地理科学论文论文-倒天河底泥硝态氮含量的空间差异及成因分析

1、毕业论文 题 目倒天河底泥硝态氮含量的 空间差异及成因分析 学号：81620901008 姓名：张毅 教学院：地理与生命科学学院 专业班级：地理科学2010级 指导教师：李仰征（讲师） 完成时间：2014年04月10日 毕节学院教务处制 毕节学院本科毕业论文（设计） 倒天河底泥硝态氮含量的空间差异及成因分析 作者姓名：张毅专业班级：地理科学2010级 学号：08120902006指导教师：李仰征 摘要：采用土壤硝态氮的紫外分光光度法，研究倒天河表层底泥硝态氮含量的空 间分布差异及成因。研究结果表明，倒天河底泥硝态氮含量的空间分布存在差异 影响倒天河底泥硝态氮含量的因素有很多，其中人类活动为主要

2、的影响因素，包 含了农业生产活动和人类工业活动，使得河流底泥硝态氮的含量不同。 关键词：倒天河；表层底泥；硝态氮；空间差异；成因 3 Dao tian river sediment nitrate nitrogencontent analysis of the differe nces and causes of space Can didate: Zhang YiMajor: Geographicalscie nee Stude nt No.: 81620901008Advisor: LI Yan g-zhe ng Abstract: Ultraviolet using soil nitra

3、te spectrophotometry, study and gen etic differe nces in the distribution of DaoTian river surface sediment of nitrate nitrogen content in space. Researchresults show that, DaoTian river sediment content of nitrate nitrogen spatial distributio n differe nces. There are many factors that affect the D

4、aoTia n river sedime nt nitrate con ten t, i n which huma n activities as the main in flue ncing factors, i ncludi ng agricultural producti on activities and huma n in dustrial activities, the content of n itrate nitrogen in different river sediments. Key words: DaoTian River; Surface sediment; nitr

5、ate nitrogen; spatial differenee; causes 目录 摘要：i Abstractii 引言1 1研究内容与方法1 1.1研究区概况1 1.2底泥土壤样品采集方法与处理 2 1.3 土壤硝态氮测定 2 1.3.1方法原理2 1.3.2实验器材2 1.3.3实验试剂2 1.3.4测定步骤3 1.3.5结果计算4 2. 结果与分析4 2.1倒天河底泥硝态氮含量折线图 5 2.2底泥硝态氮含量的空间分布特征及成因 5 2.2.1整体空间分布特征及成因5 2.2.2局部空间差异及成因5 3. 结论与展望7 3.1结论7 3.2展望7 参考文献8 致谢9 毕节学院本科毕业

6、论文（设计） 引言 毕节市区有一部分的生活污水、医院污水、工业污水经排污管道引入毕节污 水厂处理后排入入河中，一部分污水则未经处理直接通过排污管道进入河中，而 经污水厂处理后的污水中仍然含有大量氮化合物， 这主要由于城市污水收集与处 理设施建设的滞后。加上社会的发展和人口的增长，污水排放量逐年增加，人类 活动频繁，使得倒天河部分河段出现深潭和死水， 枯水期季节臭气熏天，水质恶 化。而排入河中的污水含有大量氮、磷化合物，导致河流富营养化。然而河流底 泥中硝态氮含量与河水中的氮化合物有密切联系， 而在不同河段受到不同因素的 影响，所以导致倒天河底泥硝态氮含量存在空间上的差异。河流底泥硝态氮含量 反

7、映出河流受污染状况。 近年来外源污染负荷有所减少，但河流底泥中长时间积聚了大量污染物又成 为重要的污染源。 影响土壤硝态氮的含量的因素有很多，人为活动为主要因素之一，而废水、 污水的排放，土壤质地，降水，农业施肥等都会影响到土壤硝态氮含量。对此， 国内外很多学者做了很多的研究。黄绍敏等的研究表明土壤类型决定硝态氮的基 础含量，是影响的内因，影响硝态氮含量的外界因素如施肥， 施肥量，氮肥品种， 土壤温度和湿度，土壤质地。刘洪斌等的研究表明地下水埋深越浅，硝态氮含 量越高，污染越为严重，农田利用类型是影响地下水硝态氮污染程度的另一个重 要因素2。王庆锁等的研究表明密云水库流域农田的地下水硝态氮含量

8、与地下水 水位呈负相关，而与化肥氮的施用量呈正相关3。李志瑞等的的研究表明生物脱 氨氮是由硝化菌将氨氮转化为硝态氮，再由反硝化菌将硝态氮还原转化为N2，从 而达到脱氮的目的。莫世江等的研究表明水体污染既受流域内降水、 地形坡度、 植被覆盖、土地利用强度与方式等因素的作用；也具高度开放性和脆弱性的喀斯 特水文系统密切相关5。本研究研究了倒天河枯水期硝态氮含量能够为其他研究 者提供理论依据和提示。能为倒天河水污染治理和土地的合理规划方面能为有关 部门提供一定的理论依据，且能为相关污水处理机构提供理论依据。 1.研究内容与方法 1.1研究区概况 随着现代化工业快速发展，农业生产化学肥料的普及，经济的

9、快速提高，人 口的剧增，工业污水及人类生活污水排放河流的数量急剧加大，进入水体的氮磷 等污染物质增多，污染了水体，水质恶化。 倒天河位于贵州西北部的毕节市区，发源于毕节市七星关区野角乡黄泥冲， 属六冲河一级支流，城区段河道长约iikm倒天河在毕节市城区流向为北向南 折东流穿城区，城区主要河段有三条小河在上、中、下各段汇入。毕节市地处贵 州高原屋脊，乌江、珠江发源地，位于东经105 36106 43，北纬 26 21 27 46之间，属滇东高原向黔中高原过渡的斜坡地带。处于亚热带 季风气候区，70%勺降水主要在5月9月，降水时空分布不均，从而导致河流 流量补给季节分配不均匀，呈现了倒天河的水文特

10、征为夏季河流水流量大，出现 汛期，冬季水流量小，水位降低。 1.2底泥土壤样品采集方法与处理 土壤样品采集于2014年2月进行，这时倒天河处于枯水期季节进行，水位 较低，易于采集河流底泥。选取 16个采集地点，按照多点混合采样法，运用4 米PPR自制管进行采样，选取河流底泥土层深度020cm（底层深度2030cm）， 每个样品由采集点附近5个点以上土壤混合而成。采集的土壤样品剔除杂物并立 刻编号，经室内自然风干后装袋保存备用。 1.3 土壤硝态氮测定 运用土壤紫外分光光度法进行测定 1.3.1方法原理 用氯化钠溶液提取土壤硝态氮，于紫外分光光度计上分别测量其220nm和 275nm的吸光度，前

11、者是硝酸根和以有机质为主的杂质的吸收值，后者是以有机 质为主的杂质的吸收值。因为275nm处硝酸根已无吸收，而有机质在 275nm处 的吸收值是220nm处的f倍，故可将 5校正为有机质在220nm处的干扰吸收， 从A20中减去，即得硝酸根在220nm处的真实吸收值，再利用标准曲线法求得土 壤中硝态氮的含量。 1.3.2实验器材 紫外分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司754PC）和石英比色皿，恒温培 养摇床（上海一恒科学仪器有限公司 THZ-10），万分之一电子天平（河南郑州 TP-114），250mL锥形瓶40个，50mL容量瓶6个，漏斗20个，10mL和 2mL刻度 吸管个一支,500m

12、L容量瓶2个。 1.3.3实验试剂 （1）氯化钠溶液1mol L-1 （2）硫酸溶液，10% （V/V） （3） 硝态氮标准溶液：称取于105 C烘制2小时的硝酸钾0.3658g溶于水，转 移至500mL容量瓶中，用水定容。此溶液为 100ugmL1硝态氮标准溶液，取上 述溶液稀释至20ug mL1即硝态氮标准液。 1.3.4测定步骤 （1）待测液制备 称取10克风干土样于250mL锥形瓶中，加入100mL 1mol - L-氯化钠溶液, 加塞振荡2小时，过滤于干燥的250mL锥形瓶中，初液弃去，同时做试剂空白。 （2）标准曲线绘制与测定 吸取 20ug mL 硝态氮标准溶液 0.00mL、1

13、.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、 8.00mL分别置入50mL容量瓶中用水定容至刻度，再加入2mL10硫酸溶液，摇匀。 浓度分别为0.00、04、0.80、1.60、2.40、3.20ug mL。以零浓度标液作为 参比，与220nm处测定标准系列吸光度，绘制硝态氮标准曲线和建立回归方程如 图1。 O 42 1864 20 1.1.0 0 0 0 值收？！吸2C y = 0.2297X + 0.4308 硝态氮标液浓度（ug/ml） 3.5 表1标准溶液浓度吸光度的关系 序号 标液取量（mL 标液浓度（ug mL1 标液吸光度 0 1 0.4 0.519 1 2 0.8 0

14、.621 2 4 1.6 0.797 4 6 2.4 0.979 5 8 3.2 1.168 硝态氮标液吸收曲线 图1硝态氮标液吸收曲线 （3）取土壤浸提液和试剂空白各 20mL入锥形瓶中，加0.8mL10%iSQ,摇匀。 以试剂空白作对比，分别于220nm和275nm处测定吸光度。测定时向比色皿中加 入待测液不超过3/4容积。 135结果计算 根据测得A20和A75，按下式计算硝态氮的吸光度 A: A=Aif X A275 （f 取值取 2） 由 A从标准曲线上查得待测液硝态氮浓度后，按下式进行计算土壤硝态氮含量 （mgkg1）: I , 1 硝态氮含量（mgkg- ） = 20 X 5X

15、C/m 1 式中：c待测液中硝态氮的质量浓度（ug mL ）； 20显色的溶液体积（mL）; 5稀释倍数（即为土壤浸提比色液总体积100mL与显色的溶液体积20mL 之比）; m风干土质量（g）； 由图一回归方程及计算公式得毕节市倒天河不同河段底泥硝态氮含量，结果 见表2: 表2倒天河底泥硝态氮含量 干十重量 差值： A=A220-2 X A275 硝态氮 浓度 C（g/ml） 硝态氮含 量（mg/kg） 土样采集点 (g) A20 A275 天河水库 10.0058 0.226 0.014 0.198 0.6744 6.7405 天河水库背景 10.0915 0.209 0.012 0.18

16、5 0.6178 6.1225 水库出口 10.0081 0.242 0.014 0.214 0.7441 7.4350 沙帽山 10.1042 0.218 0.012 0.194 0.6570 7.5026 天河小桥 10.0833 0.792 0.228 0.336 1.2752 12.6469 六洞桥 10.0332 0.186 0.017 0.152 0.4742 4.7261 南关桥 9.7639 1.62 0.733 0.154 0.4829 4.9457 麻园转盘 9.8363 1.429 0.462 0.505 2.0110 20.4444 杜鹃大桥 10.0183 1.194

17、 0.478 0.238 0.8486 8.4704 烟厂前 10.0299 0.306 0.021 0.264 0.9618 9.5891 碧阳湖入口 10.0183 0.242 0.012 0.218 0.7615 7.6012 碧阳湖出口表层 10.0505 0.357 0.030 0.297 1.1054 10.9989 碧阳湖出口底层 10.0150 0.331 0.014 0.303 1.1316 11.2987 污水厂 10.1763 0.824 0.111 0.602 2.4333 23.9111 东城印象 10.0383 1.197 0.265 0.667 2.7162 27

18、.0588 学院前 10.0951 0.792 0.161 0.470 1.8586 18.4109 德西新区公路桥 10.0253 0.262 0.021 0.220 0.7702 7.6828 德西新区公路桥景 10.0042 0.276 0.027 0.222 0.7789 7.7860 2.结果与分析 2.1倒天河底泥硝态氮含量折线图如图2: 图2倒天河底泥硝态氮含量变化曲线图 2.2底泥硝态氮含量的空间分布特征及成因 2.2.1整体空间分布特征及成因 整体空间分布不均，波动大，在相应的河段内呈升高或下降的趋势。空间差 异大。 成因：这主要在于随着社会的发展需要， 人类活动频繁，人口数

19、量的急剧增 加,大量的生产工业废水，生活污水的注入河流，在各河段内注入量和所带来磷、 氮素量不同，从而导致河流中硝态氮含量的变化， 而底泥对的硝态氮含量与河水 中的氮化合物有密切联系，使得底泥硝态氮含量在不同河段空间分布不均，变化 波动大，呈上升或下降趋势。 2.2.2局部空间差异及成因 （1）天河水库至天河小桥河段：天河水库及水库出口的含量值处于正常值范围 内（土壤硝态氮含量正常值范围 510mgkg-1，一般春播前肥力较低的土壤含 硝态氮5-10mg/kg，肥力较高的土壤硝态氮含量有时可超过 20mgkg-1），其值在 6.7mg kg-1左右摆动，而天河小桥河段的硝态氮含量升高到了 12

20、.6469 mg- kg-1。 其主要原因在于：处于河流上游，植被覆盖率高，河中水生生物种类多样化， 维持氮元素循环的平衡。人类活动少，工厂等建设少，农业耕地少，这样注入河 流中的磷、氮素少，主要补给是来自于地表径流水中补给。而往下游河流底泥中 -1 硝态氮的含量逐渐增加，由原来天河水库的硝态氮含量6.7045mg - kg增加到沙 帽山的12.6469mg- kg-1。这主要在于沿着河流下游方向，人口数量增加，生活 第5页共9页 毕节学院本科毕业论文（设计） 污水排放量增加，农业生产面积增加，农业施肥使得硝态氮含量过高或积累， 由 地表地下径流带入河中，从而导致注入河流的氮素量增大，使得河流

21、底泥中硝态 氮含量增大。 (2) 天河小桥至六洞桥河段：硝态氮含量从12.6496mg kg-1下降到 4.7261mg kg-1，下降趋势较大。 其主要原因在于：该河段处于毕节城区与农作物种植区之间， 处于城区边缘 带，该区域农作为种植面积明显减少， 硝态氮来源渠道相应减少，导致往下游方 向至六洞桥河段硝态氮含量相对于天河小桥河段含量减少。 (3) 南关桥至麻园转盘至污水厂河段：南关桥至麻园转盘河段硝态氮含量呈上 升趋势，而麻园转盘硝态氮含量达到20.4444mg - kg-1，含量相对较高。南关桥 至污水厂河段含量又呈下降趋势。 主要原因在于：该河段位于城区中心，人类活动频繁，人口数量大，

22、生活污 水排量大，生活污水注入河流在该河段内较集中。 在该河段内按一定的距离修筑 河堤，使得水流速度在该河段内减缓，硝态氮得以保留有底泥中，所以含量高。 沿着河流下游方向由于来自由河流上游的在硝态氮大多停留于河堤中，导致下游 河流中硝态氮含量相对下降，所呈现了从麻园转盘硝态氮含量20.4444mg - kg-1 1 下降到污水厂7.6012mg - kg的现象。 (4) 污水厂至德西新区公路桥河段：该河段内硝态氮含量较高，均值含量达到 20mg kg-1以上，污染较为严重。 主要原因：污水厂主要处理毕节城区污水后排放于河流中。污水处理是指采 用生物、物理及化学的方法对生活污水和工业废水进行处理

23、以分离水中的固体污 染物并降低水中的有机污染物和富营养物， 从而减轻污水对环境的污染。但由于 毕节污水厂处理设施建设滞后。而水中硝酸盐氮(NO-N)是在有氧环境下含氮 化合物中最稳定的一种，亦是含氮有机物经无机物作用的最终分解产物10。所以 经过处理后的水中还带有部分的氮化合物排入河流中，再加上沿河景观建设，导 致两侧的农业土壤大量进入水体成底泥。 从而使得下游河流及底泥中硝态氮含量 增加。 (5) 背景值对比：本研究采取两个背景(即上游的的天河水库背景和下游的德 西新区公路桥背景)值进行比较，结果表明德西新区公路桥背景硝态氮含量高于 天河水库背景。原因在于天河水库背景属于撂荒地， 而德西新区

24、公路桥背景种植 过农作物，施加了肥料，从而导致天河水库背景硝的态氮含量低于农校后大桥背 景的硝态氮含量。所以农业施肥是是影响土壤硝态氮含量的重要因素。 3.结论与展望 3.1结论 倒天河底泥硝态氮含量空间差异大， 整体空间分布不均，波动大，在相应的 河段内呈升高或下降的趋势。在人类活动频繁，人口集中，工厂，工业、农业集 中的河段中硝态氮含量高。 分析结果表明，影响倒天河底泥硝态氮的含量在空间上的差异原因有：1、 不同河段农业生产活动不同，导致从耕地带入河流中的氮量不同； 2、不同河段 上人类生活污水，工业废水排放量不同，导致河流中硝态氮含量不同； 3不同河 段上建筑用地的面积不同，导致各河段上

25、土壤机械组成结构不同， 使得硝态氮含 量有所不同。综上3点所述，说明倒天河底泥中硝态氮含量存在空间差异现象。 影响河流底泥硝态氮的含量的原因很多， 人类活动是主要原因之一，本研究 研究了倒天河枯水期硝态氮含量能够为其他研究者提供理论依据和提示， 也能为 倒天河水污染治理和土地的合理规划方面能为有关部门提供一定的理论依据， 且 能为相关污水处理机构提供理论依据。 3.2研究展望 倒天河底泥硝态氮含量的空间差异状况和成因分析是一个复杂的过程，伴随 着众多因素，并伴有不确定性的特点，因此本研究还需针对以下问题进行深入的 探讨和研究并加以解决： （1）倒天河丰水期季节河流底泥硝态氮含量的空间差异及成因

26、相关分析。 （2）春夏秋冬四个季节倒天河底泥硝态氮含量的空间差异及成因相关分 析。 第9页共9页 参考文献 1 黄绍敏，皇甫湘荣，宝德俊等 土壤中硝态氮含量的影响因素研究J.农业环境保 护,2001,20(5): 351-354. 2 刘洪斌，李志宏，张云贵等.北京平原农区地下水硝态氮污染状况及其影响因素研究 J.土壤学报,2006,43(3): 405-413. 3 王庆锁，孙东宝，郝卫平等.密云水库流域地下水硝态氮的分布及其影响因素J. 土壤学报,2011,48(1): 141-150. 4 李志瑞，高会杰，孙丹凤.含氨废水生物脱氮工艺的研究进展J.当代化工, 2010,39(6): 66

27、4-666. 莫世江，张鹏飞，丁卫红.毕节市倒天河水库水质分析J.贵州教育学院学报(自然 科学),2006,17(2): 71-73. 胡辉，刘爱华.毕节地区种植业生产概况及今后发展方向J.贵州农业科学， 2002,30(1): 6566. 7 宋歌，孙波，教剑英.测定土壤硝态氮的紫外分光光度法与其他方法的比较J. 土 壤 学 报,2007,44(2): 288-293. 8 赵力英，秦海涛.硝态氮的含量测定J.内蒙古石油化工，2000,26: 40-43. 9 倪青伟，冯秀清.论土壤污染产生的原因及防治对策J.企业文化，2012, (3) : 1-2. 10 刘锋，杨海亮，卢斌等.污水厂进水

28、氮指标的讨论J.环境科技，2011,24(1): 32-34. 毕节学院本科毕业论文（设计） 第11页共9页 致谢 本文能顺利的完成，我由衷感谢我的指导老师（李仰征老师），他提供了研究 的选题，在我进行样品的采集和处理、室内试验及论文的撰写我过程中， 李老师 都给予了悉心的指导和帮助，特别是在实验室试验阶段，他抽出了较多的时间专 门指导，对论文的相关内容和格式进行指导和修改， 在研究的选题到毕业论文的 定稿的整个过程中，都有老师的帮助和指导，让我的毕业论文顺利完成。同时， 我要感谢在校四年里指导过我的老师们，他们让我学到了很多的专业知识和经验 技能，为论文的完成奠定了坚实的基础，也让我很好的成长。最后，我要感谢参 与本研究的胡刚、陈义琴、和陈涛同学，感谢他们在研究过程中做出的重要贡献， 以及他们的鼎力帮助和积极合作。 本文参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬！由于本人能 力有限，论文中肯定还存在很多不足中之处， 欢迎老师和同学们批评和指正， 谢 谢大家！ 错误！未定义书签 第一章 项目的意义和必要性 1.1项目名称及承办单位 错误！未定义书签 1.2 项目编制的依据 错误！未定义书签 1.3肺宁系列产品的国内外现状