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海峡西岸典型城市大气降尘稀土元素生态风险及来源--基于钕同位素mixsiar模型解析

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中国环境科学 2023年第11期43卷 5663-5670页

作者：李依鸿于瑞莲张瑞琦胡恭任颜妍华侨大学环境科学与工程系福建厦门361021 核工业北京地质研究院分析测试研究中心北京100029

为了探明海峡西岸典型城市大气降尘中稀土元素生态风险及其来源贡献,在泉州市不同功能区设置了15个采样点位,对大气降尘样品和主要潜在污染源样品进行采集和分析.采用潜在生态风险指数对稀土元素的风险进行评价,采用Nd同位素mixsiar模... 详细信息

为了探明海峡西岸典型城市大气降尘中稀土元素生态风险及其来源贡献,在泉州市不同功能区设置了15个采样点位,对大气降尘样品和主要潜在污染源样品进行采集和分析.采用潜在生态风险指数对稀土元素的风险进行评价,采用Nd同位素mixsiar模型进行定性分析和定量计算.结果表明,海峡西岸典型城市降尘稀土元素的潜在生态风险指数整体处于低风险等级,Lu元素在部分点位处于中风险,工业区、商业区及交通繁忙区个别采样点潜在风险指数相对较高.εNd(0)vs Eu/Eu*和εNd(0)vsΣREEs关系图解显示,大气降尘样品中稀土元素受自然源以及汽车尾气尘、燃煤热电厂飞灰、水泥厂飞灰等局地人为排放的影响较大.利用Nd同位素(^(143)Nd/^(144)Nd)mixsiar模型计算出各潜在源的相对贡献率,泉州市大气降尘中稀土元素受土壤母质层(24.0%~40.9%)影响较大,其次是汽车尾气尘(20.7%~33.3%)和燃煤尘(21.1%~29.0%),受水泥厂飞灰(13.7%~20.0%)影响相对较小.

关键词：大气降尘稀土元素生态风险 Nd同位素示踪 mixsiar模型

mixsiar和IsoSource模型对比分析天山北坡不同灌木的夏季水分来源

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干旱区研究 2023年第3期40卷 445-455页

作者：李红梅巴贺贾依娜尔·铁木尔别克常顺利古丽哈娜提·波拉提别克张毓涛李吉枚新疆大学生态与环境学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆林业科学院森林生态研究所新疆乌鲁木齐830063 新疆天山森林生态系统国家定位观测研究站新疆乌鲁木齐830063

本研究旨在为量化植物水分来源选取模型时提供一定参考。结合氢氧稳定同位素技术量化植物水分来源的常用方法主要有mixsiar模型和IsoSource模型,不同模型的量化结果各不相同,存在差异,择优选取模型对减少结果的不确定性具有重要意义。... 详细信息

本研究旨在为量化植物水分来源选取模型时提供一定参考。结合氢氧稳定同位素技术量化植物水分来源的常用方法主要有mixsiar模型和IsoSource模型,不同模型的量化结果各不相同,存在差异,择优选取模型对减少结果的不确定性具有重要意义。本文以天山北坡山前灌木带两种优势树种黑果栒子(Cotoneaster melanocarpus)和异果小檗(Berberis heteropoda)为研究对象,分别于2019年和2021年7—9月测定了植物木质部水和潜在环境水源的稳定氢氧同位素组成,运用mixsiar和IsoSource模型分别量化植物水分来源,对比分析两种模型的计算结果,根据均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)和参数R对模型量化结果进行评价。结果表明:(1)两种模型对植物主要潜在水源的量化结果存在差异,造成差异的原因与两种模型的计算原理不同有关。(2)两模型量化得到植物主要潜在水源一致的前提下,IsoSource模型量化的结果数值大于mixsiar模型。(3)通过RMSE与参数R的结果均表明本研究中IsoSource模型对植物水源量化结果的准确性高于mixsiar模型,可能与异果小檗和黑果栒子水源差异较大有关,mixsiar模型可能在量化植物水源相似度较高的情况精确度更高。

关键词：氢氧稳定同位素水分来源 mixsiar模型 IsoSource模型天山北坡

锶钕同位素示踪结合mixsiar模型解析水稻田垂直剖面土壤稀土元素的来源及生态风险

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中国环境科学 2023年

作者：曹劼闫钰于瑞莲翁铂森胡恭任崔建勇颜妍黄华斌环境监测福建省高校重点实验室核工业北京地质研究院分析测试研究中心华侨大学环境科学与工程系

为研究水稻田垂直剖面土壤中稀土元素的来源及生态风险，采集了福建省东南部地区三个水稻田垂直剖面土壤及周边潜在源样品，分析测定垂直剖面土壤和潜在源中稀土元素含量及锶钕同位素组成。在垂直剖面土壤和潜在源稀土元素含量、地球化... 详细信息

为研究水稻田垂直剖面土壤中稀土元素的来源及生态风险，采集了福建省东南部地区三个水稻田垂直剖面土壤及周边潜在源样品，分析测定垂直剖面土壤和潜在源中稀土元素含量及锶钕同位素组成。在垂直剖面土壤和潜在源稀土元素含量、地球化学特征定性分析垂直剖面土壤中稀土元素来源的基础上，利用锶钕同位素结合mixsiar模型定量计算各潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素的具体贡献，将潜在生态风险评价与mixsiar模型计算贡献率结果相结合，得出潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素综合潜在生态风险的贡献。结果表明，P1垂直剖面土壤中稀土元素主要来源于土壤母质层，稀土元素达到中等生态风险水平；P2垂直剖面土壤中稀土元素受化肥影响较大，浅层土壤中稀土元素生态风险大于深层土壤；P3垂直剖面土壤中稀土元素受多种因素综合影响，稀土元素生态风险较小。垂直剖面土壤中稀土元素生态风险受人为因素影响的同时自然来源也不可忽视。

关键词：锶钕同位素 mixsiar模型稀土元素垂直剖面土壤生态风险

安徽涡河流域水化学与同位素特征及水体转化关系

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环境科学 2024年第6期45卷 3196-3204页

作者：许金昭刘桂建司雯刘锐佳王冠宇中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

以安徽涡河流域为研究区域,通过采集涡河地表水、浅层地下水和中深层地下水样品,运用Gibbs图、离子比例和Mix SIAR模型等方法对各类水体的水化学参数和氢氧同位素进行分析,揭示并量化了各类水体之间的转化关系.结果表明,研究区地表水和... 详细信息

以安徽涡河流域为研究区域,通过采集涡河地表水、浅层地下水和中深层地下水样品,运用Gibbs图、离子比例和Mix SIAR模型等方法对各类水体的水化学参数和氢氧同位素进行分析,揭示并量化了各类水体之间的转化关系.结果表明,研究区地表水和地下水主要呈现中性至弱碱性,地表水的水化学类型以Cl·SO_(4)·HCO_(3)-Na和Cl·SO_(4)-Na型为主,浅层地下水以HCO_(3)-Ca·Mg和HCO_(3)-Mg·Na型为主,中深层地下水主要为Cl·HCO_(3)-Na型.各类水体的水化学特征受到岩石风化、蒸发浓缩及正向阳离子交换等多重因素共同影响.地表水和地下水的δ^(18)O和δ^(2)H分布特征表明大气降水是该区域水体的主要补给来源,且地下水δ^(18)O和δ^(2)H值与K^(+)、Na^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和NO_(3)-浓度存在显著相关性.根据Mix SIAR模型分析结果,地表水接受大气降水和浅层地下水的贡献率分别为46.5%和53.5%;浅层地下水的补给来源分别为大气降水(57.4%)和地表水(42.6%);中深层地下水的补给主要来自上游地下水的侧向径流补给.

关键词：涡河流域氢氧稳定同位素水化学特征转化关系 mixsiar模型

水体富营养化及物种入侵对星云湖食物网的影响

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中国环境科学 2024年第2期44卷 932-943页

作者：邓素炎郭雯温雯雯王明果黄林培陈子栋陈光杰赵帅营云南师范大学地理学部云南省高原地理过程与环境变化重点实验室云南昆明650500 河北省丰宁满族自治县气象局河北承德068350 云南省地矿测绘院有限公司云南昆明650217

以云南浅水富营养化湖泊星云湖为研究区域,于2019~2020年对星云湖水质样品、初级生产者浮游植物(浮游碳源)、沉水植物(底栖碳源)、流域有机质(陆源)以及消费者浮游动物、底栖动物、鱼类等生物样品进行系统采集,甄别了星云湖初级生产者... 详细信息

以云南浅水富营养化湖泊星云湖为研究区域,于2019~2020年对星云湖水质样品、初级生产者浮游植物(浮游碳源)、沉水植物(底栖碳源)、流域有机质(陆源)以及消费者浮游动物、底栖动物、鱼类等生物样品进行系统采集,甄别了星云湖初级生产者和消费者的碳、氮稳定同位素组成特征,并使用mixsiar模型对消费者食物来源进行量化,对比分析以初级生产者(模式A)、以碳源贡献权重(模式B)和以初级消费者(模式C)3种不同氮稳定同位素基准计算的消费者营养级结果,进而构建适用于浅水富营养化湖泊的食物网结构,探讨富营养化以及外来入侵物种可能对星云湖食物网产生的影响.结果表明,mixsiar模型结果显示浮游碳源、底栖碳源、陆源对消费者的贡献分别为77.3%、12.2%、10.5%,且沿岸带、敞水区不同生境鱼类的碳同位素信号不存在显著性差异,与浮游碳源的相近,指示浮游碳源是富营养湖泊消费者最主要的食物来源,其能量传输以浮游路径为主.对于不同食性的鱼类,杂食性鱼类的基础食物源(CR)跨度大,而肉食性鱼类营养长度(NR)更高,两者的核心生态位分离,且杂食性鱼类的核心生态位面积(3.79)高于肉食性鱼类(2.46),表明杂食性鱼类具有更高的适应性.模式B计算的营养级结果与消费者的食性较一致,可应用于星云湖消费者营养级计算.模式B结果显示,星云湖食物链长度为3.73,顶级掠食者为抚仙鲇,入侵物种太湖新银鱼营养级(3.37)次之,且与星云白鱼(3.01)在食物和生存空间上存在竞争.研究认为,富营养化导致的物源和能流的改变以及外来物种的入侵是造成星云湖土著鱼类资源衰退、食物网结构中生物多样性减少及生态系统功能弱化的主要原因.

关键词：富营养化物种入侵碳氮稳定同位素 mixsiar模型营养级湖泊食物网星云湖

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氮氧同位素解析堤垸地表水硝酸盐来源

环境科学研究 2024年第2期37卷 326-335页

作者：杨忆凡刘窑军田亮聂小东彭博李忠武湖南师范大学地理科学学院湖南长沙410081

堤垸是滨湖、滨江低洼地带的一种重要景观,农业面源污染已成为其主要的环境问题之一.为解析堤垸地区地表水硝酸盐污染来源,以洞庭湖屈原垸平江河段为研究对象,采用稳定同位素及水化学分析方法定性识别污染来源,并结合mixsiar模型量化不... 详细信息

堤垸是滨湖、滨江低洼地带的一种重要景观,农业面源污染已成为其主要的环境问题之一.为解析堤垸地区地表水硝酸盐污染来源,以洞庭湖屈原垸平江河段为研究对象,采用稳定同位素及水化学分析方法定性识别污染来源,并结合mixsiar模型量化不同污染源的贡献率.结果表明:①硝态氮和氨氮是屈原垸平江河段地表水无机氮的主要赋存形态,时间上,硝态氮浓度在丰、枯水期间无显著差异(p>0.05),而丰水期氨氮浓度平均值高于枯水期;空间上,垸内硝态氮浓度显著低于垸外(pmixsiar模型结果表明,化肥、土壤有机氮、水产养殖废水、粪肥和污水是研究区地表水硝酸盐的主要来源,对丰水期地表水中硝酸盐的贡献率分别为33.0%、32.6%、19.4%和11.7%,对枯水期的贡献率分别为26.7%、31.2%、21.5%和16.9%,而大气沉降对地表水中硝酸盐来源贡献较小,仅为3.5%.③研究区地表水硝酸盐转化过程主要以硝化作用为主,未发生明显的反硝化过程.研究显示,研究区地表水硝酸盐污染主要受农业面源污染的影响,污染物主要来源于土壤有机氮、化肥及水产养殖废水,硝酸盐污染防治应考虑化肥使用效率和水产养殖废水处理.

关键词：洞庭湖堤垸氮氧同位素硝酸盐源解析 mixsiar模型

基于氢氧稳定同位素示踪的侧柏与白榆水源对比

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生态学杂志 2024年第3期43卷 694-700页

作者：刘泽琛张明军张宇杨晔田媛媛钟晓菲谷来磊西北师范大学地理与环境科学学院甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室兰州730070

明晰常绿与落叶乔木的水分来源及竞争关系,可为区域生态恢复过程中树种的选择和种植方式提供理论依据。本研究以兰州市南山绿化工程区大洼山常绿乔木侧柏(Platycladus orientalis)和落叶乔木白榆(Ulmus pumila)为对象,测定其木质部及土... 详细信息

明晰常绿与落叶乔木的水分来源及竞争关系,可为区域生态恢复过程中树种的选择和种植方式提供理论依据。本研究以兰州市南山绿化工程区大洼山常绿乔木侧柏(Platycladus orientalis)和落叶乔木白榆(Ulmus pumila)为对象,测定其木质部及土壤和降水的氢氧稳定同位素比值,利用贝叶斯混合模型和相似性比例指数分析了侧柏和白榆对不同深度土层土壤水的利用特征。结果表明:除7月和10月外,深层(70~100 cm)土壤水是侧柏和白榆的主要水分来源,其贡献率分别为55.82%和58.90%;7月侧柏和白榆转为吸收浅层(0~20 cm)土壤水,贡献率均达90%以上;10月侧柏转为吸收中层(20~70 cm)土壤水,而白榆同时利用深层(70~100 cm)和中层(20~70 cm)土壤水。侧柏和白榆在整个生长季内除7月外,对水分的竞争不强烈,可在同一生境下同时种植。

关键词：氢氧稳定同位素 mixsiar模型相似性比例指数侧柏白榆水分来源

基于双稳定同位素和mixsiar模型的冬小麦根系吸水来源研究

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生态学报 2018年第18期38卷 6611-6622页

作者：杜俊杉马英胡晓农童菊秀张宝忠孙宁霞高光耀中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程院重点实验室北京100101 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响,根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键水文过程,定量识别灌溉施肥影响下作物根系吸水来源对农业用水优化管理具有重要意义。氘氧稳定同位素(D和18O)是追溯农田水分运移过程的理想天然... 详细信息

灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响,根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键水文过程,定量识别灌溉施肥影响下作物根系吸水来源对农业用水优化管理具有重要意义。氘氧稳定同位素(D和18O)是追溯农田水分运移过程的理想天然示踪剂。基于2013—2015年北京市典型农田不同灌溉施肥处理冬小麦水分运移试验,利用D和18O双稳定同位素和mixsiar贝叶斯混合模型,量化冬小麦主要根系吸水深度及其贡献比例,阐明作物水分来源的季节变化及不同处理间的差异,分析根系吸水与土壤水分分布变化的相互关系。研究结果表明:两季冬小麦返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆和灌浆-收获期主要根系吸水深度均值分别为0—20 cm(67.0%)、20—70 cm(42.0%)、0—20 cm(38.7%)和20—70 cm(34.9%),但季节变化差异显著,2014季主要吸水深度随作物的生长发育而逐渐增加,2015季则主要集中于浅层土壤(0—70 cm)。返青-抽穗期仅灌水20 mm或施肥105 kg/hm2N促使拔节-抽穗期深层(70—200 cm)土壤水分利用率平均增加29%,而前期充分灌水且大量施肥(≥当地施肥量210 kg hm-2N)时拔节-抽穗期根系吸水深度为土壤表层0—20 cm。在干旱少雨的冬小麦生长季内作物吸水来源与土壤水分消耗变化基本一致。

关键词：双稳定同位素根系吸水 mixsiar模型灌溉施肥处理冬小麦

引黄调水影响下的汾河水库上游流域氮时空分布特征及硝酸盐来源解析

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中国环境科学 2024年

作者：杨晓宇孙晖王岩张峰王朝旭柴嘉琳郑佳效山西晋环科源环境资源科技有限公司太原理工大学环境科学与工程学院山西省污水高效治理技术创新中心

本研究对万家寨引黄水受水区汾河水库上游流域氮时空分布特征进行了考察，识别了其硝酸盐来源，并针对引黄水对本流域的影响进行了分析.结果表明:流域各县四季TN浓度均值为3.67mg·L-1，TN中NO3--N平均占比＞70%;空间上，宁武县TN浓度... 详细信息

本研究对万家寨引黄水受水区汾河水库上游流域氮时空分布特征进行了考察，识别了其硝酸盐来源，并针对引黄水对本流域的影响进行了分析.结果表明:流域各县四季TN浓度均值为3.67mg·L-1，TN中NO3--N平均占比＞70%;空间上，宁武县TN浓度均值最高，沿程逐渐降低;时间上，秋、冬季TN浓度较高，夏季较低，调水期引黄水所携带的氮是流域内氮的最主要来源.定性分析发现各污染源的混合过程是影响氮迁移的主要因素.经mixsiar模型定量计算，各类来源对NO3--N的平均贡献率由大到小依次是散排及点源污水(39.3%)>牲畜粪便(18.7%)>化学肥料(18.2%)>土壤有机氮(17.7%)>大气氮沉降(6.1%).引黄水中，秋季散排及点源污水、春季化学肥料的硝酸盐贡献率明显高于本地支流，引黄水对汇入口下游干流断面硝酸盐来源影响较大.

关键词：硝酸盐汾河水库上游流域氮氧同位素引黄水 mixsiar模型