工作压力传播SIARS模型及场景分析

工作压力会在携带者关系网络中层层传播,这种现象类似于疾病在网络中的传播。文章考虑工作压力传播的因素,建立了两阶段的工作压力传播SIARS模型,分析了不同场景下,工作压力的传播范围和强度。结论为揭示工作压力的传播提供了科学的定量研究方法,同时也为管理人员合理的制定缓解措施和方案提供理论依据。

工作压力SIARS传播模型的参数估计与测评

工作压力可以在单位内部和不同单位个人之间进行传播,甚至直接影响员工身体健康和生产效率。本文针对作者提出的SIARS工作压力传播模型,对模型中的参数给出了一般的估计方法并对工作压力测评进行了具体分析。在此基础上,对模型的传播成本及模型具有的优缺点给出了详细的解释和说明,为管理人员缓解工作压力传播和制定有效的测评方法提供了参考和依据。

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.

四川盆地农业区河流型水库流域地下水硝酸盐来源解析及健康风险研究

地下水硝酸盐(NO_(3)^(-))污染是一个全球性的环境问题,尤其在农业区普遍存在。地下水中NO_(3)^(-)可以通过交互作用进入地表水中,是地表水NO_(3)^(-)的潜在来源。研究地下水中NO_(3)^(-)的来源及其贡献率对防治周边地表水NO_(3)^(-)污染具有重要意义。本研究以四川盆地农业区河流型水库周边地下水为研究对象,综合运用水文地球化学、多种稳定同位素(δD-H_(2)O和δ^(18) O-H_(2)O,δ^(15) N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-))、贝叶斯同位素混合模型(SIAR)和人类健康风险评价(HHRA)解析地下水中NO_(3)^(-)的来源与转化过程、不同NO_(3)^(-)来源的贡献率及潜在的人类健康风险。结果表明:丰、枯水期地下水中NO_(3)^(-)-N浓度分别为1.24~42.91和0~42.96 mg/L,61%和40%的地下水样品超过了饮用水限值(10 mg/L)。δ^(15) N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)表明,研究区地下水中NO_(3)^(-)的主要来源为粪肥/生活污水。硝化作用可能是研究区地下水中重要的氮循环过程,存在加剧地下水NO_(3)^(-)污染的风险。SIAR模型得出丰、枯水期地下水中NO_(3)^(-)的主要来源为粪肥/生活污水,贡献率分别为50%和38%。HHRA表明长期饮用研究区NO_(3)^(-)浓度较高的地下水对人类健康具有潜在风险。

黄河流域(青海段)氮时空分布特征及其来源解析

青海省作为黄河发源区,其境内干支流水质对整个黄河流域和北方地区具有十分重要的战略意义.为深入了解黄河流域(青海段)氮污染特征,采集黄河干流流域、湟水河流域、大通河流域共30个断面不同水期的水样进行监测,系统分析氮时空分布特征,并采用氮氧稳定同位素技术解析了水体中氮的主要来源.结果表明:(1)该区域水体TN浓度在0.33~13.50 mg/L之间,平均值为3.40 mg/L,表现为湟水河流域>大通河流域>黄河干流流域,各形态氮浓度表现为NO_(3)^(-)-N>TON>NH_(4)^(+)-N>NO_(2)^(-)-N.(2)各流域TN浓度最高均为丰水期,但枯水期和平水期各不相同,氮形态分布也不同,说明氮污染来源可能存在差异.(3)相关性分析显示,TN与TON、NO_(3)^(-)-N具有较好的同源性;SIAR模型分析显示,各污染源对NO_(3)^(-)-N的贡献率表现为土壤源>凋落物源>城镇点源>雨水源>散排生活污水源>畜禽粪肥源,但丰水期时湟水河流域土壤源和凋落物源贡献率下降,城镇点源贡献增加,这与丰水期区域雨污混流导致的城镇生活污水处理不足有关.研究显示,黄河流域(青海段)氮污染主要集中在湟水河流域,主要来源为土壤源、凋落物源和城镇点源,需重点推进污水管网的完善,提高城镇生活污染治理能力.

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%。

岩溶洞穴水中硝酸盐浓度变化及其来源与估算

由人为活动引起的地下水硝酸盐(NO_(3)-)污染成为全球关注的一个重要环境问题,准确识别水环境中NO_(3)-的混合污染源是控制NO_(3)-输入和改善水质的关键.为明确岩溶洞穴水中NO_(3)-的分布情况,本文选取麻黄洞为研究对象.通过利用水化学法与稳定同位素值对洞穴水化学、NO_(3)-变化特征与来源及其生物地球化学过程进行综合分析,结果表明:水体pH平均值为8.36,阴、阳离子分别以HCO_(3)-、Ca^(2+)、Mg^(2+)为主,水化学类型为Ca·Mg-HCO_(3)型,水体呈弱碱性.δD-H_(2)O、δ18O-H_(2)O值分布在当地大气降水线方程附近,表明洞穴水补给的主要来源为大气降水.水中NO_(3)-浓度季节变化稳定,旱、雨季均值分别为13.46mg/L、13.93mg/L,水质符合Ⅱ类水标准(以N计).[NO_(3)-]与[Cl-]的比率和NO_(3)-同位素值显示化肥、土壤氮、粪肥&污水以及大气沉降为水中NO_(3)-的混合来源.水中NO_(3)-转化过程以微生物硝化作用为主导,没有显著的反硝化作用发生.由SIAR模型估算结果得出:各混合污染源旱、雨季对水中NO_(3)-含量的平均贡献率分别为:CF(55%)、SN(24%)、M&S(12%)、AD(8%),CF(52%)、SN(24%)、M&S(19%)、AD(5%),其中CF与SN为研究区硝酸盐浓度的主要贡献来源,M&S与AD次之.

淮河流域王蚌区间土壤有机碳分布特征研究

为了探究提升土壤固碳增汇能力,以淮河流域王蚌区间为研究对象,通过对不同类型和不同深度的土壤进行分析,使用稳定碳同位素(^(13)C)和SIAR混合模型计算研究区土壤和底泥沉积物有机碳来源情况及各来源贡献率。研究表明:林地土壤的碳同位素平均值最大(-2.61%),河漫滩土壤的碳同位素平均值最小(-2.73%)。农田耕地土壤对沉积物有机碳的贡献率最大;草地土壤对沉积物有机碳的贡献率最小;随着土壤深度的增加,土壤碳同位素值呈增大趋势,土壤对沉积物有机碳的贡献率呈减小趋势。

漓江流域岩溶与非岩溶农业小流域水体硝酸盐源解析

为研究岩溶与非岩溶小流域水循环和氮循环的差异,该研究选取漓江流域青狮潭水库灌区内以农业为主的睦洞岩溶小流域和金龟非岩溶小流域为研究对象,利用水的氢氧同位素和硝酸盐的氮氧同位素结合贝叶斯同位素混合模型(Bayesian Model Stable Isotope Analysis in R,SIAR),对比两个小流域水体硝酸盐的污染源以及迁移过程。结果表明:水体硝酸盐污染的时空分布受流域水文地质及其伴生的地形地貌、土壤特性和土地利用类型的影响,以耕地为主且土壤层分布不连续的睦洞小流域水体硝酸盐的浓度均值(0.19~15.84 mg/L)、水的氢氧同位素(分别为-44.08‰~-19.63‰和-7.24‰~-1.55‰)以及硝酸盐的氮氧同位素(-1.65‰~53.98‰和0.04‰~13.74‰)值域都宽于以林地为主且土壤层相对较深厚的金龟非岩溶小流域;空间分布上,睦洞小流域北部补给区裸露岩溶石山果园下渗的氮肥和中部密集村庄下渗的动物粪便/生活污水在中部构造盆地区分散排泄不畅,造成G4~G7采样点井水的NO_(3)^(¯)浓度均值(11.96~15.84 mg/L)以及氮氧同位素丰度值(分别为0.65‰~28.23‰和2.46‰~14.43‰)偏高;时间尺度上,睦洞小流域碳酸盐岩风化形成的浅薄土壤层持水能力差且渗透性强,导致旱季土壤N和雨季动物粪便/生活污水对水体NO_(3)^(¯)的贡献率小于同季节的金龟小流域。研究结果可为岩溶与非岩溶区水环境治理提供科学依据。

基于水化学及当地稳定同位素的地下水硝酸盐污染空间分布特征及污染源解析

为精准识别张家口市宣化区地下水硝酸盐污染的空间分布情况及其来源,根据张家口市宣化区洋河两岸地下水水质监测数据,采用水化学分析方法分析硝酸盐污染现状,利用氮氧稳定同位素方法定性分析污染物来源,并利用ArcGIS软件对地下水硝酸盐浓度、氮氧同位素特征值进行可视化表征,更加直观地表现地下水环境质量时空差异.根据SIAR模型(同位素混合模型)定量计算各污染源的贡献率.结果表明:①张家口市宣化区地下水“三氮”污染主要为硝酸盐氮,浓度平均值为27.23 mg L,污染浓度高值区域出现在建设用地.②研究区典型特征污染物的氮同位素特征值(δ^(15)N-NO_(3)^(-))在土壤中的分布范围为1.46‰~7.71‰,在粪便及污水中的分布范围为9.49‰~17.57‰,可充实当地δ^(15)N-NO_(3)^(-)分布数据库.③硝酸盐污染主要来源于土壤氮、粪便及污水,水化学及同位素特征表明氮的迁移转化以硝化作用为主.④SIAR模型计算结果表明,土壤氮、粪便及污水、无机化肥及工业废水贡献率分别为44.36%、43.35%、9.24%.研究显示,硝酸盐污染主要受生活污水、工业生产活动和该地区农业灌溉的影响,污染物主要来源于土壤氮、粪便及污水,且建设用地污染情况较耕地更为严重.

沁河上游硝酸盐的定量源解析及其季节性差异

沁河流域人为源硝酸盐输入增加了河流富营养化的风险.为识别沁河上游硝酸盐来源,分别于2017年10月、2018年3月和2018年6月在沁河上游采集了28个河流表层水样,联合稳定同位素(δ15 N-NO_(3)-和δ^(18) O-NO_(3)-、δD-H 2O和δ^(18) O-H 2O)和水化学参数(Cl-、NO_(3)--N、NH_(4)^(+)-N)评估了沁河上游河流硝酸盐源与关键过程,并基于贝叶斯混合模型量化了不同硝酸盐来源的贡献.结果表明:①沁河上游溶解无机氮以NO_(3)^(-)-N为主,秋季〔(2.40±1.17)mg/L〕高于春季〔(2.11±1.03)mg/L〕和夏季〔(1.50±0.61)mg/L〕;受积雪融化的影响,春季δ^(18) O-NO_(3)-(13.0‰±3.13‰)显著高于夏季(2.90‰±3.12‰)和秋季(6.62‰±1.30‰).②SIAR同位素模型结果表明,沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥.在春、夏、秋3个季节,土壤氮的硝化对沁河上游硝酸盐的贡献比例分别为27.8%、39.5%和39.3%,化肥贡献比例分别为29.1%、40.2%和41.9%.春季(24.7%)大气沉降的贡献比例高于夏季(2.4%)和秋季(10.6%).③沁河上游硝酸盐主要受硝化过程的影响,没有发生明显的反硝化过程.研究显示,春季、夏季和秋季沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥的硝化,硝酸盐污染防治应考虑化肥的使用效率和抑制硝化过程的发生.

基于水化学和稳定同位素的黄土区地下水硝酸盐来源示踪

为明确黄土区地下水中硝酸盐的来源,选择陕北典型黄土区为研究区,在取样分析基础上,综合运用特征离子、稳定同位素(δ(D)、δ(^(18)O-H_(2)O)、δ(^(15)N-NO_(3)^(-))、δ(^(18)O-NO_(3)^(-)))等多种环境示踪剂对地下水硝酸盐空间分布特征、来源及转化过程进行研究,并运用同位素混合模型(SIAR)定量评价不同来源对地下水硝酸盐的贡献。结果表明,浅层地下水与深层地下水NO_(3)^(-)质量浓度超过世界卫生组织(WHO)饮用水标准(50 mg/L)的样品占比分别为73.7%和51.9%,浅层地下水硝酸盐污染程度(均值91.40 mg/L)整体高于深层地下水(均值78.24 mg/L).地下水NO_(3)^(-)含量空间分布受土地利用类型影响,浅层地下水表现为林地>耕地>草地>果园>建筑用地,深层地下水为建筑用地>林地>果园>草地>耕地。地下水NO_(3)^(-)主要来源为土壤有机氮、化肥和粪肥污水,硝化作用是地下水中氮素转化的主导过程,反硝化作用不明显。SIAR模型分析结果表明,地下水硝酸盐受农业活动和城镇化影响显著,其中,土壤有机氮、化肥、粪肥污水和大气沉降对浅层地下水硝酸盐的贡献率分别为46.9%、27.3%、22.8%和3.0%,对深层地下水的贡献率分别为31.1%、21.8%、43.8%和3.3%.

黄河口近海海草床浮游-底栖营养传递特征

为了探寻海草床浮游-底栖营养传递耦合特征,于2017年7月对黄河口近海海草床碳源和消费者功能群进行样品采集和碳氮稳定同位素(δ^(13)C和δ^(15)N)测定,计算了消费者功能群的营养级,利用基于贝叶斯的稳定同位素混合模型定量化消费者功能群的食源组成,计算了消费者功能群的浮游、底栖营养贡献比例。结果表明:黄河口近海海草床的碳源和消费者功能群的δ^(13)C和δ^(15)N值均呈现显著性差异(P<0.05),浮游碳源的δ^(13)C值显著低于底栖碳源,消费者功能群的营养级范围为1.49—4.20。浮游动物和腹足类分别由浮游和底栖营养传递途径提供能量来源,其余消费者功能群共同依赖于这两种营养传递路径。消费者功能群随着浮游营养贡献比例的增加,其δ^(13)C值逐渐降低。反之,随着底栖营养贡献比例的增加,其δ^(13)C值逐渐增加。这与浮游碳源和底栖碳源的δ^(13)C值的分化现象一致。对该海草床营养传递特征的系统性定量化解析有助于了解海草床的能量传递模式,为海草床的生态保护和修复提供系统性视角。

基于水化学及氮氧同位素技术的硝酸盐来源解析——以鄱阳湖湿地为例

为了识别鄱阳湖湿地水体中硝酸盐污染的来源,转化特征和各污染来源的贡献比例,选取枯水期这一典型时期,于2019年1月份对鄱阳湖中的蚌湖湿地,沙湖山湿地和庐山湿地的地表水进行取样,并测定了水样中的离子组成和硝酸盐氮氧同位素值.研究结果显示,NO_(3)^(-)/Cl^(-)物质的量浓度比值与Cl-浓度的关系表明3处湿地中硝酸盐来源可能受到农业活动和降雨的影响.蚌湖,沙湖山和庐山湿地水体中δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)值的范围分别为-6.19‰∼4.67‰和3.41‰∼39.95‰,-4.14‰∼1.45‰和31.54‰∼68.30‰,-6.98‰∼3.83‰和2.80‰∼30.43‰,硝酸盐氮氧同位素值表明3处湿地硝酸盐来源可能受到降水NO_(3)^(-),硝酸盐氮肥,氨态氮肥和土壤有机氮的影响.利用硝酸盐氮氧同位素之间的关系,并结合NO_(3)^(-)与Cl^(-)比值关系判断湿地中无明显反硝化作用的发生.SIAR模型结果显示:蚌湖湿地,沙湖山湿地,庐山湿地硝酸盐来源中降水NO_(3)^(-)贡献占比最大,其次是化肥,土壤有机氮,粪便和生活污水贡献占比最小.

金佛山世界遗产地岩溶地下河系统硝酸盐来源与转化

地下水硝酸盐污染已成为一个普遍的环境问题.为研究重庆金佛山水房泉岩溶地下河系统的硝酸盐来源与转化,于2017年4-10月每24d左右对地下河系统内的某酒店自来水、化粪池、1^#落水洞、水房泉4个采样点开展监测,进行水化学和δ^15Nnitrate、δ^18Onitrate同位素分析.某酒店污水经化粪池处理后,由1^#落水洞排入地下河,最后在水房泉排泄.结果表明:①水房泉NO-3浓度范围为4.65~10.20mg/L,相对于我国生活饮用水标准处于较低水平;化粪池、1^#落水洞、水房泉3个采样点电导率和NO3^-、Cl^-浓度的高值期与游客人数增多对应关系较好.②某酒店自来水δ^15Nnitrate值为3.7‰~5.8‰、δ^18Onitrate值为1.6‰~2.7‰,说明硝酸盐主要来源为土壤有机氮,处于自然背景值;1^#落水洞δ^15Nnitrate值为14.4‰~21.1‰、δ^18Onitrate值为3.5‰~11.2‰,显示硝酸盐主要来源为粪肥污水;化粪池和水房泉的δ^15Nnitrate值为3.7‰~17.0‰、δ^18Onitrate值为-9.0‰~7.3‰,表明硝酸盐主要来源为土壤有机氮与粪肥污水,显示其硝酸盐主要污染源是酒店生活废污水.③某酒店自来水、水房泉地下水的硝酸盐转化过程以同化作用为主;化粪池污水以硝化作用为主,是岩溶地下河系统硝酸盐的重要来源之一;1^#落水洞污水表现为反硝化作用.④基于SIAR模型对水房泉的硝酸盐来源进行定量解析,发现大气降水、土壤有机氮和粪肥污水的贡献率分别为28%、36%和36%左右.

氮和氧同位素示踪云台山地表水硝酸盐来源

多年监测发现,5A级风景旅游区云台山水中总氮超标.为了摸清其不同形态氮含量水平并识别氮污染来源,本研究分别于丰水期(2021年9月、2022年6、7月)、平水期(2021年11月)和枯水期(2021年12月、2022年2月)采集云台山马鞍石水库表层和深层水及其上游河流表层水样品共58个,测定并分析了水化学参数(TN、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和Cl^(-))的浓度和硝酸盐氮氧稳定同位素(δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-)),同时利用SIAR同位素模型定量解析了水库及其上游河流中NO_(3)^(-)源的贡献.结果表明,马鞍石水库及其上游河流水中ρ(TN)、ρ(NO_(3)^(-)-N)、ρ(NH_(4)^(+)-N)变化范围分别为1.86~6.4、1.40~4.19、0~0.45 mg·L^(-1),ρ(NO_(3)^(-)-N)/ρ(TN)变化范围为44.08%~99.3%,均值为79.84%,硝态氮是氮的主要存在形态.δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)变化范围分别为-9.12‰~8.49‰和-0.58‰~13.62‰,水库δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)值在平水期最高.δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-)值和n(NO_(3)^(-))/n(Cl^(-))与Cl^(-)物质的量浓度的关系指示水库及其上游河流NO_(3)^(-)主要来源于化肥和土壤氮.SIAR同位素模型结果表明,丰水期、平水期和枯水期土壤氮的贡献分别为48.5%、41.5%和22.4%,化肥的贡献分别为25.8%、22.9%和62.7%.

基于氢氧稳定同位素技术的青藏高原典型小流域水分交换

青藏高原水分循环研究是一个受到广泛关注的热点问题,但流域尺度内水分运移的研究相对薄弱。本文基于氢氧稳定同位素技术(δ^(2)H和δ^(18)O)研究了青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站(海北站)的典型流域内的降水、浅层地下水、中层地下水、沼泽水、泉水、河水、湖水和土壤水的时空变异,利用MixSIAR模型定量分析各水体的水分来源与交换。结果表明:海北站小流域不同水源氢氧稳定同位素特征存在显著差异,湖水和降水同位素值变幅大于其他水体,湖水同位素富集程度高于其他水体;浅层地下水(3 m)是小流域水源涵养发挥的重要调节库,泉水是浅层地下水的地表表现形式;土壤水是小流域重要的水源涵养体,是大气降水-浅层地下水(3 m)-中层地下水(20 m)垂向交换的过渡,土壤水、浅层地下水通过横向径流向河流、沼泽进行水分补充。本研究可为高寒小流域水文模型的优化和水资源利用提供依据。

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.

黄土高塬沟壑区典型城郊流域地表水硝酸盐来源示踪

随着工农业的快速发展,地表水硝酸盐污染已成为黄土高原地区严重的环境问题之一.以黄土高塬沟壑区典型城郊流域砚瓦川为研究区,采用水化学分析方法和氮氧双稳定同位素技术,并结合SIAR模型,定量识别旱季和雨季研究区地表水硝酸盐不同污染源的贡献率,阐明不同污染源季节性差异的主要原因.结果表明,流域地表水无机氮主要以NO^(-)_(3)-N和NO^(-)_(2)-N形态存在,NO^(-)_(3)-N和NO^(-)_(2)-N雨季浓度平均值均高于旱季,而NH^(+)_(4)-N则呈现相反特征;流域内地表水硝酸盐的转化过程主要以硝化作用为主,雨季其主要来源是粪肥污水,而旱季主要为粪肥污水和土壤氮淋溶,铵肥次之;不同污染源对流域地表水硝酸盐的贡献比例具有显著的季节性差异,旱季与雨季城镇污水排放的贡献比例均为最高,分别为31.40%和65.66%,且雨季污水排放对NO^(-)_(3)的影响远高于旱季,夏季居民用水增加导致大量污水排放至流域内是引起这一现象的主要原因.

基于同位素示踪方法的东江流域氮素分布特征和来源解析

为了探明东江流域氮素污染现状及氮素污染来源,在东江流域设置31个采样点位,于2020年枯水期(1月)和丰水期(7月)进行水体样品和主要污染源样品的采集及检测,结合氮氧双稳定同位素及SIAR模型,绘制典型污染源的δ^(15) N、δ^(18) O特征分布图并估算其贡献率,定量分析识别氮素来源,从而对东江流域的氮负荷进行更加有效地控制.结果表明:①东江流域氮素污染以支流区最为严重,其次为源头区,这两个区域的水质均达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)氨氮浓度的Ⅲ类水平,相比之下,上游区、中游区污染较轻,且氨氮浓度能达到地表水环境质量标准的II类水平.②东江流域氮素以硝态氮为主要赋存形态,枯水期、丰水期各研究区域内硝态氮占总氮的比例分别为43.29%~74.83%、65.51%~80.08%.③东江流域枯水期生活污水是主要的污染来源,贡献率为44.45%~61.39%,丰水期降雨径流是主要的污染来源,贡献率为36.67%~46.11%,究其原因跟流域内不同水文期降雨量大小和河道水量有关.④氮素浓度在丰水期和枯水期之间存在明显差异,且从2009年至今,水体氮素污染程度呈现加重趋势,建议通过测土配方,因地制宜地使用化肥、农家肥,将产生的生活污水、养殖废水等收集集中处理等措施,提高污水处理率,减轻东江流域氮素污染负荷.