淮河流域闸坝调节水位对河岸带地下水氮迁移转化的影响研究

The line source of river nitrogen pollution to groundwater in riparian zone has been developed in the Huaihe River basin. The water level are regulated by the numerous sluices constructed for controlling the floods, which hasn’t changed only the interaction between river and groundwater in riparian zone, but also the nitrogen natural cycle process in waters. How the water level change affect forms and transformation of nitrogen in groundwater has become a new problem we need to address. This study takes the Huaidian sluice area in the Shaying River of Huaihe River basin as study area. within combination of field monitoring and indoor river channel experiment, and application of advanced environmental isotope tracer techniques and mathematical model , the major research works include: (1) study on the law of water exchange between river and groundwater when the sluices are opened or closed; (2) clarify the effect of the changed water level on DO, microbial activity, nitrification and denitrification nitrogen in river - groundwater riparian zone; (3) assess the different sources of nitrogen pollution; (4) quantitatively analyse the degree, range and tend of nitrogen influenced by different water levels; (5) reveal migration and transformation mechanism of nitrogen under changing conditions. The goal is to provide technical support for drinking water safety along rivers and watershed nitrogen pollution remediation.

淮河流域修建了众多的闸坝水利工程，闸上的高含氮污水对河岸带地下水形成了典型的线污染，水位在闸坝的调控下，不仅影响了河水与地下水的水量交换，而且还改变了水体中氮的自然循环过程。开展闸坝调节水位对河岸带地下水氮的迁移转化影响研究是科学解决淮河流域氮污染问题的重要前提。选取淮河多闸坝重污染支流-沙颍河槐店闸河段为研究区，通过野外监测和室内河槽实验相结合，应用先进的环境同位素示踪技术和数学模型，研究闸坝开闭不同时段的河水与地下水的水量交换规律，阐明水位改变对地下水溶解氧、微生物活性以及硝化作用和反硝化作用的影响，评价不同来源氮素对地下水污染的贡献率，定量评估不同的水位对河岸带地下水氮的影响范围、程度及趋势，阐明变化条件下地下水氮的迁移转化规律，为保障河流沿岸居民饮水安全和流域氮污染控制提供科学依据。

淮河流域修建了众多的闸坝水利工程，闸上的高含氮污水对河岸带地下水形成了典型的线污染，河岸带是河水-地下水氮素快速交换和化学反应的通道，不同植被类型中的水动力、水化学、氮来源和分布等特征是影响河岸带地下水氮转化过程的关键要素。开展闸坝调节水位对河岸带地下水氮的迁移转化影响研究是科学解决淮河流域氮污染问题的重要前提。.本项目通过综合应用野外定位监测，室内河槽实验，同位素示踪和数学模型等方法研究了淮河流域闸坝调节水位对河岸带地下水氮迁移转化的影响。在沙颍河流域识别了主要支流地表水-地下水转化关系，揭示了地表水、地下水的水环境特征。阐明了两种典型河岸带（周口闸林地和沈丘槐店闸耕地）地下水水位对闸坝调节的河水位的动态响应，利用氘氧和氡同位素明确了河水与河岸带地下水交互范围，估算了地下水滞留时间和河水-地下水交换量。揭示了两种典型河岸带水环境和水化学组分的空间和季节变化特征，查明了河水、地下水、河床沉积物以及河岸带土壤氮的空间和时间分布特征；通过MixSIAR模型量化了污染物的来源，识别了氮转化的生物信息并确定了河岸带N的去除率及影响因素。采用动力学模型和等温热力学模型研究沉积物的吸附-解吸特征，并计算了吸附-解吸临界浓度，分析了沉积物环境因素对铵态氮最大吸附容量的影响。通过二维河槽的定水位和变水位模拟实验，分析了氨氮在沉积物中的吸附与硝化反应特征。通过Modflow-MT3D构建了林地和耕地河岸带地下水流和溶质运移模型，模拟了不同河水硝态氮浓度和不同施肥模式下对河岸带硝态氮的影响。项目发表论文5篇，申请或授权专利10项，学术报告3次，培养研究生2名。在项目执行中进行了3次面上调查，并建立原位监测系统，开展二维河槽模拟实验；共获得了第一手的数据16000余条，这些数据为开展科学研究提供了重要的支撑。.本研究阐明了不同的水位对河岸带地下水氮迁移转化的影响程度，将对淮河流域的氮污染防控提供科学依据。