河南省部分市售农用化肥中溶解性离子浓度及同位素组成

来源：环境科学杂志2023年第1期北京时间：

作者：张东,薛天,秦勇,刘运涛,陈昊,高振朋,黄兴宇,麻冰涓

单位：河南理工大学资源环境学院, 焦作 454003,河南理工大学资源环境学院, 焦作 454003,信阳农林学院食品学院, 信阳 464000,河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院, 郑州 450001,河南省水文地质应用工程技术研究中心, 郑州 450001,河南理工大学资源环境学院, 焦作 454003,河南理工大学资源环境学院, 焦作 454003,河南理工大学资源环境学院, 焦作 454003,河南理工大学资源环境学院, 焦作 454003

摘要：农用化学肥料提供作物生长所需营养元素，不能被吸收的组分滞留在土壤中，对周围地表水和地下水水质构成潜在影响.农用化肥中元素含量以及稳定同位素组成常用来衡量和计算其对地表水和地下水硝酸盐和硫酸盐污染的贡献.但农用化肥种类繁多，其水溶性离子浓度及同位素组成尚不清楚.在收集河南省内部分市售农用化肥基础上，通过分析水溶态化肥（1 g农用化肥溶解于1 L纯水）离子浓度及溶解性硫酸盐（SO₄2-）硫和氧同位素（δ34 S和δ18 O）及固体化肥中总氮（TN）含量和氮同位素（δ15 N），说明农用化肥元素和同位素组成特征.结果表明，化肥溶液pH值范围3.6~10.2，均值为6.7±1.5（n=30，1σ），溶解态SO₄2-和硝酸盐（NO₃-）浓度范围分别为4.38~827.29 mg ·L-1和1.34~208.90 mg ·L-1，ρ（SO₄2-）和ρ（NO₃-）中位值分别为192.80 mg ·L-1和13.51 mg ·L-1，均值分别为（256.19±239.93） mg ·L-1（n=30）和（37.07±53.21） mg ·L-1（n=29），铵盐（NH₄+）浓度范围为1.12~701.83 mg ·L-1，ρ（NH₄+）中位值为277.05 mg ·L-1，均值为（282.55±226.44） mg ·L-1（n=30）；化肥溶解态SO₄2-的δ34 S和δ18 O值范围分别为-3.5‰~19.0‰和6.7‰~18.5‰，中位值分别为4.1‰和10.1‰，均值分别为（5.8±5.5）‰（n=22，1σ）和（10.7±2.7）‰（n=22，1σ）；化肥TN含量和δ15 N值范围分别为0.5%~38.9%和-2.7‰~3.4‰，中位值分别为13.3%和0.0‰，均值分别为（14.8±9.3）%（n=25）和（0.0±1.5）‰（n=24，1σ）；化肥中溶解态SO₄2-具有较低δ34 S均值和较高δ18 O均值，可能与化肥生产过程中使用硫酸作为原料有关，造成化肥溶液pH与溶解态SO₄2-浓度呈负相关关系（P<0.05）；化肥TN的δ15 N值靠近大气N₂的δ15 N组成，显示化肥原料中NO₃-/NH₄+多由N₂合成的特征.结果指出河南省境内施用的农用化肥中溶解态SO₄2-、NO₃-和NH₄+的浓度范围及其溶解态硫酸盐的δ34 S和δ18 O及总氮的δ15 N组成特征，为研究农用化肥对区内地表水和地下水中SO₄2-和NO₃-污染的贡献提供科学依据.

关键词：农用化肥,硫酸盐,硫和氧同位素,氮同位素,水体污染,