© 2014年。出版社：Elsevier B.V.信息工程研究院负责评选和同行评议可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectIERI Procedia 8（2014）113 - 1182014年农业与生物系统工程人类活动对鄱阳湖流域孙占学，E.A.Soldatovab *，N.V.Gusevab，，S.L.Shvartsevb，ca华东理工大学，江西省抚州市，344000，中国俄罗斯托木斯克市列宁娜大街30号托木斯克国立理工大学，邮编634050cTomsk Filial of the A.A.俄罗斯科学院西伯利亚分院特罗菲穆克石油地质与地球物理研究所，俄罗斯摘要鄱阳湖流域是我国人口密集的主要农业区之一。因此，研究区的地下水暴露于人为影响。本文认为，地下水化学成分的显着特点。对研究区的主要污染物进行了分析。地下水的化学成分是自然和人为因素综合作用的结果。版权所有© 2014作者.出版社：Elsevier B.V. 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究院负责评选和同行评议关键词：地下水;化学成分;鄱阳湖流域;污染1. 介绍鄱阳湖流域是一个独特的湿地系统，同时也是珍稀动物的栖息地和经济的重要组成部分。广阔的冲积平原，环绕鄱阳湖，使该盆地成为中国主要的农业区之这一事实也与农村人口稠密的支配地位有关* 通讯作者。联系电话：+7-382-241-9068。电子邮件地址：2a61@mail.ru。2212-6678 © 2014作者出版社：Elsevier B.V. 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究所负责的选择和同行评审114Zhanxue Sun等/ IERI Procedia 8（2014）113人口增长导致人类活动的影响增加，除其他外，导致地下水化学成分的改变。鄱阳湖流域等农业活动密集的农村地区的棘手问题是钾、磷酸盐，特别是氮化合物对地下水的污染（Briling，1985年，Tyutyunova，1987年，Min等人，2002年），肥料，生活污水，粪便和其他牲畜废物。因此，除了对地下水化学成分进行复杂的调查外，还应特别注意主要污染物的行为。2. 材料和方法2.1. 研究区鄱阳湖流域位于中国东南部的江西省。它是长江的主要水文子系统之一。研究区域为亚热带湿润气候省份。年平均降水量为1400-2400 mm（Wang等人，2013年）。受季风影响，年内降雨量分布极不规则。鄱阳湖流域的地形变化很大，从2200米高的山脉到起伏的冲积平原（Li和Zhang，2011）。2.2. 取样和分析程序2013年1月和10月在鄱阳湖流域南部进行了实地调查。在研究区27个地下水样品收集的井。在大多数情况下，水井的深度不超过10米。采样点仅限于流入湖泊的五条主要河流的集水区（图1）。①的人。对于每个采样点，使用聚乙烯瓶收集0.6 L水以分析主要离子，电导率、温度、pH值等因素对土壤pH值的影响3 2 4 4在现场测量。Fig. 1.鄱阳湖流域采样点位置方案。Zhanxue Sun等/ IERI Procedia 8（2014）1131154334234用离子色谱仪（ICS 10 0 0和ICS 2 0 0 0）分析了主要离子（SO2-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+），用滴定法分析了CO2、CO2-、HCO-。氮形态（NH+，NO-，NO-）和PO2-的测定采用在自然资源研究所（TPU，托木斯克，俄罗斯）的研究和教育中心“水”，通过高温催化氧化法测定DOC。化学成分调查结果如下所示（表1）。表1.鄱阳湖流域地下水化学组成TDS=总溶解固体;-：未测定。IDpHEhCO2HCO3-SO42-Cl-Ca 2+Mg 2+Na +K +NH4+NO 2-NO3-PO 43-DOCTDSMVmg/LPL-16,82618,868,311,419,017,916,614,37,080,430,0534,80,141,95189,5PL-47,116917,6323,3111,367,875,455,158,20,940,390,0171,30,052,99763,4PL-55,029712,32,440,891,491,900,851,370,390,140,026,78-1,1116,1PL-65,031917,63,667,3360,915,24,3634,76,580,530,0486,10,102,27218,8PL-74,921712,32,440,165,263,061,034,521,810,120,0115,7-1,0133,9PL-86,913917,681,77,503,0128,73,172,894,600,170,029,460,241,87141,1PL-97,016714,198,825,715,153,99,1910,52,480,140,0355,50,022,12271,2PL-104,820228,23,660,1711,72,951,839,922,560,020,0121,9-1,0354,7PL-116,212352,8104,919,441,322,812,623,92,342,150,020,31-2,35227,6P26,3-7388,0100,00,6717,313,84,247,291,42,9-0,22-1,03144,9P76,75835,2170,838,922,147,56,8918,321,2-0,315,10,610,89340,8P86,117639,648,88,8032,522,63,715,14,84--23,10,150,59159,4P96,51639,6109,83,501,9513,36,3712,80,950,86-0,15-0,75148,8P105,911326,418,330,120,716,72,7613,13,3--24,1-0,71129,1P116,45330,891,514,544,828,59,625,03,99--38,4-0,98256,3P126,15244,048,85,5025,415,45,1717,70,741,120,0735,6-0,47154,3P136,62335,2134,270,758,939,37,3643,476,0--93,90,581,34523,7P146,4-6888,0164,70,751,6723,84,57,61,23,4-0,22-1,58204,4P156,5-7826,454,96,1016,610,32,8610,74,431,95-0,20,091,98106,1P167,0-9117,6146,40,943,721,87,588,31,656,4-0,24-5,53190,6P176,5-8570,4134,20,724,9314,36,1410,61,33,3-0,2-2,00172,4P185,5140140,836,627,255,6205,2725,31,250,97-20,30,051,10191,5P196,54730,873,234,326,720,79,0617,914,90,38-26,90,230,84223,6P206,07948,436,6111,414,732,69,722,92,46--28,80,060,69259,1P216,71622,097,614,014,415,76,7812,54,122,28-0,90,180,70166,0P226,3422,030,52,403,22,181,187,80,93--0,490,100,4148,7P236,39030,854,95,901,384,421,7211,51,28--0,880,110,3482,03. 结果鄱阳湖流域地下水为淡水，TDS（总溶解固体）值主要低于500 mg/L（表1）。TDS值仅在两个采样点（PL-4、P13）高于500 mg/L，116Zhanxue Sun等/ IERI Procedia 8（2014）11333含量分别为763.4和523.7 mg/L主要离子（Ca2+、Mg2+、Na+、HCO-、SO2-、Cl-）组成3 4对TDS值和NO- 2-K+的贡献显著。pH值范围为4.83至7.06（表1），平均值为6.22。地下水中相对较低浓度的溶解有机碳（DOC）是由高含量的CO2提供的，这可能是有机质矿化的结果。鄱阳湖流域地下水的特征之一是化学成分的多样性（图2a）。结合鄱阳湖流域地下水化学成分形成的自然条件，特别是流域地域属亚热带湿润气候省份，地壳上部无盐类沉积，可认为鄱阳湖流域地下水化学成分应为HCO3然而，在地下水中，氯化物和硝酸盐在阴离子组合物中的作用增加。Cl-和NO-的含量分别占阴离子总量的52%（PL-6）和57%（PL-7）。同时，在PL-6采样点，其总含量达到94%。在一些取样点，观察到硫酸盐浓度上升。阳离子组合物也是非均质的（图2a），注意到显著比例的钠，并且在某些点中钾的含量高。鄱阳湖流域地下水中磷酸盐的浓度很低，很少超过0.2 mg/L（表1）。4. 讨论化学成分的显著波动是自然和人为因素对其形成的综合影响的结果。高硝酸盐含量需要特别注意。图二. (a)根据鄱阳湖流域地下水化学组成的数据，绘制了水化学组成的Piper图：（b）K+浓度与SO42-浓度的关系图;（c）NO3-浓度与Cl-浓度的关系图;（d）NO3-浓度与Na+浓度的关系图;（e）Na+浓度与Cl-浓度的关系图。Zhanxue Sun等/ IERI Procedia 8（2014）11311744333334人们注意到，随着硫酸盐浓度的升高，地下水中钾浓度有积累的趋势（图2b）。鄱阳湖流域地下水中K+最可能的来源是钾肥。这样，SO2-浓度的上升，以及K+，可能与农业活动和钾肥的使用，只要他们中的许多是高溶解度的硫酸盐的代表。此外，硫化物可能是地下水中高硫酸盐浓度的天然来源，但未观察到还原氧化条件、pH值与硫酸盐浓度之间的工业污染也可能是SO2-和Cl-富集的来源.然而，观察到的NO-浓度与Cl-和Na+的依赖性（图2c，d）以及Cl-和Na+之间的相互依赖性（图2 e）可能是NO-，Cl-和Na+富集的共同来源。它们的假定来源可能是矿物和有机肥料，它们容易溶解并从土壤中冲洗出来，以及生活污水（Roy等人，1999年，Min等人，2002年，Koh等人，2010年，Nisi等人，2013年）。然而，NO-，Cl-和Na+之间的相关性点的主要贡献的生活污水中的氮化合物平衡的地下水。根据Roy和Nisi（Roy等人，1999，Nisi等人，2013），他描述了Cl/Na和NO3/Na比值与天然水中NO-富集来源之间的依赖关系，地下水化学成分的形成是在人为因素的综合影响下发生的-农业成分和公共污水（图3a）。图上各点的位置表明生活污水对NO-、Cl-和Na+富集过程的主导影响。然而，低硝酸盐浓度并不意味着没有人为影响。在这种情况下，低含量的NO-被低浓度下硝酸盐还原产生的NH+3 4Eh值，一方面，另一方面，当NH+直接进入还原条件时，这是由于使用有机肥料或粪便或其他产品的分解过程而形成的。图三. (a)鄱阳湖流域地下水NO3-/Na+与Cl-/Na+关系图A.C. - 农业部分，C.E. - 公共污水（Roy等人，1999年，Nisi等人，2013年）。(b)鄱阳湖流域地下水溶解态氮化合物稳定性图。根据鄱阳湖流域地下水的化学组成，绘制了氮化合物稳定性的区域，并以红线限制。使用氮污染地下水化学成分的实际数据绘制的稳定性场（Krainov等人，1991年），由蓝色虚线限制。氮化合物稳定性的理论领域（Krainov等人，1991年）由绿色虚线限制。118Zhanxue Sun等/ IERI Procedia 8（2014）1133畜牧业（Krainov等人，1991年）和生活垃圾。根据实际采样数据，主要溶解氮化合物的稳定性图（图3b）与Krainov（Krainov等人，1991年）。特别地，可以注意到氧化态氮形式转化为还原态形式的Eh值降低。亚热带湿润气候的适宜温度条件下硝化细菌的高活性是造成这一现象的可能原因之一。5. 总结和结论在大多数情况下，除下文所述的主要污染物外，地下水的化学成分与亚热带湿润气候省地下水中化学元素的平均浓度相一致（Shvartsev，2008年）。高浓度的NO-、Cl-、SO2-、K+、Na+是由3 4地下水化学成分形成的自然因素和人为因素的复杂性。在人为因素中，农业活动和生活污水的影响可能占主导地位。低浓度的NO-在大多数情况下被NH+的升高所补偿。可以说，人类3 4鄱阳湖流域的活动和人口密集对地下水化学成分的形成有重要影响。确认这些研究得到了俄罗斯基础研究基金会（项目编号14-05- 31267）和俄罗斯政府任务引用[1] 布里林内务部硝酸盐肥料对地下水的污染水资源1985;4：101-107（俄文）。[2] 秋秋诺娃技术成因水文地球化学莫斯科：Nauka; 1987年（俄文）。[3] Min JH，Yun ST，Kim K，Kim HS，Hahn J，Lee KS.韩国洛东江流域冲积地下水的硝酸盐污染。Geosciences J 2002;6（1）：35-46.[4] 王Q，Riemann D，Vogt S，Glaser R.江西省土地覆盖变化对气候趋势的影响。国际生物统计学杂志，2013年。[5] 李X，张Q.基于遥感数据和Shuttlewallace模型的鄱阳湖流域潜在蒸散量估算Procedia EnvironmentalSciences 2011;10：1575-1582.[6] Roy S，Gaillardet J，Allegre CJ.法国Sein河溶解和悬浮负荷的地球化学。人为影响，碳酸盐和硅酸盐风化。《地球化学和宇宙学学报》，1999年; 63：1277-1292。[7] Koh DC，Mayer b，Lee KS，Ko KS.多种环境示踪剂揭示的土地利用对农业区浅层地下水中硝酸盐来源和归宿的控制。污染物水文学杂志2010;118：62-78。[8] Nisi B，Vaselli O.，Delgado Huertas A，Tassi F. 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