通遼污灌渠及土壤的硝態氮亞硝態氮含量分析

李桐 姚宏

隨著人類生產活動的不斷加劇,水資源短缺問題已經成為了全球性的問題。從我國的總體上來講,北方地區面臨的水資源短缺問題尤為嚴重,由于內蒙古地處我國北方干旱地區,水資源匱乏。通遼市位于內蒙古自治區東部[1],也同樣面臨水資源缺乏的問題。如何保證通遼地區的農業用水就顯得尤為關鍵。在此情況下,污水灌溉就成了一種良好的解決之道。污水中氮磷元素含量較高,可以增加土壤中的氮磷含量,提高土壤肥力。但是,如果土壤中的硝態氮含量過高,會導致NO3-N隨著土壤中的水分下滲,產生淋溶作用,污染地下水。因此,本文對污灌渠中的污水、灌渠兩側的土壤的硝態氮、亞硝態氮含量進行了測定,并在污水灌溉頻繁的孔家鄉地區進行了深度測定,且對結果進行了相關分析。

1 實驗部分

內蒙古東部通遼地區污水灌溉面積達750 hm2,主要分布于張家鄉、孔家鄉、錢家鄉和角干鄉,污水灌溉總面積占當地農田面積的20%[2],污水渠始自通遼市第二污水處理廠,最終并入西遼河入河口。本次調查研究范圍是沿污水渠兩側對土壤進行縱向采樣,采樣時間為2009年 5月7日～9日,春種已經完成,土壤已被進行過第一次施肥。采樣深度為表層土0 cm～20 cm,在采樣后對土壤進行了混勻、過篩等處理后,測定了采樣點土壤的硝態氮,亞硝態氮含量兩項指標,并對相關數據進行了分析。同時,對于污水渠,依照從污水處理廠出口到西遼河入河口的順序進行了沿途采樣,并對污水處理廠工作日和休息日的進出水硝態氮指標也進行了測定。采樣坑共選擇了3個,位于孔家村,尺寸為1 m×1 m×1.7 m,每隔20 cm取一個土樣。

2 采樣點分布

沿著污水渠平行方向分別擬定了4個采樣帶,分別為1,2,3,4,其中,1號,2號采樣帶均為距渠兩側50 m,3號,4號采樣帶均為距渠兩側 200 m,1號,2號采樣帶每兩個采樣點之間間隔500 m,3號,4號采樣帶每兩個采樣點之間間隔1 000 m。同時垂直于污水渠方向選擇兩個采樣帶,為5號,6號采樣帶,5號采樣帶在孔家村第12號小橋處,垂直渠兩側,從渠開始依次經過的距離分別為：20 m,200 m,200 m,300 m,1 000 m。6號采樣帶定在通遼外環高速公路處,從渠開始依次經過距離分別為：20 m,200 m,200 m,300 m,1 000 m。縱向采樣帶每個帶上10點,但是由于5號采樣帶渠的南邊我們選了3個采樣坑,所以5號采樣帶上有7個采樣點,在此需要說明的是,平行于渠的方向,遇到有村莊或是工廠的地方,不進行采樣。采樣坑共選擇了3個,位于孔家村坑,尺寸為1 m×1 m×1.7 m,按照土壤自然分層,每隔20 cm取一個土樣。對于污水渠,采樣順序按照沿渠所遇小橋編號進行采樣。

3 結果與討論

1)污水處理廠中污水硝態氮含量分析見圖1。

2)污水渠中污水硝態氮含量分析見圖2。

4 結果分析

4.1 污水處理廠進出口水質硝態氮結果分析

污水處理廠進出口水質硝態氮結果分析見表1。

表1 污水處理廠對于硝態氮的去除能力 %

由表1可知,工作日和休息日出水處理廠進口的水的硝態氮含量都較高,且數值相差較小,早晨出水主要來源屬于生活用水,且用水量相當。而在中午和晚上,工作日進口的硝氮含量都要低于休息日,這也說明是生活污水用量的不同導致了水中含氮量的不同,因為休息日比工作日的生活污水量要高。由此可以得到,通遼市影響污水渠含氮量的主要因素是生活污水。此外,污水廠對于污水在工作日和休息日的處理是不同的,在工作日,處理效率平均在55%左右,而在休息日,處理效率則平均為70%。而處理廠的出水則保持在22 mg/L～40 mg/L。

4.2 污水渠中水的硝態氮含量分析

污水渠中污水的硝態氮含量平均為36.633 7 mg/L,而由污水廠出水水質的平均值為34.748 mg/L,兩者基本相等。由此可知在污水渠中并沒有其他的工業廢水和嚴重影響水質的額外情況發生。

4.3 表層土壤的硝態氮亞硝態氮含量分析

通過對污灌地區土壤硝態氮元素含量分析可知,1號帶～6號帶土壤硝態氮含量普遍較高,這與土壤進行采樣前經過施肥有關,此外,還可能因為較為活躍的硝化作用將土壤中的氨態氮轉化為硝態氮這個因素導致的。在表層20 cm,由空氣中輸送氧的能力較強,氧充足,因此NH+4-N很快被氧化,其中一部分被氧化為硝氮或亞硝氮,從而出現了硝氮的顯著累積。土壤的亞硝態氮含量較低,最大不超過1 mg/kg,這主要是由于此層TN的損失為好氧反硝化作用后以氣體形式脫除或以同步硝化反硝化形式脫除。硝化過程中：從NO2-N轉變為NO3-N是一個快速的過程,因此在整個測定的土壤中,NO2-N一直保持在很低的濃度。

4.4 深層土壤的硝態氮、亞硝態氮含量分析

由硝態氮的平均值可知,從表層向下,從0 cm～80 cm土層硝態氮一直處于比較低的水平,硝態氮的值在10 mg/kg～15 mg/kg左右,而在0.8 m～1.0 m硝態氮的值有明顯提高,在1.0 m～1.1 m又有顯著降低,這可能與此層土壤是黏性土,滲水性較差,含水率不高有關。在1.1 m～1.3 m土壤硝態氮值有明顯提高,通過測定,此層土壤的含水率最高,滲水性能良好,因此,硝態氮的遷移轉化作用就明顯。在1.3 m～1.7 m硝態氮值又趨于回落。而亞硝態氮則與之相反,在硝態氮高的土層亞硝氮含量較低,而在硝態氮含量低的土層亞硝氮含量有增高趨勢,考慮到亞硝氮只是一個平衡時期的轉化態氮,故在此不做過多分析。

5 結語

1)生活污水用量的不同導致了水中含氮量的不同,因為休息日比工作日的生活污水量要高。2)在污水渠中并沒有其他的工業廢水和嚴重影響水質的額外情況發生。3)1號帶～6號帶土壤硝態氮含量普遍較高。4)0 cm～80 cm土層硝態氮一直處于比較低的水平,1.1 m～1.3 m土壤硝態氮值有明顯提高,通過測定,此層土壤的含水率最高,滲水性能良好。

[1]程紅霞.通遼市土壤資源與利用現狀淺析[J].內蒙古農業科技,2008(5)：86-88.

[2]孫立波,張蘭英,張玉玲,等.通遼地區污灌區土壤中重金屬遷移規律[J].世界地質,2007,26(1)：71-74.

[3]齊志明,馮紹元,黃冠華.清、污水灌溉對夏玉米生長影響的田間試驗研究[J].灌溉排水學,2003(22)：36-38.

[4]孟 雷,左 強.污水灌溉對冬小麥根長密度和根系吸水速率分布的影響[J].灌溉排水學報,2003,22(4)：25-29.

[5]喬 麗,宮輝力,趙文吉.再生水農業灌溉的研究[J].節水灌溉,2005(4)：13-15.

[6]楊建鋒,萬書勤.地下水對作物生長影響研究[J].節水灌溉,2002(2)：36-38.

[7]巴比江,鄭大瑋.地下水埋深對冬小麥田土壤水分及產量的影響[J].節水灌溉,2004(5)：5-9.

[8]亢連強,齊學斌,馬耀光,等.不同地下水埋深條件下再生水灌溉對冬小麥生長的影響[J].農業工程學報,2007,23(6)：95-100.

[9]馮紹元,齊志明.重金屬在夏玉米作物體中殘留特征的田間試驗研究[J].灌溉排水學報,2003,22(6)：9-13.

[10]雷志棟,楊詩秀,倪廣恒,等.地下水埋深類型與土壤水分動態特征[J].水利學報,1992(2)：1-6.

[11]Hallberg G R.From hoes to herbicides：Agriculture and ground water quality[J].Soil WatCons,1986,41(6)：357-364.

[12]Croll B Haves C.R.Nitrate and water supplies in the United Kingdom[J].Environ Poll,1988(50)：163-187.

[13]Stevenaon F.J.Cycles of Soil Carbon,Nitrogen,Phosphorus,Sulfur,Micronutrients[M].New York：Willey and Sons,1986：106-154.

[14]Zhang W,Tian Z,Zhang N.,et al.Nitrogen pollution of ground water in Northern China agriculture[J].Ecosyst Environ,1996(59)：223-231.

[15]Bligar V.C.,Fageria N.K.,He Z L..Nutrient use efficiency in plants[J].Communication in Soil Science and Plant Analysis,2001(32)：921-950.

[16]Delgado.T.A.,Duke H.R..Potential use of precision faming to improving nutrient management on irrigated potato-barley rotation[J].American Society of Agronomy,2000(3)：25-26.