宝鸡峡灌区地下水农业污染物对地下水质的影响 毕业论文.doc

学号： 2011 届本科生毕业论文（设计） 题 目：宝鸡峡灌区地下水农业 污染物对地下水质的影响 学院学院( (系系) )： 水利与建筑工程学院水利与建筑工程学院 专业年级：专业年级： 水文与水资源工程水文与水资源工程0707级级 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： * 完成日期：完成日期： 2011-06-102011-06-10 - 1 - 目录 第一章第一章 地区概况地区概况.- 4 - 宝鸡峡灌区的地理地貌- 4 - 水文地质条件与水资源特征- 4 - 经济发展状况，生活方式，以及农业现状- 6 - 第二章第二章 农业污染物及其对地下水影响的途径农业污染物及其对地下水影响的途径.- 8 - 化肥、农药- 8 - 灌溉排水- 9 - 污水灌溉- 10 - 畜禽养殖- 11 - 第三章第三章 灌区地下水水质调查与分析灌区地下水水质调查与分析.- 12 - 灌区地下水水质现状- 12 - 地下水水质演变规律- 14 - 灌区农业污染物对地下水水质影响分析- 19 - 3.1 化肥的使用.- 19 - 3.2 禽畜养殖.- 19 - 3.3 生活污水.- 20 - 3.4 地下水埋深.- 20 - 3.5 蒸发作用.- 24 - 3.6 农田灌溉方式.- 24 - 3.7 地形地貌、土壤植被.- 25 - 3.8 社会经济因素- 25 - 第四章第四章 结论与建议结论与建议.- 26 - 总结- 26 - 建议- 26 - 3 展望.- 28 - 参考文献参考文献.- 29 - - 2 - 附录附录.- 31 - 致谢致谢.- 49 - - 3 - 宝鸡峡灌区地下水农业污染物对地下水质的影响 摘 要：宝鸡峡灌区位于陕西省关中盆地中部，渭河以北，在我国西北黄土高原地区承现一种 独特的地貌类型，同时也是一个水资源相对短缺的地区。在宝鸡峡建成后，缓解了当地水资源紧缺的 局面。随着社会经济不断发展、人民生活水平逐渐提高和灌区需水量不断变化，灌区地下水水质情况 逐渐受到人们的关心。因此，对灌区地下水污染情况的调查、水质变化规律的研究有着十分重要的实 用价值和理论意义。本文以农业源污染物为研究对象，以地下水水质调查分析为研究手段，通过水质 分析调查，确定农业污染现状，分析水质年际变化和分析确定地下水水质演变规律，提出降低农业污 染物的方法与手段。 关键词：宝鸡峡灌区；地下水质；农业源污染物；渭北台原 ABSTRACT：Baojixia Irrigation, located in Shaanxi Province Guanzhong Basin, north of the Weihe River, is now bearing a unique landform in Northwest China Loess Plateau, but also a relative shortage of water resources in the region. The completion of the Baojixia cease the local shortage of water resources situation. As development of social and economic and people's living standards continued to improve, it gradually changing irrigation water requirements, and irrigation water quality of groundwater gradually concerned by the people. Therefore, the investigation irrigation groundwater pollution, the research of water quality changes has important practical value and theoretical significance. In this paper, we firstly should research the agricultural pollutants to understand groundwater quality. Secondly through water quality analysis survey to determine the status of agricultural pollution, and through water quality analysis to determine annual variation of groundwater quality evolution, lastly find the methods and means to lower the agricultural pollutants. KEY WORDS：Baojixia Irrigation ;Groundwater quality ;Agricultural sources; Weibei Plain - 4 - 第一章 地区概况 宝鸡峡灌区的地理地貌 关中号称八百里秦川, 母亲河黄河的最大支流渭河从中穿越而过,它是中国农业的重 要发源地, 是秦始皇统一中国的重要根据地, 是一片美丽富饶的土地。 陕西的农业收成, 主要依靠关中,而在关中, 恰恰有着一片相当大的干旱、缺水的黄 土高原。由于地处渭河河谷以北, 人称渭北旱原。由于地处陕西的中部,人称陕西的旱腰 带。又由于这里有着地广人稀、土地肥沃、增产潜力很大的条件, 人们把它视为陕西的 潜在粮仓,第二粮仓。东西长约三百八十五公里, 南北宽约二百五十七公里, 土地总面积 四万零五百八十一平方公里, 占全省的百分之十九点七。这还因为, 这里的土地具多样 性,昼夜温差大, 土层深厚,日照充足, 是多种农作物的适宜生长地。宝鸡峡工程使渭北 旱原不再干旱。以前靠天吃饭，现在年年丰收。 宝鸡峡引渭灌溉工程灌区,由宝鸡市以西林家村建坝设闸引渭河水,西起宝鸡峡口, 东至泾河,南北平均宽六点三公里, 最宽处二十七点五公里, 南邻渭惠渠灌区, 北接冯家 山、羊毛湾灌区,设计灌溉包括宝鸡市、咸阳市和西安市三个市的十三个县市区农田一百 七十万亩。这中间的宝鸡、岐山、眉县、扶风、武功、乾县、兴平、咸阳、礼泉及泾阳 等县、市的灌区,多属台地和塬地, 长期干旱缺水。灌区地形,在眉县长兴以西渠道沿塬 边行走, 其下狭窄地带为黄土陡坡和渭河川台地,在常兴以东, 渠道上塬后则为开阔的黄 土高塬,地面标高五百五十到五百一十米, 地势西北高,东南低。灌区土壤大部分为中壤 土和轻壤土,母质为黄色, 色淡黄,含盐量很低。 水文地质条件与水资源特征 宝鸡峡引渭灌区位于关中西部、渭河以北,灌溉宝鸡、咸阳两市十四个县区的川塬灌 区,分塬上、塬下两大灌溉系统,灌溉面积 300 万亩。灌区地形地貌复杂,土壤、气象、农 业条件差异明显。灌区土壤以黄土为主,土层深厚,覆盖层质地中壤,下伏粘化层质地粘重,由 于成土条件差异,土壤覆盖层厚度不一,下伏粘化层厚度、层位不相一致,土壤变种较多, 理化性质不同。因此,土壤的保水性能有很大的差异。 - 5 - 黄土台原是指在黄土地区中实际存在的一种台阶状黄土地形，是半干旱地区特有的 地貌特征。具有这种地貌特征的地区，则称其为黄土台原区。黄土台原是位于黄土高原 沟壑区或土石山地区和河谷平原区之间发育的一种过渡性地貌形态。 黄土台原是在下伏的古侵蚀面和古堆积面之上堆积的黄土，它以表面的多级台阶及 相对平坦完整的台面等外部形态，以及决定这一外部形态的下伏阶梯状古堆积面和古侵 蚀面。黄土台原区构造体系特征及基底构造格局决定了渭北黄土原区地层岩性的发育、 分布、厚度，也是形成该区地貌特征及水文网发育的先决条件，从而也控制着台原地区 地下水的形成、分布、运移及其类型。灌区内黄土地层具有堆积广泛、厚度大、地层全 的特点。自南向北，厚度由东西两侧向原区腹部由厚变薄。在台原区南侧及东西两侧黄 土层厚度在 110 一 125m，贾村原最厚达 167m，含 20 一 24 层古土壤;而在北部和原区腹 部，黄土厚度为 80 一 110m，古土壤层数在 12 一 15 层之间。 在灌区北部，除了黄土地层分布之外，由于受第四纪以来的古气候影响，特别是气 候干湿交替，使得区内第四系黄土地层夹有四次雨期堆积的粘土、淤泥、亚粘土及砂砾 石层。而且这四期冲洪积物自下而上，及时代有老到新，埋深愈浅规模逐渐退缩，表现 在下部冲积物分布范围广而上部范围变小，厚度变薄。南部为冲积物和上部黄土堆积故 而依地层岩相成因和岩性组合，北部为黄土夹冲洪积，南部为黄土堆积。由北向南，自 西向东，岩性由粗变细有规律变化如在北部乾县梁村至礼泉县城以北的冲洪积扇区，岩 性以砂及沙砾石层为主，且层数较多;而在东西方向上西部颗粒粗大并向西部逐渐变细。 灌区位于渭北黄土台原中部，降水具有在空间上分布不均的特点。多年平均降水量 仍具有南部和西部大而向北部和东部逐渐减少的特点。西部的武功站降水量最大，多年 平均降水量达 639mm。同时，降水量在时间上表现在年内各月的分布不平衡，年际各测 站降雨量变化大的特点。依据武功、兴平、礼泉、乾县、周陵及咸阳六个气象站资料， 灌区降水量在年内连续最大四个月的多年平均降雨量在 338393mm 之间，一般出现在 7 一 10 月份，占全年的 58%一 68%。 灌区内界河径河及漆水河构成潜水的东西边界，而在原区北部在山前河流如甘河、 漠西河的上游地段河水位确较地下水水位高，可对地下水进行补给。区内水库有大北沟 水库、甘河水库、老鸭咀水库等这些水库由于常年蓄水，可不间歇补给地下水，当库水 位高于库周地下水水位时，库水位直接控制周边潜水位的动态，而潜水位的升降幅度、 - 6 - 速度、滞后时间等决定于潜水位埋藏深度及距离水库的远近等。 根据灌区多年资料分析,日照、蒸发量、风速等,东部大于西部,塬上大于塬下;降水 量、相对湿度是西部大于东部,塬下大于塬上;地面温度、气温是东部大于西部,塬下大于 塬上。 各支的农业生产,由于受土壤、气象等农业条件的限制,农作物产量水平、复种指数 均不相同,因而导致各地土壤蒸发量大小不等,故要求灌区不同地区补充的水量也不同。 根据灌区用水量资料统计,全灌区年平均用水量 215.8m3/亩,地处上游的扶风为 199.8 m3/亩,下游礼泉为 220.8 m3/亩。 经济发展状况，生活方式，以及农业现状 近年来灌区人民利用粮果畜菜等农产品资源优势，大力开展农产品深加工。已经形 成了以海升鲜果汁、富安果汁等为龙头的果汁加工产业链；以银桥乳业、神果乳业为龙 头的乳制品加工产业链；以锦丰方便面、华龙方便面等为龙头的粮食加工产业链，这些 产业链纵向不断延伸，横向不断扩大，已形成了种、养、加，产、供、销的产业格局， 大大地带动当地种植业、养殖业的全面发展，增加了农民收入，为壮大农村经济做出了 贡献。 据调查 2010 年灌区农林牧渔业总产值 165.2 亿元，同比增长 7.2。农业四大主导 产业为粮食、果品、畜牧、蔬菜。粮食总产量 209 万吨，比上年增长 4.9;水果总产 313 万吨，增长 20.6%;肉类总产量 16.7 万吨，比上年增长 9.4%；奶类产量 43 万吨，增 长 6.4%；蔬菜总产达到 260 万吨，增长 7.1%。 随着历史的沿革，灌区传统的农村居民生活方式，主要是自给自足形式，聚集自然 形成的村屯，分散居住。农村居民饮用水和农业灌溉用水方面，农民自挖水井较为普遍， 部分严重缺水地区的农村居民储存雨水作为生活用水；农作物种植方面，除大田农作物 种植外，还在自家庭园种植时令蔬菜、瓜果；禽畜养殖方面，圈养、散养兼有；生活污 水垃圾方面，农民在自家庭院自建室外厕所，生活污水多数随意泼洒，部分明渠排放到 附近的江河、湖库，生活垃圾随意堆放。 - 7 - 灌区人民近年生活水平普遍提高了，灌区本来就是土地肥沃、物产丰富。人民生活 比较安逸，由于宝鸡峡的建成，解决了他们的干旱问题，使农业快速发展，人民生活自 足，就有一种保守心态，他们一般一愿意外出，在家里对农业生产有着极大的积极性。 改革开放以来，农村实行了家庭联产承包制，特别是“九五”计划以来，国家高度 重视“三农”问题，采取了一系列行之有效的政策、措施，加大对“三农”的投入，健 全强农惠农政策体系，推动资源要素向农村配置，提高现代农业装备水平，促进农业发 展方式转变，加快改善农村民生，缩小城乡公共事业发展差距，协调推进城乡改革，增 强农业农村发展活力，使农村居民生活方式发生了较大的变化。但随之而来，也带来了 许多的问题。为调控农作物产量、加快作物生长速度，目前农业生产中普遍大量施用化 肥、农药，化肥、农药的下渗直接污染地下水，下雨形成的径流携带的农药、化肥污染 附近的江河、湖库等地表水。目前，农村乡镇企业蓬勃发展，但企业的污染治理设施不 配套、不完善，有的尚无污染治理措施，企业生产污水、工业废弃物直接污染地下水和 地表水。畜禽养殖中的粪便、屠宰废水等尚无集中处理设施，随意堆放和直接排放污染 地下水和附近地表水。农村没有生活污水和垃圾集中处理设施，生活污水的直接排放和 生活垃圾的任意堆放，直接污染地下水和地表水。 - 8 - 第二章 农业污染物及其对地下水影响的途径 化肥、农药 现代农业的一大标志就是化肥的大量使用, 据有关统计, 现代农业产量至少 1/ 4 是靠化肥获得的。氮, 磷, 钾肥是用于农业的最主要化肥, 正是由于化肥在作物增产中 的重要作用, 才使化肥的生产和使用有惊人的增长。以我国来说,2010 年使用化肥 5460 万 t(折纯), 比 1999 年增长 32.4%,按当年农作物播种面积计算, 平均每公顷耕地化肥的 施用量为 448.5kg, 淮河流域平均用量 415kg/hm , 太湖流域为 600kg/hm，关中地区肥 料用量更胜，又以咸阳地区最为凸出 800 kg/hm。但实际上, 化肥的利用率并不高, 综 合各地实验结果, 我国每年农田养分被植物利用的部分很少, 氮肥的 50%。剩余的养分 通过各种途径, 如径流, 淋溶, 反硝化, 吸附和侵蚀等进入环境。 施入土壤的氮肥在土壤微生物的作用下, 先形成 NO3N, 因其不被土壤胶体颗粒吸 附, 很容易随水淋失, 进入地下水。当施入的氮素大于作物所需吸收量时, 就会出现氮 素淋失现象。尤其是当大量硝态氮或铵态氮肥施用于作物生长期, 或降雨量大时, 以及 作物被过量灌溉时, 氮的淋溶更为严重。据专家张玉良估计, 全世界施入土壤中的肥料 大约有 30%50%经土壤淋溶进入地下水 。另外, NO3N 进入地下水的量受气候、地下 水位、土壤孔隙度、氮肥用量、作物种类、土壤质地等因素影响。在渭北黄土原地区， 独特的阶梯倾斜状地形使淋失作用速度更快，由于地形的影响，农业污染物在重力的作 用下能够迅速地汇入地下水中，并沿途迁移扩散，使污染面积增大。另外，渭北黄土土 质疏松，土壤的凝结吸附固定能低，不能迅速吸附固定施入土壤中的氮肥，特别是有大 的降雨，将会使土壤中的氮肥大量流失。 磷肥在土壤中的迁移能力很弱, 直接对地下水造成污染的可能性较小, 但磷酸盐和 过磷酸盐中的常见添加料氟磷灰石中的氟元素, 却可以在水分的淋滤作用下进入土壤和 地下水。钾肥中大部分钾离子与土壤胶体结合, 发生迁移的只有氯离子, 所以, 造成地 下水污染的主要是氮肥。 大量氮肥的使用导致地下水中硝酸盐含量严重超标, 某些重金属离子浓度上升。地 下水中 NO3N 超标问题, 普遍存在于全世界。近 20 年来, 全世界各国地下水中硝酸盐 浓度增高的速度大约是每年 13mg/L , 丹麦地下水的硝酸盐浓度比 2030 年前平均增 - 9 - 加 3 倍。经调查，我们发现在渭北地区 NO3N 普遍超标，而且是大大地超标，如礼泉的 烽火镇、马庄镇-东正洪村、南寺镇-周便村、药道乡-皇甫村等地区的 NO3N 都在 4000 mg/L 以上。这是一个惊人的数据，按照这样发展下去，过不多少年我们的地下水将不能 被直接饮用。而且，我们发现上面的这几个村镇都是化肥的使用大户，并且都偏重于使 用氮肥。不管是玉米小麦等粮食作物，还是苹果桃等水果以及蔬菜都大量使用氮肥，而 且是灌区作物都是施用两次肥料，在开始把作物种下地的时候要施一次肥，在开花快结 果实的时候又要施一次肥料。灌区的作物生长一般在春夏季节，偏偏降雨也都集中在这 两个季节，所以所施入的肥料是很容易流失入地下水的。 在农作物的生长过程中，农民不尽施用了大量的肥料还喷洒了大量的农药。据统计, 目前世界上化学农药的产量已超过 200 万 t, 品种达 1 000 种以上。我国农药的产量和 使用量都居世界前列, 1997 年农药总产量为 66.6 万 t,使用量 131.2 万 t, 平均每公顷 用量 14 kg, 比发达国家高出一倍, 但利用率不足 30%。大量使用农药, 虽然控制了病 虫害, 但大部分农药残留于环境中, 造成地下水的潜在的威胁。农药中的二噁英具有致 癌、致畸和使男性不育作用，使早期胎儿发育产生严重缺陷，它还能影响人体免疫系统 和白内障。 农药对地下水的影响与其在水中的溶解度、土壤胶体对其的吸附剂及土壤中微生物 的降解作用有很大关系。农药的活性及其残留性也决定了农药对地下水的影响。降雨径 流、淋失是农药进入地下水的主要途径。 水中的农药来自空气飘移、降水、农田林地农药流失、水面上直接喷药等。灌区过 去常用的农药有敌敌畏、乐果、氧化乐果、敌百虫、草甘磷、五氯酚钠、甲胺磷、久效 磷等。这些农药都属于水溶性农药，这类农药最易发生农药流失，从而污染地表水和地 下水，尤其是一些非离子型的水溶性农药不能被土壤胶体和土壤有机质吸附而污染地表 水及地下水更严重。灌区的林地农药流失是水体中农药的最重要来源，一是因为林地一 般树冠大而叶子稠，一但喷药需喷药量很大；二是使用于林间的农药可通过降雨后造成 的地表径流、林地渗滤等进入水体中去。 灌溉排水 宝鸡峡灌区处于干旱半干旱地区, 农业大多需要灌溉供水。宝鸡峡未建成之前，经 - 10 - 常干旱，人民也是靠天吃饭。在宝鸡峡建成以后水的问题基本解决，灌区常年四季都可 以灌溉，而且都是采用的是大水漫灌。长期灌溉, 尤其是传统的漫灌方式, 在提高农业 生产力的同时, 也会对地下水位及水质的变化产生负面影响。一方面, 水分大量蒸发, 灌溉水的盐分积累在土壤中, 导致土壤盐渍化，在武功县苏坊镇地区由于地势比较低， 有灌区建成开始灌溉的一段时间里，曾地下水位上涨，有上涨到地面以上的，使地上的 农作物死亡，后面有技术改进使水位下降，但土壤盐渍化一直都是非常严重的; 另一方 面, 地下水位随灌溉排水过程上升和下降, 将积累在土壤中的盐类通过淋溶作用带入地 下水, 导致地下水中含盐量上升, 水质恶化。 污水灌溉 污水灌溉主要发生在城区周边，由于城区内没有污水处理系统或者处理能力有限， 污水未能达到排放标准就河中或者渠中，农民为了使用方便，也不管水质怎么样，只要 有水，能灌溉就灌溉。经调查发现，高干渠和渭汇渠在穿过杨凌城区后，水质大大降低。 污水的开发利用在一定程度上缓解了水资源紧张的局面, 同时, 污水中含有的大量营养 元素还可以作为农业生产的肥料, 但污水灌溉的量过大或时间不恰当, 许多污水未经农 作物和土壤的自然净化而直接向下入渗, 同样会导致土壤和地下水体的污染。研究表明, 污水一次性饱和灌溉虽可突发性的提高土壤肥力,但因挥发、硝化及反硝化作用的强烈进 行, 易造成氮素的流失, 引起亚硝酸根、硝酸根对地下水的严重污染。即使是符合灌溉 标准的污水, 在长期灌溉的条件下, 也可能影响地下水的水质。有人对生活污水和工业 废水灌溉的污灌区与同样条件下的非污灌区的地下水主要水质指标进行对比研究发现, 历经 40 年(1960 2000),无论是污灌区还是非污灌区, 地下水中各种离子含量和含盐 量都有大幅度增加, 并且呈现出加速增长的趋势。非污灌区的地下水污染主要是大量施 用化肥导致的; 而污灌区则是污水灌溉和化肥共同作用的结果。灌区渠系沿途经过许多 城镇，水质相关低劣，其中含有大量的重金属离子。这些重金属随着渠系被灌入田地间 并积累在土壤中, 一方面危害作物的生长, 影响作物的品质; 另一方面, 通过土壤非饱 和带向地下水迁移, 致使地下水中重金属含量上升。西安市北郊污水集中灌区, 地下水 中硝酸盐含量均大于 50mg/kg , 最高达 600mg/kg ; 矿化度一般均大于 1.5 g/L, 最高 达 2. 35 g/L, 比天然水状态增高 2 3 倍; 总硬度大多大于 40 德国度, 大大超过国 家饮用水规定的要求 。 - 11 - 畜禽养殖 我国的畜禽养殖在近 20 年发展迅速, 逐渐走向规模化、集约化, 由此而带来的环 境污染问题也日益突出。咸阳市旬邑县养猪百万头，养牛、养羊也是非常普遍的，现在 灌区大规模建大棚、盖草棚，养殖专业户达到 20 万户，大牲畜存栏数为 197.73 万头， 猪存栏数为 515.06 万头，羊存栏数为 295.01 万只，家禽存栏数为 4905.91 万只。灌区 畜禽粪便大部分不经处理或简单处理便被直接排放或随意堆放, 这些废弃物中含有大量 的有机污染物和氮、磷、钾等营养元素, 极易随径流或雨水向土壤和水体迁移, 严重污 染土壤和水环境。尤其是粪便堆放区, 其地下水中硝酸盐、硬度和细菌超标往往都和它 有关。在灌区的部分地区,来自农场的肥料和动物粪便可能是地表水和地下水污染的主要 原因。 随着我国市场经济的确立,畜禽规模养殖发展迅速,畜禽养殖特点发生了根本的变化, 即由过去农户小规模散养分布均衡逐步向规模化饲养、分布相对集中转变。畜禽养殖特 点的演变,农村劳动力的转移以及施肥由有机肥为主转变为化肥占主导地位,导致养殖业 畜禽粪便成为废弃物,由于畜禽粪便含水量大、恶臭,处理、运输、施用极不方便,使畜禽 粪污还田难度加大,从而带来环境污染问题。 据调查测定平均 1 头猪年产粪约 1 t,尿约 2 t,如采用水冲式清粪,平均 1 头猪污水 产生量约为 10 t/年,一个存栏 100 头的规模猪场,年产猪粪达 1000t,年污水产生量约为 1 万 t 一个饲养 10 万羽鸡的养鸡场,年产鸡粪达 3600 多 t。 粪便和冲洗粪便废水中含有氮、磷及粪渣等有害物质尤其是在饲料的氨基酸不平衡、 可利用养分低的情况下,含量更高。这些氮和磷可以通过地表径流污染地表水,也可以通 过土壤渗入地下污染地下水。水中过多的氮、磷会使水体富营养化,引起藻类疯长,争夺 阳光、空气和氧气,最终将使水体变黑发臭,导致鱼类及水生物死亡,影响生态环境。畜禽 粪便过量排放,残留土壤中的 N、P 等物质渗入地下水,将导致地下水中 NO、N、NO 浓度的 升高,人若长期或大量饮用,可能诱发癌症。 - 12 - 第三章 灌区地下水水质调查与分析 灌区地下水水质现状 为了对灌区水质情况有更深入的了解，在研究过程中我们以杨凌、乾县、兴平、咸 阳为代表，进行深入研究。 首先在代表区域进行实地考察，通过实地考察了解当地的地理位置、地形地貌、人 民的生活习惯、和农民生活生产方式。更重要的是综合以上信息对研究区域进行划区， 确定水质分析采样点。经分析，确定了 27 个采样点，经采样、水质分析得出研究区域水 质表（见表 1） 。 表 1 代表地区水质表 地名 CODmnCr 硝态氮 岗上村0.990.0312.18 周城乡-庄里村0.890.022.98 乾县大杨乡0.790.0291.39 梁村镇1.30.0120.76 乾县长留乡0.690.0540.84 王居村0.690.0530.90 乾县阳洪镇屈家咱1.40.0442.84 礼泉裴寨乡0.590.0170.81 礼泉烽火镇1.10.0533.20 礼泉赵镇2.310.0812.39 礼泉燕峡镇0.890.0070.45 武功县观音堂乡1.810.0481.52 贞元镇西岭村1.810.0882.81 马庄镇-马庄村1.710.0720.99 马庄镇-东正洪村1.810.0193.33 双照镇-南寺照1.60.0782.69 - 13 - 续表 1 代表地区水质表 地名 CODmnCr 硝态氮 双照镇-白良村2.310.0531.68 南位镇-陈中村3.630.0711.93 南位镇-大南村0.280.0551.57 南寺镇-周便村0.990.0293.13 史德镇-北魏村1.60.0171.13 薛录镇-薛录村0.890.0511.65 姜村镇-田晁村2.310.0391.11 药道乡-皇甫村2.820.0713.18 周陵镇西石村0.890.0191.46 底张镇朱家寨村2.210.0241.63 武功镇-佘家乡0.790.0263.01 分析上面的水质表，按照水质分类(GB2004)规定，可对每个地方不同指标确定水质 类型，结果见下表。 表 2 水质分类表 地名 CODMnCr 硝态氮 岗上村 周城乡-庄里村 乾县大杨乡 梁村镇 乾县长留乡 王居村 乾县阳洪镇屈家咱 礼泉裴寨乡 礼泉烽火镇 礼泉赵镇 礼泉燕峡镇 武功县观音堂乡 - 14 - 续表 2 水质分类表 地名 CODMnCr 硝态氮 贞元镇西岭村 马庄镇-马庄村 马庄镇-东正洪村 双照镇-南寺照 双照镇-白良村 南位镇-陈中村 南位镇-大南村 南寺镇-周便村 史德镇-北魏村 薛录镇-薛录村 姜村镇-田晁村 药道乡-皇甫村 周陵镇西石村 底张镇朱家寨村 武功镇-佘家乡 经调查分析发现灌区地下水已受到相当严重的污染，有的的地区甚至有好几项指标 超标，已不能被直接饮用。我们所采样分析的几个地区都受到了不同程度的污染，其中 礼泉的烽火镇和赵镇、贞元镇西岭村、药道乡皇甫村等地区地下水污染最为严重，大部 分地区铬离子超标。由于人口的增加及生产方式的改变，使排入水体的污染物增加，增 加了水体的污染负荷，超过了水体的自身净化能力，使水体受到污染。现代工作的发展， 是重金属离子泛滥，重金属离子进入水体，严重污染水体，对人们的身体健康也有极大 的危害。由于地下水的污染，人们饮用了被污染的地下水，产生了很多地方性疾病，极 大地影响了人们的身体健康。 地下水水质演变规律 为了更全面更深入地了解研究区域地下水水质情况，我们必须了解研究区域的地下 水水质变化情况，得出研究区域的地下水水质演变规律。通过多方资料收集，我们得到 了咸阳地区 1983 年2009 年地下水动态资料，并对资料进行规律分析。选择 - 15 - 013、034、366、405 号井进行具体分析，下面是所选井 pH 值年际变化图。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19801985199019952000200520102015 年份 PH值 图 1 013 号井 pH 变化图 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19801985199019952000200520102015 年份 PH 图 2 034 号井 pH 变化图 - 16 - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19801985199019952000200520102015 年份 PH 图 3 366 号井 pH 变化图 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19801985199019952000200520102015 年份 PH 图 4 405 号井 pH 变化图 由上面几个代表井的 pH 值年际变化图可以看出 pH 值有逐年下降的趋势，但变化趋 势不是很明显。这可能与人民的生活方式和生产方式的改变有关，现代工作多产生酸性 污染物，另一方面大气污染使很多地区普降酸雨，使地区 pH 值下降。pH 值的另一个变 化情况，pH 值在前面几年变化波动很大，到后面就越平稳了。这主要是由于观测方法的 改进使观测更精确了。 下面是代表井矿化度年际变化情况。 - 17 - 0 200 400 600 800 1000 1200 19801985199019952000200520102015 年份 矿化度 图 5 013 号井矿化度变化图 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 19801985199019952000200520102015 年份 矿化度 图 6 034 号井矿化度变化图 - 18 - 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 19801985199019952000200520102015 年份 矿化度 图 7 366 号井矿化度变化图 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 19801985199019952000200520102015 年份 矿化度 图 8 405 号井矿化度变化图 由上面代表井矿化度年际变化图可以看出，矿化度的年际变化很大，很不稳定。说 明研究区域地下水水质动态变化较大，分析原因，大概可以归结为两点。首先是研究区 域环境变化比较大，这里所说的环境主要是社会环境，我国在改革开放的 30 年里发生了 巨大的变化，经济突飞猛进，综合国力显著增强，人民生活水平大步提高。但在这样的 改变情况下，环境污染也就随之而来了。另一方面，就是由于气候变化较大，导致水环 境也根着变化。 - 19 - 灌区农业污染物对地下水水质影响分析 经分析，发现灌区农业污染物对地下水影响因素众多，不同的地区不同的环境下它 的影响因素也是不一样的。下面就从化肥的使用、禽畜养殖、生活污水、地下水埋深、 蒸发作用、农田灌溉方式、地形地貌、社会经济等方面加以阐述。 3.1 化肥的使用化肥的使用 建国以来，我国化肥生产量和使用量都得到显著提高，大大地促进了我国农业生产 的发展。为粮食增产和农民增收打下了坚实的基础，但是随着化肥的使用量的增加，其 对农业生态环境的污染也日益显现出来，未被作物吸收利用的化肥通过雨水淋溶和地表 径流进入水体，造成水体的富营养化。因而化肥污染作为农业非点源的重要因素不可忽 视。 有研究称灌区 2010 年施用的化肥总量为 140 万 t。施入农田的化肥未被作物吸收的 部分会通过地表径流、渗透等方式流入到水体，造成水体的富养化。就总体而言，中国 氮肥当季利用率为 30%-35%，磷肥和钾肥分别为 10%-20%和 35%-50%。按化肥施用量的 50%的 损失率计算损失量，得到渭河流域每年化肥流失后污染环境的量为 70 万 t，这些未被利 用的农用化肥进入水体，就会成为农业污染源，并对农业生产环境造成严重污染，对水 体造成富营养化，威胁农业生产的可持续发展。 3.2 禽畜养殖禽畜养殖 研究表明，禽畜粪便中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等养分，同时也能供给作物 所需的钙、镁、硫等多种矿物质及微量元素，满足作物生长过程中对多种养分的需要。 但是大量的禽畜粪便就会对农业生态环境造成污染，甚至是严重污染。尤其是改革 开放以来，我国养殖业呈现专业化、集约化、规模化生产。产生的粪便在一定时空范围 内没有得到足够的处理，任意堆放，对大气、土壤和水资源造成严重污染。另一方面， 由于化肥的大量使用，农家肥施用量闲置起来，禽畜粪便也不能及时还田，堆放起来对 环境形成污染。动物的禽畜粪便污染可以通过排泄系数和排污系数来进行计算。动物的 粪尿排泄系数是指单个动物每天排出粪尿的数量，它与动物种类、品种、性别、生长期、 - 20 - 饲料甚至天气等诸多因素有关，但波动不会太大。排污系数是指污染源排放污染物的量。 灌区 2010 年大牲畜存栏数为 197.73 万头，猪存栏数为 515.06 万头，羊存栏数为 295.01 万只，家禽存栏数为 4905.91 万只。利用上述的数据和参数，根据排污系数进行 计算，计算得出灌区禽畜粪便污染的排放情况。禽畜粪便污染以 COD 和 TN 为主，分别为 69.8 万 t 和 16.4 万 t。 3.3 生活污水生活污水 灌区 2010 年共产生生活污染 68.25 万 t，其中污染物以 COD 排放为主，其排放量为 58.46 万 t，占总排放量的 85.65%；各城市的污染物排放以西安市排放最多，达到 22.7 万 t，占总排放量的 33.35%。大量的生活污水都是不经处理就排放入环境，虽然城市里 有对生活污水的集中处理机构，但大量的生活污水已超过了处理能力。 3.4 地下水埋深地下水埋深 地下水埋深是地下水的基本特征之一，能反映地下水的变化规律。下面是代表井 19822009 年间的地下水埋深值。 表 3 代表井埋深 埋深井号 年份013034366405 19825.591.7725.91 19835.461.2624.62 19845.003.410.9923.22 19855.363.711.2521.98 19866.263.88221.35 - 21 - 续表 3 代表井埋深 年份013034366405 19877.024.512.3721.17 19887.065.052.5921.15 19896.974.992.6121.18 19907.325.342.9321.17 19918.035.713.1920.76 19929.075.613.6420.73 199310.175.544.0921.00 199410.935.854.8620.94 199512.635.446.2721.37 199614.125.477.2122.21 199714.735.617.5322.85 199815.276.098.7524.02 199914.086.199.2924.55 200015.136.6510.0125.97 200115.857.1110.6727.51 200216.197.0411.3729.21 200316.846.2911.6629.99 200416.124.8411.0631.01 200516.505.5211.1530.73 200616.265.2611.8431.61 200715.4513.3411.435.26 200815.4513.3411.435.26 200915.2716.5911.9536.92 为了更直观地了解埋深的变化规律，根据上面的表画出下面的代表井埋深年际变化 - 22 - 图。 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 19801985199019952000200520102015 年份 埋深 图 9 013 号井埋深年际变化图 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 19801985199019952000200520102015 年份 埋深 图 10 034 号井埋深年际变化图 - 23 - 0 2 4 6 8 10 12 14 19801985199019952000200520102015 年份 埋深 图 11 366 号井埋深年际变化图 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 19801985199019952000200520102015 年份 埋深 图 12 405 号井埋深年际变化图 众观上面四图可以发现，埋深在逐渐增加，表明地下水水位一直在下降。由于近年 来地下水开采过度，使地下水水位下降，带来了一系列问题，地下水水