학술논문

Factors controlling nitrate concentration in space and time in wells distributed along an aquifer/river interface (Káraný, Czechia)
Document Type
Original Paper
Source
Hydrogeology Journal: Official Journal of the International Association of Hydrogeologists. 27(1):195-210
Subject
Contamination
Groundwater monitoring
Groundwater/surface-water relations
Nitrate
Unconsolidated sediments
Language
English
ISSN
1431-2174
1435-0157
Abstract
Résumé: Les nitrates sont essentiels à la productivité agricole, mais ils constituent également un des contaminants les plus répandus dans les eaux des pays développés. Le système de filtration sur berges (RBF) de Káraný (République Tchèque), comprenant près de 500 puits régulièrement distribués sur 22 km le long d’un interface aquifère-rivière, constitue un site expérimental unique où les effets négatifs de l’agriculture intensive sur l’eau souterraine peuvent être suivis à partir de chroniques de concentration en nitrates sur plus de 50 ans. Le contrôle principal des concentrations en nitrates dans le système RBF est. constitué par le mélange entre la composante eau de la rivière (pauvre en nitrates) et la recharge locale ayant des concentrations en nitrates allant de 100 à 250 mg/L. Le mélange est. essentiellement contrôlé par l’intensité des pluies efficaces. Les augmentations des concentrations en nitrates sont causées par la propagation rapide d’une onde de pression hydraulique pendant les périodes de fortes recharges vers les zones d’exutoire. Inversement, pendant les périodes sèches, la fraction d’eau de la rivière dilue les nitrates dans les puits. Les valeurs en nitrates les plus faibles se rencontrent en amont des déversoirs construits sur la rivière ainsi que dans les zones où l’aquifère alluvial est. partiellement alimenté par des eaux souterraines plus anciennes et/ou des eaux dénitrifiées issues de zones plus profondes de l’aquifère gréseux sous-jacent. Des concentrations élevées en nitrates se trouvent dans les puits où la faible épaisseur saturée de l’aquifère alluvial limite l’apport d’eau de la rivière. Cette étude montre que les facteurs impactant les concentrations en nitrates dans la nappe alluviale sont nombreux et qu’un échantillonnage sur le long-terme est. nécessaire pour distinguer les fluctuations causées par des variations de l’intensité de la recharge des tendances décennales contrôlées par les apports de fertilisants et le temps de retard lié au transfert des nitrates dans l’aquifère.
Resumen: El nitrato es necesario para la productividad agrícola, pero también es uno de los contaminantes más comunes del agua en los países desarrollados. Los sistemas de filtración de ribera (RBF) en Káraný (República Checa), con casi 500 pozos distribuidos regularmente a lo largo de 22 km de la interfaz acuífero aluvial/río, presentan un laboratorio de campo único donde se pueden rastrear los efectos adversos de la agricultura intensiva en aguas subterráneas desde >50 años de registros de concentración de nitratos. El mayor control sobre las concentraciones de nitratos en los sistemas RBF ha sido la mezcla del componente de agua del río (bajo en nitratos) con la recarga local, que tiene un contenido de nitrato de 100–250 mg/L. La mezcla se controla principalmente por la intensidad de la precipitación efectiva. Los aumentos en la concentración de nitrato son causados por la propagación rápida del pulso hidráulico durante los períodos de alta recarga a las áreas de descarga. Por el contrario, durante los períodos secos, la fracción de agua del río diluye el nitrato en los pozos. El contenido más bajo de nitratos se produce por encima de los vertederos en el río, así como en aquellas áreas donde el acuífero aluvial es parcialmente alimentado por agua subterránea más vieja y/o desnitrificada de las zonas más profundas del acuífero de la arenisca subyacente. Las altas concentraciones de nitratos se producen en pozos donde el bajo espesor saturado del acuífero aluvial limita la entrada de agua del río. Este estudio muestra que los factores que afectan las concentraciones de nitrato en el aluvión son numerosos y que es necesario un muestreo a largo plazo para distinguir las oscilaciones causadas por la variabilidad en la intensidad de recarga de las tendencias de una década controladas por la carga de fertilizantes y el tiempo de retardo de los nitratos en el acuífero.
摘要: 硝酸盐是农业生产中不可缺少的,但也是发达国家最常见水污染物之一。(捷克)Káraný地区的河岸入渗系统呈现了独特的野外实验室,在这里沿22 km冲积层含水层/河流界面均匀分布着近500口水井,密集的农业活动对地下水的负面影响可通过>50年的硝酸盐含量记录追溯。对河岸入渗系统中硝酸盐含量最大的控制作用就是河水成分 (硝酸盐含量低)与硝酸盐含量高达100-250 mg/L的当地补给的混合。混合主要受有效降水强度的控制。硝酸盐含量的增加是由高补给期的快速水力脉冲传播到排泄区引起的。相比之下,在干旱期,河水稀释水井中的硝酸盐。在河流围堰之上,以及冲积含水层部分受下伏砂岩含水层深部较老的水及/或脱氮地下水补给的这些地区,硝酸盐含量最低。在冲积含水层饱和厚度很小限制河水流入的地方的水井中,硝酸盐含量很高。本研究显示,影响冲积层硝酸盐含量的因素众多,长期采样必不可少,可以通过含水层中化肥载荷量和硝酸盐滞后时间控制的十年长的趋势区别补给强度变化引起的振荡。
Resumo: Nitrato é necessário para a produtividade agrícola, mas é também um dos contaminantes mais comum das águas em países desenvolvidos. Os sistemas de filtração em margem (FM) em Káraný (República Checa), com aproximadamente 500 poços regularmente distribuídos ao longo dos 22 km da interface aluvionar rio/aquífero, apresenta um único laboratório de campo onde os efeitos adversos da agricultura intensiva nas águas subterrâneas podem ser detectados a partir de mais de 50 anos de registros de concentração de nitrato. O maior controle sobre as concentrações de nitrato nos sistemas de FM tem sido a mistura das águas do rio (baixa concentração de nitrato) com a recarga local, a qual contém uma concentração de nitrato de 100–250 mg/L. A mistura é principalmente controlada pela intensidade da precipitação efetiva. Aumentos na concentração de nitrato são causadas pela rápida propagação de impulsos hidráulicos durante os períodos de elevada recarga para as zonas de descarga. Por outro lado, durante os períodos secos, a fração de água do rio dilui o nitrato em poços. A mais baixa concentração de nitrato ocorre acima dos açudes no rio, assim como nas áreas onde o aquífero aluvionar é parcialmente alimentado por águas subterrâneas mais antigas ou desnitrificadas de zonas mais profundas de aquífero em arenito sotoposto. Este estudo mostra que fatores que afetam as concentrações de nitrato no aluvião são diversas, e que uma amostragem de longo prazo é necessária para distinguir as oscilações causadas pela variabilidade da intensidade de recarga das tendências decenais controladas pela carga de fertilizantes e atraso no nitrato do aquífero.