全自动过滤器浅谈氮污染物在非饱和土壤中迁移过程对地下水水质影响分析
1、氮污染物吸附效应对水质的影响
1.1 物理吸附效应
物理吸附是一种物理作用,这种吸附作用发生原因主要是胶体具有巨大的比表面积和表面能所致。物理吸附中的吸附质一般是中性分子,吸附力是范德华引力,被吸附分子不是紧贴在吸附剂表面上的某一特定位置,而是悬在靠近吸附质表面的空间中,所以这种吸附是非选择性的、且能形成多层重叠的分子吸附层。物理吸附是可逆的,在温度上升或介质中吸附质浓度下降时会发生解吸。氮类污染物吸附效应主要有以下几种。
土壤质地:机械过滤作用主要取决于介质的性质及污染物颗粒大小。在松散地层里,颗粒越细,过滤效果越好;在坚硬岩石裂隙地层里,其过滤效果不如松散地层好,裂隙越大,过滤效果越差。因为黏土矿物主要集中在黏粒和细粉沙粒级中,所以黏粒和细粉沙含量越高的土壤固氮能力越强。
溶液中氨离子浓度:土壤对氨离子的固定量一般随溶液中氨离子的浓度的增加而增大。
1.2 化学吸附效应
化学吸附是指胶体微粒所带电荷对介质中异性离子的吸附,或者是由于液体中的离子靠强化学键(如共价键)结合到固体颗粒表面。温度升高往往能使吸附速度加快。通常在化学吸附中只形成单分子层,且吸附质分子被吸附在固体表面的固定位置上,不能再做前后左右方向的迁移。这种吸附一般是不可逆的,但在超过一定温度时也可能被解吸。
岩土颗粒表面多带负电荷,吸附阳离子,但pH小于零点电位pH时,颗粒表面带正电荷,也吸附阴离子。 对氮类污染物而言,化学吸附作用的结果,使NH-4大部分被吸附在土壤中,则NO-3不易被吸附。因此,硝酸盐容易被淋溶到地下水中,是造成地下水的氮污染的主要原因。
1.3 吸附效应对地下水质的影响
土壤颗粒和土壤胶体对氨氮都具有很强的吸附作用。土壤颗粒对于氨氮的吸附作用特性取决于土壤颗粒大小和矿物组成,土壤胶体对铵离子的吸附作用取决于胶体的组成和表面性质。土壤对氨氮的吸附作用在氮素运移与转化过程中主要表现在两个方面:由于土壤对氨氮的吸附作用,使得大部分的可交换性铵得以保存在土壤中;另一方面,从氮素对地下水污染来看,由于土壤对氨氮具有保持作用,阻滞了氨氮向深层土壤的淋失,减轻了氮素对地下水的污染。但是当土壤对氨氮的吸附达到最大值时,即土壤对氨氮的吸附作用达到饱和时,在渗入水流的作用下氨氮还可能进入地下水中,加重对地下水的氮污染。
土壤砂性愈强,硝态氮淋溶损失的潜在可能性愈大,黏重土淋溶较慢。土壤性质导致硝酸盐氮对地下水渗入量比较明显,土壤性质以中、粗砂为主,地下水中硝酸盐氮多年平均含量为4.94 mg/L;
氮类化合物是农作物必需的一种肥料,氮肥的使用对提高农作物产量发挥了重要作用。但由于施肥不当或施肥过量,会对土壤和地下水产生污染。
有机氮在土壤中的主要存在形式为氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐氮。该研究区区域内土壤性质、pH值、温度等多种因素,氮类污染物的存在形式均有利于土壤中硝化反应,抑制反硝化反应。
氮类污染物的存在形式,有其不同的性质,氨氮大部分吸附在土壤中,地下水中含量较低;亚硝酸盐氮为中间产物,存在时间有限,淋溶损失不严重,地下水中含量微乎其微;硝酸盐氮溶于水,不易被土壤吸附,大部分渗入地下,地下水中硝酸盐氮含量占氮类污染物的96%,造成地下水污染。
土壤中硝酸盐氮大量残留和淋失是导致地下水氮污染的主要原因。研究氮肥合理施用,减少氮肥损失,提高氮肥利用率,充分发挥肥料的最大增产效益,是氮肥使用上亟待解决的一个问题。
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