Relationship between nitrate amount in groundwater and natural factors

Abstract

In Lithuania almost the whole drinking water is derived from groundwater sources. The concept of ground@water vulnerability is based on an assumption that a physical environment may provide some degree of protection to groundwater against human impact.The earth materials may act as natural filters to screen out some contaminants. Groundwater vulnerability depends on the natural characteristics of a site and relates to the pathways and rate of downward movement of pollutants. Pollutant migration through the soil zone depends just on the depth of waterlogging, texture, organic matter content, quantity of precipitation.. Pollutants accumulating in shallow groundwater in the Lithuanian area are, first of all, nitrates and organic matter. Regularities of groundwater chemistry can be determined only after investigation into the processes of their formation. That is why we need to find out the main factors of nitrate concentrations in groundwater. Investigation took place in Karkiškes object of Educational Farm of Lithuanian University of Agriculture in 1997–2002. Also, the data from publications were used. The regime of groundwater level and the quantity of nitrates in it was an object of the investigation. The objective of the thesis is to estimate correlation between nitrate concentrations in groundwater and natural factors, such as textural composition of the soil, the quantity of clay and humus particles in the soil, the depth up to the groundwater level, the depth of a restrictive layer and annual precipitation amount. The correlation analysis was used to determine relationship among these factors. The investigation shows that the concentration of nitrogen in groundwater and nitrate leaching are under the influence of humus and clay particles in the soil. It also shows that, when the content of clay particles in the soil increases, nitrogen leaching decreases. Relationship between nitrate content in groundwater and its level from the soil surface, precipitation amount were identified by the investigation. The obtained relationship is close enough, and the correlation coefficients are high (0,86–0,98).

Nitratų kiekio gruntiniame vandenyje priklausomybė nuo gamtinių veiksnių

Santrauka. Požeminius vandenis su aplinka sieja aeracijos zona. Per ją įsifiltruoja krituliai, papildantys požeminio vandens išteklius, per ją iš žemės paviršiaus į gruntinį vandeningąjį sluoksnį patenka ir įvairūs teršalai. Tik nuo jos storio ir laidumo priklauso, kokios medžiagos ir kada pasieks požeminius vandenis. Gruntiniai vandenys, esantys tarp paviršinių ir tarpsluoksninių, padeda sulaikyti ir transformuoti teršalus. Gruntinio vandens cheminės sudėties kitimas yra sudėtingas procesas ir priklauso nuo įvairių veiksnių. Vertinant vandens kokybę, pagrindinis rodiklis yra nitratų koncentracija gruntiniame vandenyje ir bendrojo azoto koncentracija paviršiniame vandenyje. Dėl to reikia nustatyti, nuo ko daugiausiai priklauso nitratų koncentracijos gruntiniame vandenyje. Tyrimai atlikti 1997–2002 m. Lietuvos žemės ūkio universiteto mokomojo ūkio Karkiškių objekte bei remtasi mokslinėje literatūroje skelbiamais duomenimis. Buvo tiriamas gruntinio vandens lygio režimas ir nitratų kiekis. Darbo tikslas ‐ nustatyti nitratų koncentracijos gruntiniame vandenyje ir gamtinių veiksnių: granuliometrinės dirvožemio sudėties, molio dalelių bei humuso kiekio dirvožemyje, gylio iki gruntinio vandens lygio, vandensparos gylio bei iškritusių per metus kritulių kiekio – sąsajas. Šių veiksniu sąveikai nustatyti taikyta koreliacinė analizė. Gruntinio vandens cheminė sudėtis, kartu ir jo kokybė, labiausiai priklauso nuo gruntų, kuriuose jis susikaupęs. Kaip parodė mūsų atlikti tyrimai, azoto koncentracijai gruntiniame vandenyje, kartu ir kiek nitratinio azoto išplaunama, įtakos turi humuso bei molio dalelių kiekis dirvožemyje. Humuso kiekio įtaka šiuo atžvilgiu priklauso ir nuo auginamų kultūrų. Lizimetriniai tyrimai rodo, kad didėjant molio dalelių kiekiui, azoto išplaunama mažiau. Tyrimais nustatytos gruntinio vandens slūgsojimo gylio, iškritusių kritulių kiekio ir nitratų koncentracijos gruntiniame vandenyje priklausomybės. Sąsajos pakankamai akivaizdžios, koreliacijos koeficientai dideli (0,86–0,98).

Reikšminiai žodžiai: gruntinis vanduo, tarša, nitratai, gamtiniai veiksniai, krituliai, humusas, vandens kokybė, vandenspara.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : groundwater, pollution, nitrate, natural factors, precipitation, humus, quality of water, impervious layer