碳氮氧同位素解析典型岩溶流域地下水中硝酸盐来源与归趋

作     者：任坤 潘晓东 梁嘉鹏 彭聪 曾洁 REN Kun;PAN Xiao-dong;LIANG Jia-peng;PENG Cong;ZENG Jie

作者机构：中国地质科学院岩溶地质研究所桂林541004 自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室桂林541004 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2021年第42卷第5期

页      面：2268-2275页

核心收录：

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41702278) 中国地质调查局地质调查项目(DD20190326) 广西岩溶动力学重点实验室项目(2018-242-Z01) 中国地质科学院基本科研业务费项目(2020018)。 

主　　题：硝酸盐 氮氧同位素 碳同位素 SIAR模型 来源解析 岩溶水 

摘      要：利用多同位素(C、N和O)和水化学方法解析贵州八步地下河流域水体中硝酸盐(NO_(3)^(-))来源与转化过程,利用SIAR模型定量计算NO_(3)^(-)不同输入端的贡献比例.结果表明,研究区地下水NO_(3)^(-)污染严重,近38%的地下水样品NO_(3)^(-)超过饮用水限值.地下水的δ^(15)N-NO_(3)值介于2.3‰~30.33‰,均值9.68‰,δ^(18)O-NO_(3)值介于2.65‰~13.73‰,均值6.64‰,δ^(18)O-H_(2)O值介于-8.83‰~-7.37‰,均值-8.18‰.同位素组成(δ^(15)N-NO_(3)、δ^(18)O-NO_(3)和δ^(18)O-H_(2)O)指示硝化作用主导着流域内氮素循环.硝化作用产生的硝酸加速了碳酸盐岩溶解,导致地下水中δ^(13)CDIC与δ^(15)N-NO_(3)存在显著负相关性(P0.001),说明δ^(13)CDIC与δ^(15)N-NO_(3)相结合是判断岩溶水中NO_(3)^(-)转化的有效手段.地下水和地表水中NO_(3)^(-)主要来源于土壤氮、粪肥污水和铵态氮肥料,其对地下水中NO_(3)^(-)贡献率分别为36.19%、33.71%和30.1%,对地表水贡献率分别为39.15%、36.08%和24.77%.岩溶流域内污水处理应同时去除污水中的NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+),农业区应科学施肥,以有效降低地下水中NO_(3)^(-)的补给通量.