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地下水是我国主要的饮用水源，与人类健康密切相关。但近年来，由于各种人为因素和自然因素等影响，地下水污染日益严重，因此准确地估计地下水中污染物质的变化特征对于满足人类生存、生活、生产和发展等需求具有重要意义。浅层地下水中铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)等监测数据不仅在时间动态上具有相关性，在空间分布方面也具有相关性。这些数据和变量同时在时空域中具有一定的随机性和结构性，因此有必要将地统计学中三维Kriging方法延伸到时间-空间域，对未知点的数值进行准确估计，并同时分析空间分布特征和时间分布特征。本文以以地质统计学中的三维Kriging方法为研究手段，分析了亚热带典型农业小流域浅层地下水水质污染的三维时空结构与分布特征，主要结论如下: (1)在地统计学理论基础上，将空间域的三维Kriging方法成功地延展到时空域中，为地下水水质评价与预测提供了一种新的思路。 (2)以金井流域浅层地下水为研究对象，分析了2011年金井流域浅层地下水的NH4+-N、NO3--N、TN和TP的污染状况。从时空自相关性来看，NH4+-N，NO3--N和TP呈现强相关性，而TN呈现中等相关性。从全年全流域整体情况来看，金井流域浅层地下水污染主要以NH4+-N为主，其次是TP和TN，而NO3--N的污染最轻，其超标率分别为20.05％，5.98％，5.07％和1.46％。从时间域来看，4月到10月期间浅层地下水中N主要以NH4+-N的形式存在，而1月到3月以及11月到12月期间浅层地下水中N主要以NO3--N的形式存在。从空间域来看，地下水污染主要出现在水田和茶园等施肥量较多的地方。 (3)本研究的结果表明，实时掌握被污染区域的状况对保证公众健康和保持流域可持续发展具有重要意义。 本研究的主要创新点在于以实例验证了三维Kriging方法在时空域的预测功能，从目前来看这方面的应用研究尚未看到报道。引入地统计学中三维Kriging方法，得到比较符合实际的污染物质时间与空间分布图，能够节省人力物力，对准确描述地下水污染状况具有积极意义。