氮和氧同位素示踪伊洛河河水硝酸盐来源及转化过程

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

来源：环境科学, 2023, 44(06): 3206-3216.

DOI：10.13227/j.hjkx.202207071

• 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

河流硝酸盐(NO-3)浓度及氮和氧同位素组成(δ15N-NO-3和δ18O-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-H2O和δ18O-H2O)、δ15N-NO-3和δ18O-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,δ15N-NO-3均值分别为9.6‰和10.4‰,δ18O-NO-3均值分别为-2.2‰和-2.7‰;结合δ15N-NO-3和δ18O-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δ15N-NO-3和δ18O-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.

• 单位
  河南理工大学; 中国科学院武汉植物园