层状包气带“三氮”污染物迁移转化原位实验研究

探究包气带氮污染物迁移转化规律对地下水“三氮”污染防控具有重要意义。由于包气带水分及溶质运移高度非线性且土壤层状界面动力学过程复杂,包气带岩性结构对氮元素迁移转化的作用机制是亟待破解难题之一。文章通过双环原位入渗实验,开展了“上细下粗”型包气带岩性结构对“三氮”污染物迁移转化影响的研究。双环内氨氮溶液质量浓度为85 mg·L^(−1)(以N计),入渗过程中利用EC-5土壤含水率仪实时监测土壤含水率变化,定期从预留取样孔(井)采集土壤与地下水样品,密封冷藏运送至实验室检测。结果表明,(1)“三氮”污染物在层状包气带垂向分布具有明显的分层特征。氨氮主要聚集在包气带上部0—355 cm之间,平均质量分数为0.66 mg·kg^(−1);亚硝酸盐氮主要聚集在包气带中部250—400 cm之间,平均质量分数为1.55 mg·kg^(−1);硝酸盐氮主要聚集在包气带上部0—35 cm之间,平均质量分数为26.69 mg·kg^(−1)。(2)“上细下粗”型岩性结构形成的毛细壁垒效应对氨氮和硝酸盐氮皆具阻滞作用。氨氮、硝酸盐氮污染物分别减少97.37%和40.65%。(3)层状包气带结构对硝化作用的影响是造成亚硝酸盐氮与硝酸盐氮出现聚集的主要原因。该研究查明了层状包气带中氮污染物迁移转化规律,为氮元素通过“上细下粗”型包气带污染地下水的防控提供了重要的实验依据。