基于SWAT模型的流域河道硝酸盐δ15N和δ18O模拟

作者：王康; 冉宁; 林忠兵; 周祖昊

来源：环境科学, 2018, 39(01): 68-76.

DOI：10.13227/j.hjkx.201706028

• 流域
• 硝酸盐
• SWAT模型
• 同位素
• 过程模拟

为提升流域地表水硝酸盐溯源方法的可靠性,于20132015年在釜溪河流域,对流域水文和水质过程进行了连续监测,同步测定了流域内主要污染源和干支流河道硝酸盐δ15N和δ18O.基于SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟了陆面水文和河道水文过程中的氨氮(NH4+)和硝酸盐(NO3-)迁移转化过程,在此基础上,耦合河道中硝酸盐15N和18O掺混、转化和分馏机制,发展了流域河道硝酸盐δ15N和δ18O模拟方法.结果表明,河道中硝酸盐δ15N和δ18O主要受流域内污染源以及不同水文期径流条件变化的影响,不同污染源同位素掺混过程对于同位素丰度变化的贡献率为82.74%,氮素转化过程中同位素分馏的贡献率为16.26%,SWAT模拟NH4+和NO3-浓度偏差对δ15N和δ18O模拟误差的影响为10.44%.由于降雨中硝酸盐δ18O的变化范围显著地超过δ15N的变化范围,以及河道硝酸盐18O来源复杂性,δ18O模拟误差平均较δ15N偏大18.72%.所提出的方法模拟河道硝酸盐的δ15N和δ18O结果的系统误差和偏差小于10%和15%.所提出的流域河道硝酸盐δ15N和δ18O模拟方法具有明确的物理意义,为河道氮素正向溯源提供了方法支撑.

• 单位
  中国水利水电科学研究院; 武汉大学; 水资源与水电工程科学国家重点实验室