氮和氧同位素示踪伊洛河河水硝酸盐来源及转化过程

来源：环境科学杂志2023年第1期北京时间：

作者：郭文静,张东,蒋浩,吴洋洋,张郭妙,段慧真,许梦军,麻冰涓,陈昊,黄兴宇

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,中国科学院武汉植物园, 水生植物与流域生态重点实验室, 武汉 430074,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,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：河流硝酸盐(NO-₃)浓度及氮和氧同位素组成(δ15 N-NO-₃和δ18 O-NO-₃)可以辨识河水NO-₃受自然过程和人为输入的影响,但流域不同土地利用方式对河水NO-₃来源及转化过程的影响尚不明确,特别是山区人为输入对河水NO-₃的影响仍不清楚.选择土地利用空间异质性显著的伊河和洛河作为研究对象,借助水体水化学组成,氢氧同位素(δD-H₂ O和δ18 O-H₂ O)、δ15 N-NO-₃和δ18 O-NO-₃,辨识不同土地利用方式影响下河水NO-₃来源及转化途径.结果表明:①伊河与洛河河水ρ(NO-₃)均值分别6.57和9.29 mg·L-1,δ15 N-NO-₃均值分别为9.6‰和10.4‰,δ18 O-NO-₃均值分别为-2.2‰和-2.7‰;结合δ15 N-NO-₃和δ18 O-NO-₃分析,伊河和洛河水中NO-₃主要受多来源混合控制,同时洛河存在脱氮作用,但伊河生物去除作用较弱.②综合考虑干流和支流河水δ15 N-NO-₃和δ18 O-NO-₃空间分布,结合贝叶斯同位素混合模型,计算洛河和伊河河水硝酸盐来源,发现洛河上游和伊河上游森林植被广泛,但生活污水和粪肥影响较大;上游土壤有机氮和化学肥料贡献比例大于下游;下游生活污水和粪肥贡献继续增加.研究结果证实点源污染(城镇生活污水和粪肥)对伊洛河流域河水NO-₃来源的影响,同时面源污染(化肥)贡献并未随着下游农业活动增加而升高.因此需要重视伊洛河流域内点源污染的有效治理,保障黄河流域生态文明高质量发展.

关键词：硝酸盐来源,氮和氧同位素,贝叶斯同位素混合模型,伊洛河流域,黄河流域生态文明,