一种水库-地下水氮素的空间分布特征的获取方法和应用技术

本发明专利技术属于水库水体技术领域，公开了一种水库

【技术实现步骤摘要】
一种水库
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地下水氮素的空间分布特征的获取方法和应用


[0001]本专利技术属于水库水体
，尤其是一种水库
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地下水氮素的空间分布特征的获取方法和应用。

技术介绍

[0002]水体中有过量的氮营养物质，容易诱发氮污染，进而导致水质恶化。对于水库、地下水等相对封闭的水体，研究其氮含量的分布对生态环境的保护具有重要意义。氮是地球上的生物生存不可或缺的营养元素，不同价态的氮之间相互转化需要微生物的参与，从而构成了错综复杂的氮生物地球化学循环过程。氮循环过程包括：固氮作用、硝化作用、反硝化作用等。固氮作用(Nitrogenfixation)是将氮气转化成氨或其他含氮化合物的过程。氮的固定有两种方式，分别是非生物固氮(闪电、高温放电等)和生物固氮(微生物介导分子态氮转化为氨)。生物固氮是氮生物地球化学过程的关键过程。硝化作用(Nitrification)是在有氧条件下，NH
4+
在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下转化为硝酸盐(NO3‑
)的反应。硝化作用由微生物分两个阶段完成，第一个阶段为氨氧化阶段，在亚硝化细菌(也成为氨氧化细菌)作用下氨氧化为亚硝酸盐的阶段，第二阶段为硝化阶段，是亚硝酸盐(NO2‑
)在硝化细菌(亚硝化硝酸盐氧化菌)作用下转化为NO3‑
的阶段。反硝化作用(Denitrification)也被称作脱氮作用，即在缺氧条件下，反硝化细菌还原NO3‑
中的N，转化为N2或N2O的生物化学反应。因此，不同形态的氮参与了氮循环的各个过程，目前的很多研究仅研究水库或者是仅研究地下水中氮含量的分布特征，对水库
‑
地下水两者的研究较少。水库水和地下水都是珍贵的饮用水资源，全球有超过2/3的饮用水源是地下水，我国有超过60％的城市开采利用地下水。
[0003]另外，对水库
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地下水(如滨海水库
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地下水)氮素的空间分布特征的探究，一般包括水库水、潜流带和地下水总氮、有机氮、溶解性无机氮(氨氮、亚硝态氮和硝态氮)的空间分布差异及在水库水水平和垂直方向上的分布特征。但是，目前往往只研究水库水平方向上氮素的空间分布，而缺少水库水垂直方向上的研究。另外，对水库
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地下水(如滨海水库
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地下水)这一特殊环境的研究较少。
[0004]特别地，例如，北大港水库是天津市重要的备用水源地，具有供水、灌溉、防洪等功能。北大港水库及其周边地下水水质均存在咸化问题，矿化度较高，这一特殊环境中氮素的空间分布特征的研究较少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术上存在的问题，提供一种水库
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地下水氮素的空间分布特征的获取方法和应用。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种水库
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地下水氮素的空间分布特征的获取方法和应用，所述方法包括如下步骤：
[0008](1)样品的采集：
[0009]以一水库和其周边地下水为研究区，在水库及其周边采集水库水和地下水样品；为了使选取的采样点具有代表性，水库水选取了环水库四周的点位，包括水库进水、水库中部及水库出水，周边地下水以水库水为中心，在水库西侧、水库北侧、水库南侧及水库东侧分别布设监测井，从监测井中取地下水样品；
[0010]水库水样品采集具体为：为了使所取水样代表水库水质状况，选取了水库的多个闸口，多个闸口涵盖了水库四周；使用聚乙烯塑料桶保存水样；在每个闸口对3个位置的水样进行采集；其中，3个位置为表层、底层和中层，表层为水面50cm以下、底层为沉积物50cm以上，中层为介于表层和底层水之间，中层深度不同点位有所不同；
[0011]地下水样品采集具体为：在水库周边布设13口监测井，其中，水库西侧入库前布设了4口监测井；水库中部布设3口监测井，其中一口监测井设置在水库北侧，另外两口监测井设置在水库南侧；水库东侧布设6口监测井；取每个监测井的地下水样品即可；
[0012]潜流带的划分：潜流带是地表水和地下水之间的交互作用过渡带，为了探究水库水和地下水之间的相互关系，根据水库水流方向将水库水和地下水划分为上游和下游；
[0013](2)将样品运送至实验室，测定指标，指标包括总氮、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐；采用Excel整理数据，应用ArcGIS软件绘制水库
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地下水总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、有机氮的空间分布图，分析数据，获取水库
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地下水氮的空间分布特征。
[0014]进一步地，水库周边为距离水库0.5
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12km的位置。
[0015]进一步地，所述水库为中国天津滨海新区的北大港水库；水库的多个闸口为：排咸闸、三号泄水闸、十号调节闸、南岸进水闸、赵连庄闸、马圈进水闸、大港农场闸、刘岗庄闸、沙井子闸；
[0016]多个闸口的经纬度如下所示：
[0017][0018][0019]水库及地下水的上游、下游是根据水流方向划分的，水库水的水流方向为：自水库的进水闸方向延伸向水库的出水闸方向，水库水流的方向为自西向东，据水库的进水闸位于水库西侧，出水闸位于水库东侧，即水库水流上游的闸口包括水库西侧、水库南侧的多个闸口；水库水流下游的闸口包括水库东北角的多个闸口。
[0020]进一步地，所述北大港水库位于天津市滨海新区南部，北与独流减河共堤毗邻，北大港水库位于经度：117.363773、纬度：38.739314。
[0021]进一步地，水库整体上表现出上游水库水、潜流带和地下水的总氮浓度低于下游
水体，水库水和潜流带的总氮浓度低于地下水，水库水上游的总氮浓度在垂直方向上差异较小，在下游差异较大。
[0022]进一步地，水库整体来看，上游水库水、潜流带和地下水的氨氮浓度低于下游水体，地下水的氨氮浓度高于水库水和潜流带，上游水库水在垂直方向上差异较小，下游差异较大，三号泄水闸底层的氨氮浓度明显高于表层和中层。
[0023]进一步地，水库整体上亚硝态氮浓度没有明显的空间分布规律，在上游潜流带的亚硝态氮浓度高于水库水和地下水，在下游地下水和水库水的亚硝态氮浓度高于潜流带，水库水亚硝态氮浓度在垂直方向上的变化为在上游差异较小，在下游差异较大，三号泄水闸底层的亚硝态氮浓度明显高于表层和中层。
[0024]进一步地，水库从整体上看，下游水库水、潜流带和地下水硝态氮浓度高于上游，在上游水库水硝态氮浓度高于潜流带和地下水，在下游地下水硝态氮浓度高于水库水和潜流带，水库水上游硝态氮浓度在垂直方向上差异较小，在下游差异较大。
[0025]进一步地，水库从整体来看，上游的水库水、潜流带和地下水的有机氮浓度低于下游，在上游有机氮浓度表现出水库水＞潜流带＞地下水，在下游有机氮浓度表现出地下水高于水库水和潜流带，水库水在垂直方向上差异较大，在下游底层的有机氮浓度高于表层。
[0026]如上所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水库
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地下水氮素的空间分布特征的获取方法和应用，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)样品的采集：以一水库和其周边地下水为研究区，在水库及其周边采集水库水和地下水样品；为了使选取的采样点具有代表性，水库水选取了环水库四周的点位，包括水库进水、水库中部及水库出水，周边地下水以水库水为中心，在水库西侧、水库北侧、水库南侧及水库东侧分别布设监测井，从监测井中取地下水样品；水库水样品采集具体为：为了使所取水样代表水库水质状况，选取了水库的多个闸口，多个闸口涵盖了水库四周；使用聚乙烯塑料桶保存水样；在每个闸口对3个位置的水样进行采集；其中，3个位置为表层、底层和中层，表层为水面50cm以下、底层为沉积物50cm以上，中层为介于表层和底层水之间，中层深度不同点位有所不同；地下水样品采集具体为：在水库周边布设13口监测井，其中，水库西侧入库前布设了4口监测井；水库中部布设3口监测井，其中一口监测井设置在水库北侧，另外两口监测井设置在水库南侧；水库东侧布设6口监测井；取每个监测井的地下水样品即可；潜流带的划分：潜流带是地表水和地下水之间的交互作用过渡带，为了探究水库水和地下水之间的相互关系，根据水库水流方向将水库水和地下水划分为上游和下游；(2)将样品运送至实验室，测定指标，指标包括总氮、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐；采用Excel整理数据，应用ArcGIS软件绘制水库
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地下水总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、有机氮的空间分布图，分析数据，获取水库
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地下水氮的空间分布特征。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：水库周边为距离水库0.5
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12km的位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水库为中国天津滨海新区的北大港水库；水库的多个闸口为：排咸闸、三号泄水闸、十号调节闸、南岸进水闸、赵连庄闸、马圈进水闸、大港农场闸、刘岗庄闸、沙井子闸；多个闸口的经纬度如下所示：多个闸口的经纬度如下所示：水库及地下水的上游、下游是根据水流方向划分的，水库水的水流方向为：自水库的进水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海明，谢钰环，张翠霞，苏思慧，李梦娣，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：