态氮一直处于比较低的水平,1.1 m～1.3 m土壤硝态氮值有明显提高,通过测定,此层土壤的含水率最高,渗水性能良好。

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