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利用氮氧同位素示踪技术解析巢湖支流店埠河硝酸盐污染源

2017-05-07王允青王道中吕国安郭熙盛

水利学报 2017年10期

王 静,叶 寅,王允青 ,王道中 ,吕国安,郭熙盛

(1.安徽省农业科学院 土壤肥料研究所,安徽 合肥 230031;2.华中农业大学 资源与环境学院,湖北 武汉 430070;3.安徽省养分循环与资源环境省级实验室,安徽 合肥 230031)

1 研究背景

河流在陆地表层系统的氮(N)循环中起着重要作用,随着人为氮素排放的增加,世界范围内多数河流的硝酸盐(NO3-)浓度明显增加[1-2],NO3-是进入水环境中无机氮的主要成分,可被生物迅速利用[3]。水体中NO3-污染可导致水体富营养化并严重威胁饮用水安全。目前,水体NO3-污染已成为全球面临的主要水环境问题之一[4-5]。

厘清水体NO3-污染的来源,是减少甚至阻断人为氮输入到水生生态系统的前提[6]。传统水化学方法是利用各种污染源的排放数据、NO3-浓度及其他离子浓度特征来分析水体NO3-的来源[7-8]。然而,由于流域内的NO3-有多种来源(化肥与粪肥、大气氮沉降、生产和生活污水、土壤有机氮等)[4],不同污染源受到迁移转化过程中多种因素(地形、水文条件、处理工艺、降水等)的影响,尤其是非点源污染具有的分散性、隐蔽性、随机性、不易监测和难以量化等特征[9],使得研究结果存在许多不确定性的因素。随着技术的进步,水体NO3-的氮氧同位素联合测定成为可能,其在识别水体NO3-的来源及迁移转化过程显示出较强的优越性。研究人员根据不同NO3-污染来源的氮氧同位素特征值的差异性原理,成功地对水体中的NO3-进行了源解析[10]。如:Johannsen等[11]对德国5条河流的研究发现,秋季和冬季水体NO3-含量高,水体NO3-的δ15N值为8.2‰~11.3‰,δ18O值为0.4‰~2.2‰,来源主要是土壤氮的硝化作用、生活污水和有机肥;……

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