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在全球范围内,随着世界人口及其对农副产品需求的剧增,农业面源污染日益威胁着人类赖以生存的水资源,并逐步成为水污染治理的重中之重。我国农业面源污染对地表水和地下水污染严重,在农业集约化程度高、氮肥用量大的北京、天津、河北、山东等省市区,已经成为地下水硝酸盐污染的重要原因。由农业面源污染引起的地下水硝酸盐污染对我国上亿人口的饮水安全和健康已造成威胁。因此,研究地下水硝酸盐污染及其健康风险具有重要的意义。
本论文以农业集约化程度较高的河北南部平原作为研究区,揭示地下水中硝酸盐含量的时空变化规律,分析影响其分布规律的多种因素,运用健康风险评价方法,探讨该区地下水硝酸盐污染的健康风险,取得的主要研究进展如下:
1.空间分布上,平原西部地区硝酸盐含量较高,超过国际规定的地下水中硝酸盐含量标准10mg/L,而东部地区相对较低;季节变化上,夏季地下水中硝酸盐含量较冬季低,可能与该区夏季降雨量多有关;从年际变化看,近几年地下水中硝酸盐含量比1995年的含量有所增加,超标比例也在增加。
2.收集了大量影响地下水中硝酸盐含量的自然和人文因素数据,辨析降雨量、土壤理化性质、水文地质特征、地下水埋深、氮排放和土地利用方式对地下水硝酸盐含量时空分布规律的影响程度,揭示出人为氮排放是影响地下水硝酸盐含量的主要因素,但不是唯一因素,还受到土壤理化性质、地下水埋深等因素的影响。
3.选取主要影响地下水中硝酸盐含量的因子—地下水埋深、土壤中粗砂含量、土壤中有机质含量、氮排放量,用BP神经网络方法并结合GIS模拟了相应区域地下水硝酸盐含量,发现在氮排放量减少20%条件下,地下水中硝酸盐超标率降低,可为治理地下水硝酸盐污染提供科学依据。该方法可为研究大区域长时期的地下水中硝酸盐含量的时空变化规律提供新的途径。
4.探讨了地下水硝酸盐污染物引起的健康风险,分析了农业面源污染通过地下水硝酸盐污染对人体的危害程度,从而为环境风险管理提供科学依据。由于国际上对硝酸盐与成人健康之间的剂量—效应关系还没有确切的定论,本文仅评估了地下水中硝酸盐含量对婴儿健康造成的风险。从整体看,目前河北南部平原地下水中硝酸盐污染尚未对婴儿健康造成很大威胁。但是,如果该区域氮排放量继续增加,将会对婴儿健康造成危害。