基于稳定同位素模型解析农业污染河流氮源

采用水质监测技术和稳定氮同位素示踪技术对社渎港中游地区进行氮污染特征和污染源解析。在定性描述的基础上结合稳定同位素模型(SIAR),对各硝酸盐污染源的贡献率进行定量计算并进行了后验概率分布检验。结果表明:(1)在枯水期TN较高,平均为5.34mg/L,农业生产集中区TN污染最严重。(2)硝酸盐污染主要来源包括生活污水和粪肥、化学肥料及土壤氮。其中,生活污水和粪肥对硝酸盐的贡献率最高,平均为45%;化学肥料次之,贡献率平均为31%;土壤氮的贡献率平均为24%。

碳氮同位素结合稳定同位素模型解析沉积土壤碳源

【目的】研究辽西褐土丘陵区典型小流域不同土地利用方式下经侵蚀沉积过程沉积土壤碳来源,为合理调控小流域土壤侵蚀造成的土壤碳流失提供科学参考。【方法】通过对辽西丘陵沟壑区小流域野外取样,研究小流域沉积土壤碳的来源并量化其贡献。通过GIS结合GPS技术对小流域4种不同土地利用类型(耕地、林地、草地、沟渠)表层土壤及小流域拦沙坝3个位点(S1坝前、S2坝中、S3坝后)0-100 cm土壤剖面进行取样,结合碳、氮同位素混合模型对沉积土壤碳源进行解析。【结果】利用^(13)C和^(15)N同位素特征及其元素组成(土壤有机碳和全氮)对辽西丘陵沟壑区侵蚀沉积物土壤有机碳进行了定性和定量鉴定。辽西丘陵沟壑区小流域沉积物中有机碳主要来源为耕地,其次是沟渠、草地和林地。耕地贡献平均为58.75%,沟渠25.49%,草地6.49%,林地9.2%。【结论】碳氮稳定性同位素模型作为一种重要的"指纹"工具可以成功应用于辽西丘陵沟壑区小流域沉积土壤碳来源定性及定量的分析。研究成果可以为受水力侵蚀的小流域的土壤保护和养分流失控制以及维持生态系统的可持续性提供理论参考。

稳定同位素混合模型揭示的长江下游新石器时代人群摄食策略

长江下游地区是稻作农业的主要起源地之一。然而,水稻对长江下游新石器时代人群饮食的贡献程度仍不清晰。稳定同位素混合模型能够量化揭示长江下游地区史前人群的摄食策略。系统收集长江下游地区已发表的人骨、动物骨和植物稳定碳氮同位素数据,基于稳定同位素混合模型,对长江下游地区新石器时代人群的摄食策略进行研究。结果发现:距今7.0—5.3 ka长江下游地区人群可能摄食多种动植物资源,该时期水稻对人类饮食的贡献与其他植物资源基本相当。距今5.3—4.3 ka,水稻已超过其他动植物资源,成为美人地遗址人群的主要食物资源。研究揭示了长江下游新石器时代文明化进程与稻作农业发展具有同步性,狩猎采集经济则为该区域文明化进程起到基础支撑作用。

稳定同位素模型解析大气氨来源的参数敏感性

氨(NH3)是大气霾污染和过量氮沉降的关键前体物,准确厘清其来源是制定NH3减排策略的科学基础.稳定同位素模型(SIAR)在NH3溯源研究中展现出巨大潜力,其解析结果的可靠性与NH3排放源的氮同位素指纹谱(δ15N-NH3)密切相关.本研究基于2013年1月北京霾污染期间的同位素观测资料,使用SIAR评估了3个重要源谱参数(源的数量、源的δ15N-NH3特征值及其标准差)对NH3源解析的影响.结果表明,农业源的贡献率对源谱δ15N-NH3特征值的变化最敏感,其次为化石燃烧源,氨逃逸源的敏感性最低.农业源δ15N-NH3标准差的改变仅造成农业源贡献率变化约4%,但其特征值的改变却造成农业源贡献率20%的变化.相比之下,将农业源拆分为化肥挥发和畜牧养殖源后,解析结果并未显著增加农业源的总贡献,即"非农业源"仍然是2013年初北京霾污染期间NH3的重要来源.考虑到农业源的贡献率对SIAR模型参数改变的响应最为敏感,且不同类型的农业源δ15N-NH3差异较大,未来需要针对农业源δ15N-NH3的时空变化规律及影响因素开展深入研究,以此来降低同位素源解析模型的不确定性.

氮氧同位素联合稳定同位素模型解析水源地氮源

找出作为优质水源地的水库氮的来源对控制其富营养化问题非常重要.本研究选取杭嘉湖地区的4个水库(青山水库、对河口水库、四岭水库和里畈水库),利用氮、氧同位素技术结合稳定同位素模型(stable isotope analysis in R,SIAR),对水库的硝酸盐(NO_3^-)来源进行了识别并计算了各污染源的贡献率.结果表明,4个水库中存在严重的氮污染,以硝酸盐为主,受人类活动干扰较大的青山水库,污染严重.4个水库86%以上的δ^(18)O值小于10‰,93%样品的δ^(15)N/δ^(18)O值小于1.3,说明水库中硝化反应明显而反硝化作用不显著.4个水库硝酸盐的主要来源是化学肥料和土壤氮,两者的贡献率为75%~82%,种植业面源污染给水源地水库带来的氮污染已非常严重;青山水库硝酸盐的来源还包括贡献率为25%的生活污水及粪肥、贡献率为7%的降水和贡献率为6%的工业废水,说明在人类活动强度大的区域生活污水及粪肥的污染也不可忽视;对河口水库、四岭水库和里畈水库硝酸盐的来源还包括降水,其贡献率分别为21%、24%和15%,可见在人为干扰较少的地区,降水对于水体硝酸盐的影响也不可忽略.

基于氮氧同位素的北洛河流域硝酸盐来源及其空间分布解析

北洛河流经生态脆弱的黄土高原,是该地区的重要水源。随着经济的快速发展,工业和农业活动的增加,北洛河水体氮污染情况加剧,造成流域水质恶化,多个功能区不达标。因此,通过水化学方法和氮氧同位素技术,结合稳定同位素分析(SIAR)模型,对北洛河流域的污染状况、硝酸盐来源及其空间分布进行解析。结果表明,北洛河整体氮污染严重,总氮(TN)为1.70~43.40 mg/L,大部分采样点超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类水标准限值(2 mg/L),无机氮以硝酸盐氮为主;水体硝酸盐迁移转化过程中氨挥发、硝化、反硝化作用均较弱,人类活动排放的污水以及土壤侵蚀产生的氮污染是北洛河硝酸盐主要来源;不同硝酸盐来源贡献率表现为污水及粪肥(约61%)>氮肥(约15%)>土壤有机氮(约14%)>大气沉降(约9%),上游土壤有机氮贡献较大,随着城镇化率及交通排放活性氮的增加,下游大气沉降贡献相对上中游增强。研究结果为北洛河氮污染来源控制和水体环境治理提供了科学依据。

用稳定同位素方法估算大型浅水湖泊蒸发量——以太湖为例

湖泊蒸发量的准确估算对于水文学、气象学和湖泊学等研究有重要的意义.基于2013-2015年太湖水量收支资料、气象观测数据和稳定同位素观测资料,采用稳定同位素质量守恒模型、水量平衡法和Priestley-Taylor模型估算太湖蒸发量,分析太湖蒸发量的季节变化和年际变化特征,并以Priestley-Taylor模型结果为参考值,评价水量平衡法和同位素质量守恒方程的计算精度.结果表明:5-9月太湖蒸发量较高,冬季最低.2013-2015年太湖年总蒸发量分别为1069、894和935 mm,蒸发量的年际变化受到天气条件的影响.2013年12月2014年11月期间,用Priestley-Taylor模型计算的湖泊蒸发量为885 mm;同位素质量守恒模型的估算结果较一致,为893 mm;而水量平衡方程的估算结果明显偏高,为1247 mm.

20世纪南极菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱比例变化的同位素混合模型比较分析

稳定同位素比值分析已成功用于示踪动物的食物来源研究,近年来已发展了多个同位素混合模型用于计算混合物中多来源物质的组成比例。本文以过去百年来南极菲尔德斯半岛南极毛皮海豹(Arctocephalus gazella)毛发的C、N同位素数据为基础,运用同位素混合模型中的欧几里得距离法、线性模型和贝叶斯模型进行计算、分析和比较,得到毛皮海豹食谱中南极磷虾(Euphausia superb)、南极电灯鱼(Electrona antarctica)和尼氏裸灯鱼(Gymnoscopelus nicholsi)所占比例随时间的变化趋势。各模型计算得出的结果可分为两组,分别是欧几里得距离法公式(1)和(2)的结果,表现为近百年来毛皮海豹食谱中Euphausia superb比例与其毛发稳定N同位素比值呈同步上升的趋势;第二组为欧几里得距离法公式(3)、线性模型和贝叶斯模型的结果,Euphausia superb比例与毛皮海豹毛稳定N同位素比值呈反相关关系。综合对比研究区域气候、海冰环境变化背景和已有的南极磷虾种群密度调查资料分析,第二组模型结果与实际情况较为相符,可用于讨论食物比例的时间变化趋势。近百年来,菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱中Euphausia superb的比例显著下降,很可能是由于区域气候快速变暖和海冰的消退造成的。本文的计算结果指示西南极半岛气候变暖已显著影响到区域海洋食物链变化。

稳定同位素在固沙植被水分来源识别中的应用研究进展

稳定性同位素是天然示踪剂,在研究植物水分溯源、植物的生长和分布、水分的可利用程度等方面具有独特优势。为了更好地促进稳定性同位素在沙区植物研究中的应用,介绍了应用稳定性同位素技术在研究固沙植被水分来源识别中的应用研究进展,梳理了沙区植被水分利用的来源状况,分析了各种植物水分利用模型的优缺点,提出了不同时期不同生态条件下固沙植物具有不同的水分利用策略和效率,以及固沙植物对水源的利用研究待加强的方向,以期能为国内沙区植物水分利用研究提供参考。

哈尼稻田水体硝酸盐氮、氧同位素特征及硝酸盐来源解析

[目的]本文旨在揭示哈尼稻田典型“四素同构”系统内现有水肥利用背景下的水体硝酸盐氮素来源及迁移转化规律。[方法]测定小寨片区5月和10月不同位置水体的硝酸盐δ^(15)N、δ^(18)O值,利用稳定同位素分析模型(SIAR)进行硝酸盐的氮源贡献率计算。[结果]哈尼稻田系统内不同水体、不同位置的硝酸盐δ^(15)N、δ^(18)O差异极显著,各水体以硝化作用为主;随着海拔降低,主要的稻田区田面水硝酸盐δ^(15)N呈下降趋势,土壤水呈增加趋势,边渠水和河流水变化更为复杂。利用SIAR模型解析得到硝酸盐源贡献率分别为:化学肥料7.1%~26.7%,生活污水+粪肥17.7%~29.7%,土壤氮素25.5%~36.7%,大气降水20.1%~37.4%。森林出水硝酸盐源主要是大气降水和土壤氮素,田面水硝酸盐源在施肥期主要是化学肥料和生活污水+粪肥,收割期主要是土壤氮素和大气降水;土壤水硝酸盐源在施肥期和收割期主要是土壤氮素及生活污水+粪肥;下游河流水硝酸盐源主要是土壤氮素,而在5月化学肥料也是其主要来源。[结论]施加生活污水+粪肥导致哈尼稻田内水体硝酸盐δ^(15)N增高,发生向下游河流的迁移,但是更多富集在土壤中;化学肥料是哈尼稻田向下游河流迁移的主要硝酸盐源,10月比5月的硝酸盐输移量相对减少,哈尼稻田表现出硝酸盐源和汇的双重特点。

丹江口水库淅川库区大气硝酸盐干沉降特征及源解析

以丹江口水库淅川库区为研究区,于2021年1~12月设置5个监测点进行干沉降样品采集,分析了样品中硝酸盐浓度、通量及其氮氧同位素,基于稳定同位素模型(SIAR)量化了硝酸盐的主要来源.结果表明,库区干沉降中硝酸盐月均浓度为0.16mg/L,全年硝酸盐干沉降通量为2.49kg/(hm^(2)·a),δ15N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)月均值分别为(+0.17±4.10)‰、(+56.6±9.18)‰.干沉降中硝酸盐浓度、沉降通量和氮氧同位素的季节性差异显著,秋冬季节的硝酸盐浓度和沉降通量均高于春夏季节,主要与寒冷季节化石源排放量增加、大气边界层稳定性增强以及气粒转化平衡趋于颗粒态硝酸盐生成有关;冬季最高的δ15N-NO_(3)^(-)与冬季燃煤取暖和低温导致的氮同位素平衡分馏效应增加有关,夏季最低的δ^(18)O-NO_(3)^(-)则与NO_(2)+·OH途径形成硝酸盐占主导有关.SIAR分析结果发现,库区干沉降中硝酸盐主要来自化石源(交通排放及煤燃烧),贡献率为69.3%,其中交通排放源和煤燃烧源贡献率分别为51.1%和18.2%.冬季化石源的贡献率最高(72.0%),其中70.4%来源于交通排放.进一步证实交通排放和冬季燃煤取暖是影响库区干沉降中硝酸盐的主要因素,控制交通移动源污染排放和煤燃烧是今后减少大气中硝酸盐的重要举措.此外,较为稳定的生物质燃烧源对硝酸盐的贡献率表明外源输入也是库区硝酸盐干沉降中的重要来源.

飞云江水系氮磷污染及硝酸盐氮来源解析

采集了飞云江水系干流和支流水样,分析了流域内不同区域水体的氮磷浓度,并通过Mix SIAR稳定同位素模型,解析了飞云江流域不同区域硝酸盐氮来源及其贡献。结果显示:(1)飞云江水系总氮为0.76~5.71 mg/L,从上游至下游浓度整体升高;总磷为0.01~4.83 mg/L,上中游低、下游高。(2)飞云江水系15 N自然丰度(δ^(15)N)和18 O自然丰度(δ^(18)O)分别为3‰~8‰、-7‰~0,土壤有机氮、污水和粪便是飞云江水系硝酸盐氮的主要来源,其中水体通过硝化作用进行氮转化过程,不存在反硝化作用。(3)飞云江水系中大气沉降、化肥和降水中氨氮、土壤有机氮、污水和粪便这4个污染源的贡献率分别为6.6%~25.4%、7.4%~29.2%、23.1%~56.1%、22.3%~40.8%。

太行山前倾斜平原地下水硫酸盐来源解析

济源地下水中硫酸盐(SO_(4)^(2-))含量持续升高,其来源尚不明晰,解析硫酸盐的来源对地下水开发利用尤为关键。文章于2018年3月进行了水样采集与相关指标的测试,并采用氢氧同位素、离子比例分析和贝叶斯稳定同位素混合模型,分析地下水SO_(4)^(2-)、硫酸盐中δ^(34)S的分布特征,解析硫酸盐来源,确定来源贡献比例。结果表明:地下水化学类型以Ca·Mg-HCO_(3)·SO_(4)为主,主要接受大气降水及地表水的补给;受大气降水及地表水的稀释、硫酸盐还原作用影响,沿径流路径SO_(4)^(2-)含量减小,δ^(34)S增大。研究区东、南部地表水和地下水的各硫酸盐来源比例大体相同;西部水体的硫酸盐主要受污水的影响,其中地表水受大气降水的影响也较大;北部地表水硫酸盐含量主要受大气降水、污水的影响,孔隙水主要受煤系地层硫化物氧化、污水的影响,岩溶水主要受大气降水、硫化物氧化的影响。研究结果可为地下水资源的有效管理和保护提供重要依据。

城镇化流域地下水氮素组成特征及来源解析

为揭示城镇化地区地下水氮素组成特征及来源,以深圳市坪山区麻雀坑水流域为研究区域,分别于2020年9月(丰水期)和2020年12月(枯水期)采集民井、采样井和基坑地下水样品并分析样品中氮素的组成特征,联合硝酸盐氮氧同位素和氨氮氮同位素示踪技术,识别氮素的主要来源及转化过程,结合稳定同位素源解析模型,计算不同硝酸盐来源的贡献比。结果表明:1)麻雀坑水流域地下水氮素的主要赋存形态为NO-3-N,其次是NH4+-N。NO-2-N质量浓度相对较低,平均在“三氮”中所占的比例仅为1.2%,氮素质量浓度的季节变化不显著;2)同位素示踪信号显示地下水氮素的主要来源为污水与粪便,氮的转化过程以硝化作用为主;3)稳定同位素源解析模型结果显示,丰、枯水期地下水硝酸盐不同来源的平均贡献率排序相同,为污水与粪便>土壤氮>大气氮沉降>肥料,但贡献率大小不同。丰、枯水期源于污水与粪便的地下水硝酸盐贡献率分别为45%和74%,民井与采样井、基坑地下水中硝酸盐来自污水与粪便的比例分别为68%和82%;4)已关闭养猪场的历史遗留氮素是区域地下水潜在的氮污染来源,并影响地下水氮素的转化过程,位于地下水排泄区的基坑水受养猪场遗留氮素的影响更大。

基于氮氧同位素解析不同降雨条件下硝酸盐污染源

随着城市化的进程和人类活动强度的增加,过高的硝酸盐污染负荷对地表水水质安全构成极大威胁.当前针对地表水体的硝酸盐源解析仅强调了来源的季节性变化特征,而鲜见考虑降雨事件对区域污染源组成的影响.本文以扬州市江都区通扬运河为研究对象,利用氮氧同位素技术和基于R语言的稳定同位素模型(stable isotope analysis in R)定量评价了各类型污染源在不同降雨条件下对水体硝酸盐污染的贡献.结果表明:①通扬运河各区段污染物浓度具有很强的空间变异性.ρ(NO_(3)^(-))和ρ(NH_(4)^(+))具有相似的空间分布特征,表现为:中游区>下游区>上游区,中游区较高的城市化水平带来的人类活动加剧了氮污染的输入.②降雨增加了各河段污染物浓度的不确定性,降雨带来的冲刷和稀释效应总体上增加了水体中的ρ(NO_(3)^(-))、ρ(NH_(4)^(+))、ρ(Cl^(-))和ρ(SO_(4)^(2-)).③在无雨和低降雨的条件下,通扬运河水体NO_(3)^(-)主要来源于大气沉降(贡献率为27%~47%)和土壤有机氮(贡献率为21%~29%);在降雨事件影响下,化肥(贡献率为16%~34%)成为了最主要的污染源.降雨造成的污染源变化具有空间差异性,下游区(农业区)化肥和土壤有机氮贡献率的增加较中上游区更加明显.④下游区存在较强的反硝化作用,且低降雨条件下更容易发生硝化和反硝化.

基于多同位素的不同土地利用区域水体硝酸盐源解析

不同的土地利用类型对所在流域内的水质产生不同的影响.本研究选取典型城市河流(京杭运河杭州段)和典型山林农业区河流(余英溪)为研究对象,利用多同位素技术(δD-H_(2)O,δ^(18)O-H_(2)O,δ^(15)N-NO^(-)_(3)和δ^(18)O-NO^(-)_(3))结合稳定同位素(stable isotope analysis in R,SIAR)模型,对运河和余英溪的硝酸盐来源进行了识别并计算了各污染源的贡献率.结果表明,运河和余英溪均存在不同程度的氮污染,运河以NO^(-)_(3)-N和NH^(+)_4-N为主,余英溪以NO^(-)_(3)-N为主.运河和余英溪水的氢氧同位素(δD-H_(2)O,δ^(18)O-H_(2)O)沿当地大气降水线分布,两者存在明显线性关系(R^(2)=0.78),表明降水是这两条河流的主要补给源.运河和余英溪水体NO^(-)_(3)的氮同位素值(δ^(15)N-NO^(-)_(3))均小于15‰,说明这两条河流中主要存在硝化作用.部分运河水样NO^(-)_(3)的δ^(15)N-NO^(-)_(3)/δ^(18)O-NO^(-)_(3)值介于1.3~2.1之间且伴随着低浓度的DO和NO^(-)_(2),可见部分运河水体存在反硝化作用.运河水样δ^(15)N-NO^(-)_(3)值(均值:6.1‰)明显高于余英溪水体δ^(15)N-NO^(-)_(3)值(均值:2.3‰).各NO^(-)_(3)源对运河的贡献率:生活污水/粪肥(37.0%)>土壤氮(35.7%)>化学肥料(19.1%)>降水(8.2%);对余英溪的贡献率:化学肥料(46.1%)>土壤氮(22.8%)>降水(17.3%)>生活污水/粪肥(13.8%).在人类活动强度大的城市区域的河流(运河)中由于生活污水的零星排放和城市降雨径流的汇入导致生活污水/粪肥类氮源的污染明显加剧.化学肥料不可避免地成为山林农业区河流(余英溪)的主要污染源,可见农业面源污染带给所在区域水体的氮污染已非常严重.人类活动强度大的区域,降水对于水体NO^(-)_(3)的贡献降低.反硝化作用产生的同位素分馏对利用SIAR模型计算各NO^(-)_(3)源的贡献率产生不同程度的影响,其中对生活污水/粪肥和化学肥料的影响很大,对土壤氮的影响其次,对降水的影响最低.

千岛湖水体氮的垂向分布特征及来源解析

选取千岛湖水深0.2,5,10,20,30和40m处水样进行分析,利用氮氧同位素和稳定同位素模型(SIAR)研究千岛湖水体氮(N)的垂向分布特征,分析水体N的来源并计算各N源的贡献率.结果表明,硝酸盐(NO3^-)和溶解性有机氮(DON)是千岛湖水体总溶解氮(TDN)的主要形式,分别占溶解态N的57.9%和39.7%.千岛湖水体δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-的平均值分别为4.5‰和4.3‰.上层水体(0~10m)中,硝化作用和浮游植物的同化作用共同控制水体N的形态组成和氮氧同位素值(δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-)的变化.中层水体(10~30m)中,硝化作用是主要的生物地球化学过程,使得水体NO3-含量增加而δ^18O-NO3^-值减小.底层水体(30~40m)受到硝化作用、底泥N释放和反硝化作用的共同影响.化肥是千岛湖水体NO3^-的最主要来源,在S1和S2处的贡献率分别为51.9%和30.6%.新安江上游的农业面源污染使得S1处化肥贡献率远高于S2.土壤N是仅次于化肥的第二大水体NO3^-来源,在S1和S2处的贡献率分别为17.8%和27.8%.此外,底泥对底层水体NO3^-的贡献不可忽视.

秸秆添加对石灰性土壤有机与无机碳释放的影响

在富含碳酸盐的石灰性土壤上,土壤本身CO_(2)释放不仅来自土壤有机碳(SOC)的分解,也源于无机碳(SIC)的溶解。在秸秆还田下,石灰性土壤CO_(2)释放来源达到三个(秸秆碳、SOC和SIC),由于区分技术的限制,当前区分CO_(2)释放三源的研究,尚少见报道。以华北石灰性农田土壤为研究对象,采用^(13)C标记玉米秸秆添加土壤进行室内培养32周,设置4个处理,分别为无添加对照(CK)、低量秸秆添加(S1,相当于田间秸秆还田量9.6 t·hm^(-2))、中量秸秆添加(S2,秸秆还田量28.8 t·hm^(-2))和高量秸秆添加(S3,秸秆还田量48.0 t·hm^(-2)),利用秸秆碳、SOC与SIC之间的δ^(13)C差异,借助稳定同位素溯源模型IsoSource,区分土壤CO_(2)的释放来源,明确秸秆添加对石灰性土壤有机与无机碳释放的影响。结果表明,随着培养时间的进行,土壤释放CO_(2)中源于秸秆的贡献呈下降趋势;秸秆分解对土壤CO_(2)释放的贡献随着秸秆添加量增加而增加,对于S1、S2和S3处理,土壤释放CO_(2)中源于秸秆、SOC和SIC的贡献比值约分别为3︰3︰4、5︰2︰3和6︰2︰2;与CK相比,S1处理降低SOC分解的激发效应(程度为9%),S2和S3处理反而增加了SOC分解的激发效应(程度分别为22%和57%);秸秆和SOC矿化增加SIC溶解的释放,随秸秆添加量增加而增加,S1、S2和S3处理提高SIC源CO_(2)的释放程度分别为368%、561%和652%。因此,秸秆添加不仅影响SOC源CO_(2)的释放,也增加了SIC源CO_(2)的释放,若忽略SIC溶解对土壤CO_(2)释放的贡献,可能导致SOC矿化量的高估,进而影响SOC激发效应评估的准确度。

筑坝拦截对深水型水库硫循环的影响——以龙滩水库为例

选取珠江上游深水型水库龙滩水库为研究对象,于2019年4、7、10月和2020年1月4个季节采集了水库支流表层水、库区分层水和下泄水,分析其水化学参数、SO_(4)^(2-)浓度及δ^(34)S_(SO4)与δ^(18)O_(SO4)同位素组成,基于冗余分析和贝叶斯稳定同位素混合模型等手段,阐明了筑坝拦截影响下的水动力条件改变对龙滩水库水体硫循环的影响。结果表明:龙滩水库SO_(4)^(2-)的主要来源是硫化物矿物氧化(以O2或Fe3+为电子受体),此外,还包括大气降水、人为源。筑坝拦截后,水体SO_(4)^(2-)浓度以及δ^(34)S_(SO4)和δ^(18)O_(SO4)值波动范围显著增大。筑坝蓄水会导致水体相对水柱稳定度(relative water column stability,RWCS)升高,在较高的RWCS条件下,水库内部的硫化物氧化和硫酸盐还原等过程显著增强,因此,RWCS是驱动水库硫循环的重要水动力因素。本研究有助于深入理解水库内部硫酸盐迁移转化过程的水动力驱动机制,为深水型水库水资源科学利用与保护提供理论依据。

利用δ^(15)N-NO_3^-和δ^(18)O-NO_3^-示踪北京城区河流硝酸盐来源

为定量化识别北京城区河流硝酸盐来源,采用δ^(15)N-NO^-_3和δ^(18)O-NO^-_3双同位素示踪法对北京城区河流河水硝酸盐的氮氧稳定同位素组成进行分析,利用稳定同位素混合模型追溯北京城区河流硝酸盐来源,并评估各污染源的贡献率.结果表明:1北京河流无机氮污染以硝酸盐氮(NO^-_3-N)污染为主,且河流下游硝酸盐氮污染较为严重.2北京城区地表河流δ^(15)N-NO^-_3值范围为6.26‰~24.94‰,δ^(18)O-NO^-_3值范围为-0.41‰~11.74‰;下游δ^(15)N-NO^-_3值比上游大.3根据稳定同位素混合模型,北京河流中硝酸盐贡献率平均值分别为:粪肥及生活污水61.2%、土壤有机氮31.5%、大气沉降7.3%.