氮污染

Ⅰ 地下水系统的氮污染及氮循环机理

（一）地下水中的氮污染地下水中的溶解氮除了NO₃-N外，还有NO₂-N、

以及溶于水中的气态氮（如N₂、N₂O）和有机氮。一般来说，NO₃-N是常量组分，其它是微量组分。NO₃-N变化很大，从0到900mg/L，例如，美国的得克萨斯州的鲁尼尔斯是^〔9〕的NO₃-N，平均值为56mg/L，最高达903mg/L；我国陕西某居民遗址^〔1〕，地下水NO₃-N为100mgZL。NH₄—N在某些情况下也可能达较高的浓度，例如，油田水中的

一般都大于100mg/L；珠江三角洲的地下水^〔4〕中，

可达300mg/L。地下水中的

含量甚微，一般都小于0.01mg/L，有机氮小于1mg/L。

地下水中氮的来源主要是人为来源，但有些地方为天然来源，例如美国的得克萨斯州鲁尼尔斯县^〔11〕，地下水中大量的NO₃-N是由于耕作使土壤中有机氮转化为NO₃-N，进而进入地下水的结果。除土壤中的有机氮外，沉积地层中地质成因的氮也是地下水的氮污染源。

图5.1地下水污染途径

氮的人为来源很多，主要是化学肥料、农家肥、生活污水及生活垃圾。农业肥料是地下水的重要污染源，所以，许多农业区地下水受NO₃-N污染；但是，城市生活污水及生活垃圾是更重要的氮污染源，所以城市化的结果必然会导致地下水的NO₃-N污染，例如我国的北京、西安、沈阳、开封等一些古老的大中城市，无一例外地出现地下水的NO₃-N污染。

地下水的氮污染主要是NO₃-N的污染，无论是国内或国外，它是最普遍的、污染面积最大的地下水污染。

（二）地下水系统中的氮循环机理

系统中的各种形态的氮在一定条件下可相互转化。其转化过程如下：

1.有机氮的矿化过程

它是指复杂的含氮有机物的矿化过程，更准确地说，是有机氮转化为无机形式的NH₄-N的过程。这个过程是在细菌参加下的铵化过程，其细菌是异养型菌，可以是好氧菌或厌氧菌，所以，此过程可以在好氧条件下发生，也可以在厌氧条件下发生，但前者的反应速率更快。此过程有时也称铵化过程（作用）。

图5.2地下水污染途径

2.硝化过程

它是使NH₄—N通过自养型微生物氧化为NO₃-N的过程。反应可分为两步进行。第一步是NH₄-N通过亚硝化菌转化为

水文地球化学基础

第二步是NO₂-N转化为NO₃-N

水文地球化学基础

假定细菌细胞的分子式为C₆H₇NO₂，细菌细胞合成所需的碳源为

则其反应如下：

水文地球化学基础

按（5.3）式算，使一毫克的

完全氧化为

则需氧4.27mg，需消耗碱度7.07mg（以CaCO₃计），反应中产生H⁺，使pH降低。

3.反硝化过程

它是指使NO₃-N通过微生物还原为气态氮（N₂,N₂O）的过程。参加反硝化作用的微生物通常是异养型细菌为主，故其细胞合成需有机碳作为能源。

NO₃-N的生物还原过程有一系列的中间产物：

NO、N₂O和N₂。其反应式可写成：

水文地球化学基础

（5.4）式可分解为下列三个主要反应：

水文地球化学基础

上述反应中所消耗的H⁺主要来自有机物的氧化。一些学者认为，反硝化的主要产物是N₂O；只有pH＞7时，N₂O可迅速还原为N₂,pH＜6时，这个反应受强烈的抑制。

4.固氮作用（同化作用）有机氮矿化过程产生的

硝化过程产生

反硝作用产生气态氮（N₂,N₂O）。

N₂O和N₂都可以通过微生物和植物吸收同化，转化成有机氮。这个过程也称为氮的同化作用。

上述四种类型氮的转化构成了整个氮的循环系统。而在地下水系统中，氮转化过程主要是前三个。除此之外，还有铵的吸附作用。

5.铵吸附作用

随水向下运动过程中，可能被包气带岩土吸附在其表面上，它属阳离子吸附（交换），是可逆的。这种作用A不产生氮的转化，但它为硝化作用提供更充分的反应时间，使硝化作用更完全。所以，在研究地下水氮转化时，绝不能忽略铵的吸附作用。]]

的吸附容量与土中的CEC及水中的AAR（铵吸附比）有关。AAR的数学表达式如下

水文地球化学基础

式中，

Ca²⁺和Mg²⁺为水中这些离子的浓度（meq/L）。

AAR和EAR（铵吸附比）的关系遵循下列回归方程^〔12〕

水文地球化学基础

式中，EAR为铵吸附比，无量纲；NH₄x为土中的交换性铵，meq/100g;CEC为阳离子交换容量（meq/100g）。变换（5.10）式可得：

水文地球化学基础

根据（5.10）式，只要测得土中的CEC值，水中的

Ca²⁺和Mg²⁺浓度，即可算得土中的NH₄x值。

例题5.1

试验实例。土柱试验，上层为耕作土，CEC=12.15meq/100g，总装土量为4.12kg;下层为中砂，CEC=3.73meq/100g，总装土量为14.16kg。用污水连续淋滤，污水中，NH₄-N=76mg/L，硬度（Ca²⁺+Mg²⁺）=229.7mg/L（以CaCO₃计）。连续淋滤45天，最后一天的渗出水中，NH₄-N=1.21mg/L，在此以前，均小于1mg/L，总淋滤水量＝45L。请用

吸附理论解释渗出水NH₄-N远小于污水NH₄-N的现象。

（1）把

和Ca²⁺+Mg²⁺换算为meq/L，代入（5.8）式，求得AAR=3.582;（2）把SAR代入（5.9）式，求得EAR=0.412;（3）将EAR值及CEC值（耕作土及中砂）代入（5.11）式，分别算得，NH₄x（耕作土）＝3.545meq/100g,NH₄x（中砂）＝1.088meq/100g;（4）将两种土的NH₄x值分别乘以其装土量，求得整个土柱的

吸附容量＝300meq，即该污水与土柱土达到吸附平衡时，

的吸附容量；（5）污水的NH广N浓度乘以淋滤水量，得出输入总NH₄-N量＝3420mg=244meq。上述计算说明，NH₄-N的输入量（244meq）明显小于土柱的

吸附容量（300meq）。所以污水中的

绝大部分被吸附，故渗出水中NH₄-N浓度远小于污水中的NH₄-N浓度。

除了上述的氮转化过程外，还有NH₃的挥发、NO₃-N的化学还原，这些是比较次要的，本书不详述。

（三）影响氮转化的环境因素及地质因素

1.环境因素

温度硝化作用的温度范围是5—50℃，最佳温度为30—35℃；反硝化作用的温度范围3—85℃，最佳温度为35—65℃。

Eh值Eh＞250—300mV才产生硝化作用，Eh＜250—300mV才产生反硝化作用。

土壤含水情况土壤含水量为最大持水度的1/2到2/3时，硝化作用最强，过于干旱及饱水不利于硝化作用；淹水土壤易于反硝化。许多实例证明，污灌稻田区潜水和污灌旱田区潜水相比，前者NO₃-N污染比后者轻。

污水及土壤中的养分硝化菌是自养型菌，它繁殖所须碳源为无机碳，反硝化菌是异养型菌，它繁殖所需碳源为有机碳。故污水及土壤中的碳源越丰富，硝化及反硝化越强烈。因此，其反应很大程度上决定于水中的碳氮比（C/N）。例如，以葡萄糖为有机碳源的反硝化作用为例：

水文地球化学基础

（4.12）式表明，要使1mg

完全反硝化为N₂，至少需1.3mg的C。所以说，当C/N＞1.3时，反硝化才明显。此外Ca、Mg、p、Fe、Mo、Co、Cu、Zn等元素也是硝化及反硝化菌所必须的。

2.地质因素

包气带岩性及其结构岩性粗粒，透气性好，易保持氧化环境，有利于反硝化；粗细相间的包气带结构有利于反硝化。例如，北京东郊，包气带为粉砂及粘性土（亚砂土及亚粘土）相间，上层滞水丰水期埋深仅0.5m，潜水埋深＞10m；上层滞水，

L，最高为229mg/L；潜水，

多低于5mg/L。

潜水埋深一般来说，潜水埋深小一些利于反硝化，大一些，利于硝化。因为，潜水中的有机碳主要来自富集有机碳的表面土壤，埋深太大不利于有机碳进入含水层，所以其反硝化作用不强，

污染较严重。例如Starr和Gillham^〔13〕的研究表明，A和B两地点均为农业强耕区。地点A，潜水埋深1m，潜水面下1m内，NO₃-N=20mg/L，水面1.5m以下，NO₃-N急剧下降至0.1mg/L，全部厌气；地点B，潜水埋深4m，潜面下8m内，NO₃-N=35mG/L，全为好气环境，溶解氧DO=7mg/L。

含水层类型NO₃-N污染主要对象为潜水；承压水如没有受NO₃-N污染的潜水向下越流，基本上无NO₃-N污染。其原因是，氮污染主要来自地表污染，隔水层起保护作用，这是其一；其二是，承压含水层主要为还原环境，尽管反硝化可能不强，但水交替慢，所以反硝化可去除一部分氮。

Ⅱ 对人体有害的含氮污染物主要形态是什么

选B 亚硝酸盐是致癌物质
有机氮肥是生物的营养物质 会破坏生态环境是真的 没有毒性

Ⅲ 什么是氧化氮污染物

氧化氮是氮与氧的抄化合物总称袭，主要包括一氧化二氮、一氧化氮、三氧化二氮、二氧化氮和五氧化二氮等。氧化氮污染物主要指一氧化氮、二氧化氮。一氧化氮是无色气体，在空气中可以立即与氧结合生成二氧化氮；二氧化氮为红棕色气体，有毒，有强烈的刺激性气味，为强氧化剂。二氧化氮可由一氧化氮氧化或用硝酸铅加热分解而得。氧化氮污染物对人的损害主要是能损害人的呼吸道。

Ⅳ 在运用N15同位素示踪技术测定水体中氮污染来源的时候，为什么一般选取的是硝态氮和铵态氮

因为这两者最为稳定，且普遍存在，其它的氮素化合物往往都是中间价态，不能够很稳定的存在。所有测定污染的时候，主要监测铵态氮，硝态氮。
其它的也有测试，但是那是为了探究硝化反应或者反硝化反应的路径

Ⅳ 氮同位素及地下水的氮污染

4.4.1.1 氮在地下水中的存在形式及转化

氮是一种生物活性元素，在许多对生命活动有重要影响并且影响地下水质的反应中都有氮的参与。当氮以氨氮、亚硝酸盐氮及硝酸盐氮存在于地下水中时，可构成对饮用水的污染，即所谓的“三氮”污染。“三氮”污染对人及生物体有很大的危害，当水中的浓度高于10 mg/L时，它会影响婴儿血红蛋白的携氧能力。硝酸根与人体中致癌的亚硝胺化合物的形成有关，当以铵离子形式存在时，它对水生生物是有毒的，并且会消耗水中的氧。

硝化及反硝化作用是氮在自然界中转化的两种常见形式。硝化作用是指，在有氧环境下，通过氧化作用转化为硝酸根，这时N从负三价变为正五价：

水文地球化学

除了溶解N₂以外，在大部分地下水中，硝酸根是氮最稳定的存在形式，当然，也可能存在少量的过渡态亚硝酸根（，化合价为正三价）。硝酸盐的溶解度很大，在水中没有实际受限制的硝酸根浓度。降低硝酸根污染的方法主要有稀释和反硝化两种。其中，反硝化作用主要在缺氧及存在有机质基质的条件下进行，当以CH₂O表示一般的有机质时，反硝化作用表示为：

水文地球化学

反硝化作用一般通过反硝化细菌来进行，当不存在有机碳时，其他的电子给体如Mn²⁺、Fe²⁺、硫化氢和甲烷也可用来进行反硝化作用。

氮同位素是示踪地下水“三氮”污染并对地下水系统中氮的转化进行研究的重要工具之一。随着对硝酸根中¹⁸O含量进行测定成为可能，在地下水氮污染研究中使用同位素示踪氮循环及氮化合物的转化越来越受到了人们的重视（Amberger和Schmidt，1987）。¹⁵N和¹⁸O的联合使用提供了一种新的工具，使得人们能够区分不同的硝酸根来源，确定反硝化过程，并且对土壤-水系统中的氮均衡进行分析。

4.4.1.2 不同来源的¹⁵N和¹⁸O特征

由于¹⁵N是以大气氮为标准进行标记的，因此对于大气起源的氮，其δ¹⁵N₂=0‰（AIR）。氮在有机物中的固化只使¹⁵N发生了微小的同位素分馏，在新鲜有机物中，δ¹⁵N降低了1‰～5‰（Létolle，1980），使用N₂制造尿素也伴随着¹⁵N的少量分馏。图4-41给出了各种来源的¹⁵N和¹⁸O成分，图中还表示出了反硝化作用过程中¹⁵N和¹⁸O成分的变化趋势。

图4-4-1 各种来源的同位素成分

硝酸盐的¹⁸O成分提供了另一种研究起源的方法。实验研究成果表明，在生物起源的硝酸盐中，只有一个氧原子来自于大气氧，其他两个氧原子则来自于水（Holloch-er，1984）。与大气氧相比，水的¹⁸O显著贫化，这与合成化肥中的硝酸盐形成明显对照，它的氧原子主要来自于大气氧。由于氧原子的来源明显不同，因此在“天然”和“合成”硝酸盐中，其同位素成分有明显的差别（图4-4-2）。

在天然条件下浅层地下水多为中性介质和氧化环境，这时硝态氮是浅层地下水中溶解氮的主体。据统计，天然条件下我国浅层地下水硝态氮浓度为4.4 mg/L，δ¹⁵N≤+5‰。这个天然背景值是判识浅层地下水是否受到氮污染的客观标准（王东升，1997）。

污染使浅层地下水中溶解氮的存在形式和浓度发生显著变化。在被污染的近中性和碱性浅层地下水中，铵态氮和硝态氮浓度可分别高达12×10³mg/L和2.3×10³mg/L。根据王东升（1997）的资料，我国北方地区受污染浅层地下水的硝态氮浓度和δ¹⁵N特征值为：受粪肥污染者，硝态氮浓度为20～70 mg/L，δ¹⁵N值为+10‰～+20‰；受化肥或者工业废水污染者，硝态氮浓度为30～60 mg/L，δ¹⁵N值为-2.0‰～+5.0‰；受生活污水和垦殖土污染者，硝态氮浓度为10～50 mg/L，δ¹⁵N值为+3.0‰～+10.0‰。受氨挥发影响的地下水，其δ¹⁵N值可升高+20‰。受反硝化作用影响的地下水，其δ¹⁵N值的升高伴随着硝态氮浓度将下降。

图4-4-2 加拿大Cambridge地区一个化粪池下部地下水中的δ¹⁵N分布

可见，氮同位素是示踪研究氮污染源的重要标记，粪肥污染具有高硝态氮浓度和高δ¹⁵N值的双高特征；化肥或工业废水污染具有高硝态氮浓度和低δ¹⁵N值特征；生活污水和垦殖土污染具有中等硝态氮浓度和中等δ¹⁵N值特征；受反硝化作用影响时δ¹⁵N值和硝态氮浓度成反比。

4.4.1.3 实例分析

【例1】加拿大安大略省南部Cambridge地区化粪池泄漏物对地下水的污染。Aravena等（1993）研究了加拿大安大略省南部Cambridge地区一个化粪池下部地下水的硝酸盐污染问题（图4-4-3）。该区地下水受到了化肥与化粪池泄漏物的双重影响，氮的区域性输入包括NH₄NO₃肥料、粪肥和土壤有机氮，浅层地下水的硝酸盐背景浓度为160 mg/L，δ¹⁵ N值为4.6±0.8‰，主要是由于施用化肥而引起的。化粪池中的通过生物体（人类）的分解代谢作用，其中的¹⁵ N有明显富集，它们在浅层地下水中被氧化，形成的硝酸盐浓度在100～200 mg/L之间，与当地浅层地下水硝酸盐的背景浓度相当，因此仅根据硝酸盐浓度资料是无法对化粪池氮与化肥氮进行区分的。但地下水中硝酸盐的δ¹⁵ N资料则清楚地勾画出了化粪池泄漏物的污染范围，由图442可以看出，在剖面上，受污染地下水的δ¹⁵ N值显著地高于该区的背景值。

【例2】在德国北部的汉诺威城，饮用水的供给主要依赖于地下水，大部分的地下水来自于松散的第四系含水层——Fuhrberger Feld含水层，其优质地下水的开采量约为18×10⁶ m³/a。但是人们担心该地区地下水的质量不能长期保持下去，这是由于区内有大量的农业活动，它们对地下水的硝酸盐输入量高达200 mg/L。有趣的是，在过去的几十年中，地下水水中的含量保持在2 mg/L以下，但浓度则从80 ppm增加到了280 ppm（图4-4-3）。

图4-4-3 Fuhrberger Feld含水层系统的地球化学演化

Böttcher等（1992）对这一问题进行了研究，他们认为造成这种现象的原因是含水层中主要以黄铁矿为基质的反硝化作用。在这一作用过程中，黄铁矿被氧化的同时，它本身被还原（反硝化），因此地下水中的浓度随着深度的增大而减小，浓度则随着深度的增大而增加（图4-4-3）。残留的同位素成分表明含水层中的确发生了反硝化作用，因为中的δ¹⁵N和δ¹⁸O值同步增大（图4-4-4）。

图4-4-4 Fuhrberger Feld含水层中的反硝化作用

Ⅵ 炭素厂会产生氨氮污染吗

你问的是不是碳铵的生产啊，碳铵的生产会产生氨氮的污染。碳素的用途是用于金属 铝 的生产，他的原料是 石油焦 和 煤沥青。碳素污染主要有大气污染包括二氧化硫、粉尘污染；水污染，主要是浸渍生产废水及生活废水。

Ⅶ 氮污染的的来源

氮污染是指由氮的化合物引起的环境污染。
大气中主要是氮气和氮氧化物，后者是直接或间接引起大气环境污染的主要污染物，二氧化氮有强刺激性、其毒性比二氧化硫大；它们主要由工业与生活燃烧化石燃料产生。
大气中有烯烃等气体有机物(如汽车排气中含有不少)和氮氧化物并存时，经日光照射，发生光化学反应会造成光化学烟雾污染。
大气中的二氧化氮与雨水作用会生成硝酸或硝酸盐，形成酸雨，或以硝酸盐颗粒物的形态沉降到土壤或水体，引起酸化。
氮氧化物(主要为NOx和N2O)进入高层大气会对臭氧层的破坏起催化促进作用，进而会引起全球气候变化等环境污染效应和生态环境改变。
水体中的氮主要来自生物体的代谢和腐败以及工业废水、生活污水的排放、氮肥的流失等。
污水中的氮有4种形态，即有机氮、氨氮、亚硝酸氮(少量)和硝酸盐氮(硝化过程的最终产物)，典型污水中总氮含量约为40～50mg/L。
水体中有过量氮会造成富营养化，使水质恶化，影响水生生物的生长与繁殖。
土壤中的固氮菌和植物的根瘤菌、蓝藻等会将空气中的单质氮转化为化合态氮(如氨、硝酸盐)，供植物作养分，但过量氨或铵盐的存在，会使土壤的土质变坏，反有害于植物生长。
此外，土壤中的硝酸盐可经反硝化作用生成一氧化二氮，进入平流层大气中，会与臭氧发生化学反应而耗损臭氧层中的臭氧；因此土壤也是产生破坏臭氧层的痕量气体的重要发生源之一。
最严重的影响当属富养水（所含氮养分过多）造成的“死亡水域”。氮流入到河流湖泊中后，为水域中藻类植物提供了丰富的营养，导致其快速生长，消耗了水中大部分的氧气，任何水生动物都因缺氧而无法生存，以至于该水域成为“死水”。在墨西哥海湾密西西比河的入海口处就有一片面积达8000平方英里的“死亡水域”（约20480平方公里）。据统计，全世界约有400块这样的区域，总面积高达24.5万平方公里。

Ⅷ 含硫污染物,含碳污染物,含氮污染物,含卤素污染物,哪个危害更严重

其实他们的危害都是很严重的。

Ⅸ 氮气污染环境吗

你这完全是屁话。N2在空气中的含量达到了70percent要是N2会污染环境还得了

Ⅹ 有谁知道 根据硝酸循环，如何控制废水中的氮污染

含硝酸的污水处理起来相对其他的污水其实并不复杂，一般只要经过匀质、中和除氮几个步骤就可以了，如果用于农田灌溉，不除氮也能排放，如果用于中水回用或者循环进入饮用水还需要进一步除氮净化。
硝酸的主要化学元素就是氮、氢、氧，一般经过微生物除氮处理后，氢氧最终以水的分子形式结合，污染最终解除。
那么处理步骤到底是怎样的呢？
1·匀质、中和：首先在初级污水处理池中进行蓄水，在某一周期内污水成分稳定的情况下进行匀质，匀质后根据水的酸碱度进行投药中和，用对于含硝酸的污水，使用氢氧化钠、碳酸钙作为中和剂都比较合适。
2·格栅筛网、气浮沉淀：这是常规的物理方式解决污水的方法，使水中的颗粒状固体和不溶于水的液体分离出来，下一步对污水进一步处理。
3·最后一步就是生物除氮：生物除氮的方法有很多种，可以根据自身条件和污水处理要求选择适合自己的方法，具体的生物除氮方法可以参考：污水怎样脱氮除磷。
有时候处理后的污水是用于农田灌溉的，如果是有机农作物则必须进行氮磷的彻底处理，但如果是一般农田，含氮的污水反而是一种很好的肥料。