基于土地利用与氮稳定同位素的赣江硝酸盐污染源识别

作     者：陈多多 

作者单位：江西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴敦银;王鹏

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：赣江 硝酸盐 氮稳定同位素 土地利用 无机氮 空间尺度 

摘      要：赣江是鄱阳湖的最大支流,赣江硝态氮(NO3--N)是鄱阳湖氮素输入的主要来源,基于土地利用方式和氮稳定同位素查明赣江流域硝酸盐污染来源对鄱阳湖水环境污染监测和维护湖区内水体环境具有重大意义。分别在2013年1月(枯水期)和6月(丰水期)对赣江的干流和支流的硝酸盐氮、氨氮、亚硝酸盐氮质量检测,在土地利用结构分类和空间尺度对比的基础上,采用稳定的氮同位素和相关分析研究赣江硝酸盐的主要来源。在实地调查的基础上合理布设采样点,利用GIS和RS技术为平台,分析赣江流域的土地利用方式,在2013年丰水期和枯水期对赣江流域进行定点调查与采样,采用水化学研究手段分析赣江流域水体中无机氮和氯离子浓度的分布特征,结合流域的土地利用结构类型和氮稳定同位素分析其对无机氮的影响,为识别赣江流域的硝酸盐污染的主要来源和鄱阳湖的水体保护提供了重要的依据。研究结果主要有以下几个方面：(1)对赣江流域2013年1月和6月不同采样点的无机氮浓度进行分析,研究表明赣江流域水体无机氮输出以硝氮(N03--N)形态为主,N03--N含量平均值为1.80mg/L,约占总无机氮的78%;其次为NH4+-N,平均值为0.52mg/L,约占总无机氮20%;NO2--N含量很小,多数采样点低于监测值0.02 mg/L。(2)对赣江流域无机氮分布特征进行分析表明,N03--N含量和NH4+-N含量在1月均大于6月。1月N03--N含量从赣江的源头到下游的波动范围大于6月,NH4+-N含量在1月表现出与6月的相似性,N03--N和NH4+-N的变化差异总体上是1月大于6月。(3)对赣江流域土地利用结构进行分析,结果表明林地面积比例达到62.5%,水田面积比例为18%,旱地和居民建设用地为16%,水田、水域对硝酸盐氮输出起“源作用,林地和草地等对硝酸盐氮输出起“汇作用。(4)对赣江流域进行不同空间尺度对比,子流域划分法比缓冲区法更适于赣江流域硝酸盐来源分析,在二级土地利用分类下可以更好的突出土地利用与无机氮之间的作用。二级分类中水田中的丘陵水田对N03--N含量贡献最大。其他水田类型较小。赣江流域中N03--N的主要来源为农村用地,NH4+N的主要来源为居民建设用地中的城镇用地和其它工矿建设用地。(4)赣江流域内的干流的δ1SN- NO3-值在变化幅度小在0.79-5.93%o之间,而支流的δ15N- NO3=值的变化范围较宽在-1.31‰-8.6‰之间,枯水期均值显著小于丰水期,赣江支流由于流经的区域土地利用类型差异大导致硝酸盐污染源出现较大差异性。(6)对赣江流域内无机氮与氮同位素(δ15N- NO3-)相比分析,赣江流域的δ15N-NO3-值主要落合成化肥和土壤氮范围内,说明赣江流域的硝态氮主要来源于农业化肥污染和土壤无机氮。