基于IsoSource模型的沿海流域硝酸盐氮溯源研究

过量的硝酸盐氮负荷在导致水质下降的同时,也会对流域生态和人类生产生活造成危害,尤其是在东南沿海地区,硝酸盐氮污染现状堪忧。因此,亟需对沿海流域开展氮污染调查,以阐明氮污染分布格局,识别主要污染来源并量化其贡献,进而保障流域水环境安全,促进沿海城市可持续发展。基于此,以东南地区沿海流域——白溪流域为例,结合2016—2020年长时序水质监测数据和硝酸盐氮氧稳定同位素溯源数据,采用IsoSource质量守恒模型,对氮污染分布格局和污染来源进行定量解析。结果表明:①该流域水体中的总氮主要以溶解性无机氮的形态存在。其中,总氮在2019年呈现整体偏高的态势。硝酸盐氮是干流水车国控断面和支流屠岙胡市控断面的主要氮污染形态。水车断面的总氮浓度范围为1.46~1.83 mg/L,屠岙胡断面的总氮浓度在2.12~2.36 mg/L之间。②流域硝酸盐氮污染主要来自流域内村庄排放的污水和粪便,其贡献率达到了44%;其次是土壤有机氮、大气沉降物、化学合成肥,贡献率分别为25%、16%、15%。③从减少氮污染物排放、提高作物氮吸收率、改进养殖策略和完善污水处理设施角度出发采取相关措施,可以有效缓解流域氮污染。另外,还需要全面落实最严格的水资源管理制度,进一步规范库区内各类水资源开发利用活动,继续做好对库区周边生产经营活动的监督管理,从而减少陆源污染物排放,更好地保护饮用水水源地。

不同土地利用单元汇水径流中氮的同位素特征及其转化途径解析

不同来源氮的δ^(15)N值域存在重叠,导致δ^(15)N溯源结果存在不确定性,因此对δ^(15)N溯源结果的校验具有重要意义.淮河入海水道具有明确的汇水分区及差异的土地利用方式,为δ^(15)N溯源结果验证提供了良好的研究场所.基于2017年枯、丰水期淮河入海水道水体δ^(15)N,δ^(18)O值域特征,结合汇水片区土地利用方式,甄别并校验了氮的主要来源;综合^(15)N,^(18)O分馏特征,探讨了氮的转化途径.结果表明:(1)运西高片和通榆低片农业区,农田退水分别通过古盐河及沿程汇流入河,其δ^(15)N-NO^-_3分别为6.4‰±0.4‰和7.9‰±0.8‰,验证了土壤氮δ^(15)N与理论值(0～8‰)的一致性;δ^(15)N-NH^+_4分别为8.4‰±9.0‰和23.5‰±7.6‰,表明NH^+_4来源于沿河生活污水.而两运夹城镇区,片区污水排放通道清安河δ^(15)N-NO^-_3和δ^(15)N-NH^+_4分别高达25.9‰和40.3‰,基本位于城镇污水δ^(15)N理论值(4‰～35‰).(2)运东高片城镇和农业混合区,区域汇水沿程入河,其δ^(15)N-NO^-_3为7.7‰～11.6‰,位于土壤氮和城镇污水δ^(15)N重叠区;而δ^(15)N-NH^+_4为17.9‰±7.3‰,显示了城镇污水δ^(15)N特征.(3)沿程取样点δ^(18)O-NO^-_3为3.5‰±5.1‰,位于硝化作用理论范围(-5‰～15‰),表明发生了持续的硝化过程;沿程δ^(15)N-NO^-_3和δ^(18)O-NO^-_3无同步富集,表明反硝化过程不显著.

长江下游典型城市江段有机氮磷识别及传输路径

采集长江下游典型城市江段干流、河汊以及入江涵闸口、支流汇入口共8个点位水样,基于高通量非靶向筛查技术,结合多元统计分析方法,分析目标江段水中有机氮磷污染物种类、来源和传输路径,结果表明:目标江段共识别出60种有机污染物,其中有机氮包括氨基甲磺酸、尿素、苯甲腈等11种,有机磷包括4-羟基苯基膦酸和硫代磷酸三甲酯2种,主要涉及医药、农药原辅料、个人护理品和材料制造原辅料.目标江段有机氮磷污染物存在3条传输路径:路径Ⅰ为有机氮叠加有机磷传输;路径Ⅱ以无机磷传输为主,也存在一定的有机氮传输;路径Ⅲ以有机氮传输为主,也存在一定的有机磷传输.目标江段有机氮磷污染物传输,主要受水文要素控制,与水流向基本一致.此外还存在上游来水汇入和区域内自身产生两个途径.

聊城市城郊浅层地下水硝酸盐污染特征与健康风险评估

运用氮、氧双同位素对聊城市城郊浅层地下水硝酸盐进行溯源,基于人类健康风险评估模型评估其健康风险。结果表明:研究区地下水中硝酸盐质量浓度在3.96 mg/L^38.9 mg/L之间,52%的监测点硝酸盐质量浓度超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)中Ⅲ类水质限值(20 mg/L);地下水硝酸盐主要来源于化肥中的NH+4,其次为化肥中的NO-3和土壤中N的矿化作用;成年男性、成年女性和未成年人的非致癌风险值均处于可接受风险水平,区域人群硝酸盐暴露风险的主要途径为饮用区域地下水。

聊城市城郊浅层地下水硝酸盐污染源解析

为准确探究聊城市城郊浅层地下水硝酸盐污染来源,通过分析聊城市城郊区域25个监测点地下水硝酸盐含量,运用氮、氧双同位素追溯地下水硝酸盐污染来源,运用物质平衡混合模型计算各种源的贡献率。结果表明:(1)聊城市城郊的地下水硝酸盐含量介于3.96~38.88mg/L,52%的监测点硝酸盐浓度超过《生活饮用水卫生标准》中Ⅲ类水20mg/L的上限值;(2)聊城市城郊地下水中δ15N-NO3-介于-11.3‰~3.9‰之间,δ18O值介于-5.2‰~25.8‰之间,表明地下水硝酸盐污染与农业施肥密切相关,其主要来源为化肥中的NH4+和NO3-,其次为土壤中N的矿化作用;(3)通过物质平衡混合模型计算,化肥中的NH4+对硝酸盐污染的贡献率为82%,化肥中的NO3-贡献率为12%,土壤中N矿化作用贡献率为5%;(4)建议加强区域的的化肥施用管理和市政自来水管道建设,区域居民选择饮用市政供水。

太湖西部河湖氮污染物来源及转化途径分析

通过2014年枯水、丰水两期监测,综合分析了太湖西部入湖河流与湖区水体及其沉积物的无机氮形态与同位素特征,并利用δ^(15)N识别了太湖西部上游区氮污染来源及转化途径的生物化学作用机制.结果表明:NO_3^--N与NH_4^+-N为研究区域入湖河流无机氮的主要形态,而NO_3^--N为西部湖区水体无机氮的主要形态;δ^(15)N-NO_3^-的数值范围揭示了西部入湖河流在枯水季NO_3^--N主要来源于农用化肥,有少量矿化土壤有机氮,而丰水季则以生活污水为主,有少量矿化土壤有机氮及农用化肥;δ^(15)N-NH_4^+的数值范围说明了生活污水是河流水体NH_4^+-N的主要来源;通过水体及沉积物样品NO_3^--N、NH_4^+-N、δ^(15)N-NO_3^-、δ^(15)N-NH_4^+的协同分析可知,湖区氮的赋存形态主要受湖区水体硝化作用及沉积物内反硝化作用的影响.