15N和18O在桂林岩溶水氮污染源示踪中的应用

为确定桂林东区岩溶含水层氮污染特征及其迁移转化过程,选择桂林东区地下水与地表水共27个采样点,分别在雨季和旱季进行取样分析.结果显示:桂林东区地下水NO3--N污染较严重,是最主要的无机氮形态.雨季地下水采样点的NO3--N平均浓度为12.5mg/L,超过了世界卫生组织的地下水饮用标准界限(10mg/L);旱季地下水采样点的NO3--N平均含量为8.8mg/L,虽有明显的降低,但也濒临超标.而少数地表水采样点由于受到直接排污影响,NH4+和NO2-浓度较高,其余离子浓度均较低.该区地下水中硝酸盐的δ15N值范围在5‰~25‰,δ18O值范围在5‰~10‰,表明该区地下水硝酸盐来源为家畜粪便和生活污水,也可能有土壤有机氮和化肥的混合,并发生微生物的硝化作用产生同位素分馏.其中一部分采样点NO3-的N、O同位素比值在1.3~2.1的变化范围内,而另有一部分采样点NO3-的N、O同位素比值不在这个范围之内,表明该区地下水中反硝化作用并不明显,存在空间差异性.     

浐河、涝河河水硝酸盐氮污染来源的氮同位素示踪

通过分析河水和工业污染水体硝酸盐氮同位素组成,对西安市周边主要河流浐河和涝河的硝酸盐污染源进行了初步研究.结果发现,浐河、涝河从上游至下游,河水硝酸盐氮同位素组成δ15N-NO3-值呈逐渐升高的趋势(1.3‰～9.0‰和3.3‰～7.4‰),而沿河流域2个工业排污口废水样的δ15N-NO3-值为:11.5‰和11.1‰.不同来源的硝酸盐氮同位素表现出明显的差别,工业排污可能是该河流硝酸盐氮浓度增高主要原因之一.相对于河水硝酸盐浓度变化,河水中硝酸盐氮同位素能够作为示踪水系硝酸盐氮污染来源和过程的可靠手段.同时,本研究大致区分了浐河和涝河流域主要的氮源输入,为研究硝酸盐污染,营养元素流失提供了重要的信息.     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

矿区地下水硝酸盐来源的解析

石拐矿区是内蒙古重要的煤炭供应地,地下水受到矿山活动的影响,面临着污染和水质异常等问题,为保障该地区居民的饮水安全,矿区地下水的硝酸盐污染分布特征分析和污染源追踪具有重要意义。该文通过双同位素对石拐矿区的地下水硝酸盐污染源进行定性分析,分析其污染特征和同位素特征值,利用IsoSource模型定量评估地下水中硝酸盐中不同来源的贡献率。结果表明,研究区有40%的取样点硝酸盐超标,有显著的空间特征和时间特征。沿着地下水流向,矿区下游及居民区上游硝酸盐浓度超标,居民区硝酸盐浓度在雨季有明显增幅。地下水的δ15N-NO3-的变化范围为0.07‰～2.69‰,δ~(18)O-NO_3~-的变化范围在-5.09‰～-2.85‰。根据不同污染源的同位素值范围,确定土壤有机氮和NH4+硝化是地下水硝酸盐的主要来源,且距离矿区越近,土壤有机氮的贡献率越高。     

基于双同位素(δ15N-NO3--δ18O-NO3-)和IsoSource模型的岩溶槽谷区地下水硝酸盐来源的定量示踪

由于岩溶水文系统的脆弱性,岩溶地下水的NO~-_3污染成为全球普遍且严峻的环境问题,为保证居民的饮水安全,准确识别地下水中NO~-_3污染来源并量化各来源的贡献具有重要意义.选择重庆市近郊受城市化和农业活动影响显著的中梁山北部的龙凤和龙车两个岩溶槽谷地下河系统为研究对象,于2017年2月～2018年2月采集地下河水水样,分析其水化学和δ~(15)N-NO~-_3-δ~(18)O-NO~-_3,并利用IsoSource模型定量评估地下水中NO~-_3的来源.结果表明:①龙凤和龙车槽谷地下水NO~-_3浓度变化范围为19.31～37.01 mg·L~(-1)和2.15～27.69 mg·L~(-1),平均值分别为28.21 mg·L~(-1)和10.31 mg·L~(-1),季节变化明显;②龙凤和龙车槽谷地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3分别变化于3.29‰～11.03‰、 0.88‰～7.51‰和5.25‰～11.40‰、 2.90‰～19.94‰,平均值分别为6.74‰、 3.18‰和7.95‰、 11.18‰,龙凤槽谷较低的δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3值暗示其地下水NO~-_3主要来源于农业N肥,而龙车槽谷较高的δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3值意味着其地下水NO~-_3主要来源于生活污水,也表明硝化过程是本区地下水N的主要转化过程;同时,两槽谷地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3存在明显的季节差异,龙凤槽谷旱季和雨季地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3的平均值分别为8.83‰、 2.79‰和4.64‰、 3.58‰,龙车槽谷旱季和雨季地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3的平均值分别为9.79‰、 14.56‰和5.12‰、 7.8‰,表明两槽谷地下水NO~-_3来源存在显著的季节差异,龙凤槽谷雨季地下水NO~-_3主要来源于降水和化肥中NH~+_4的硝化作用、土壤有机氮,而旱季主要来源于人畜粪便及污水,龙车槽谷旱、雨季地下水NO~-_3都主要来源于人畜粪便及污水;③IsoSource模型解析结果表明,龙凤槽谷地下水NO~-_3污染以降水和化肥中的NH~+_4来源贡献最大(44.63%),其次为人畜粪便及污水(29.5%)和土壤氮矿化(22.38%),大气沉降和化肥贡献率较低,不足10%.其中,雨季主要来源为降水和化肥中的NH~+_4(52.25%),旱季则是人畜粪便及污水(41%);龙车槽谷NO~-_3污染以人畜粪便及污水来源最大(36.17%),其次为降水和化肥中的NH~+_4硝化(23.5%)和土壤氮矿化(22.5%),大气沉降和化肥贡献率皆低于10%,旱、雨季人畜粪便及污水来源的贡献率都较大,分别为47%和25%.     

基于15N 同位素示踪技术的地下河硝态氮来源时空变化特征分析

根据2007年10月至2008年10月每月对青木关地下河水的监测,利用~(15)N 同位素示踪技术并结合水化学指标,分析地下河硝态氮来源的时空变化特征.结果表明,地下河出口S2硝态氮浓度(20.35 mg/L)比入口D1(3.20 mg/L)高6倍多.受农业生产施肥和降雨冲刷稀释效应的影响,地下河水硝态氮浓度2007年10月至2008年3月较低且比较稳定,2008年4月至7月较高但受降雨冲刷稀释影响变化较大,2008年8月至9月随降雨减少,土壤中残留的化肥造成地下河水硝态氮浓度偏高.根据NO_3~--δ~(15)N 值识别出了地下河硝态氮来源变化特征为:D1处2007年10月至2008年3月以及2008年7月至10月NO_3~--δ~(15)N 值为-0.857‰±2.01‰(n=9),其硝态氮来源为稻田中残留的化肥;2008年4月、6月中下旬NO_3~--δ~(15)N 值为2.50‰±0.29‰(n=3),其来源为稻田中施用的化肥与土壤有机氮的混合;2008年5月下旬至6月上旬NO_3~--δ~(15)N 值分别为-3.74‰和0.52‰,其来源为稻田中施用的化肥.S2处硝态氮不仅来自上游的化肥,更主要的是来自中下游的耕地、林地土壤渗透水或侧向裂隙水带来的土壤有机氮与化肥,其中2007年10月至2008年3月以及2008年7月至10月NO_3~--δ~(15)N 值为4.77‰±0.73‰(n=9),其硝态氮主要来自于土壤有机氮;2008年4～6月NO_3~--δ～15N 值为3.16‰±0.39‰(n=5),其硝态氮来自于土壤有机氮与化肥的混合.     

渭河流域关中段地下水硝态氮来源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源及迁移转化特征,本文在水化学分析的基础上结合氮氧稳定同位素技术及SIAR模型对渭河流域关中段地下水补给来源、地下水中氮污染特征进行了判断.结果表明,渭河流域关中段地下水的主要水化学类型为HCO₃-Ca+Mg型,地下水由降水快速入渗补给和地表水入渗补给.地下水氮污染以硝态氮形式为主,在所采集的34个地下水水样中,硝态氮含量的变化范围为0.154~36.717mg/L,平均含量为6.17mg/L,其中硝态氮含量超过Ⅲ类地下水标准的采样点共有2个,超标率为5.9%.氮循环的主导作用为硝化作用.地下水δ¹⁵N-NO₃^-含量的变化范围为+6.08‰~+16.42‰,δ¹⁵O-NO₃^-含量的变化范围为+9.38‰~+12.514‰,硝态氮污染主要受到人类活动的影响,土壤有机氮、粪便及污废水和大气沉降是地下水硝态氮的主要贡献者,平均贡献率分别为44.65%、40.03%和15.32%.     

汾河下游流域水体硝酸盐污染过程同位素示踪

应用多同位素示踪、IsoSource计算等方法,甄别汾河下游流域硝酸盐污染来源,揭示各来源贡献率.结果表明,汾河下游流域地表水、地下水中含氮物质的主要存在形式为NO_3~--N,含量变化范围为4.21~16.29mg/L,且硝酸盐污染分布具有较大的空间差异,77.8%的样品中NO_3~--N含量超过国家饮用水标准,其次为NH_4~+-N,含量变化范围为0.31~9.47mg/L.所有地表水样品中均有NO_2~--N检出,郭庄村地下水中有NO_2~--N检出,说明受到了上游李雅庄煤矿开采活动的影响.δ15N-NO_3~-含量变化范围为+2.28‰~+13.88‰,δ~(18)O-NO_3~-含量变化范围为-0.28‰~+10.14‰.硝酸盐主要来源与沿岸土地利用类型有关,硝化作用是硝酸盐的主要形成方式,在广胜寺、龙子祠地下水封闭环境和庙前村水流缓慢河段有反硝化作用发生.粪便和污水是临汾段和河津段主要硝酸盐来源,其贡献率分别为69%和62%.襄汾段主要硝酸盐来源为农业化肥,约占总硝酸盐污染源的57%.土壤有机氮是地下水的主要硝酸盐来源,约占总硝酸盐来源的48%.     

太湖西苕溪流域地表水、地下水硝酸盐污染特征及来源

为探寻西苕溪流域地下水中NO₃--N的污染来源,对西苕溪流域地表水、地下水体的NO₃--N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO₃--N同位素对其来源进行解析. 结果显示,西苕溪流域地表水的ρ(NO₃--N)为1.07～3.45 mg/L,ρ(NO₂--N)为0.15～0.35 mg/L;地下水中ρ(NO₃--N)为3.24～15.31 mg/L,平均值达9.26 mg/L. 下游地区地下水的ρ(NO₂--N)较高(0.26～4.25 mg/L),平均值达3.00 mg/L. ρ(NO₃-)与ρ(Cl-)的关系显示,西苕溪地表水、地下水存在比较稳定的NO₃--N输入来源. NO₃--N同位素分析结果显示,地表水的δ15N为7.0‰～16.7‰,说明上游NO₃--N主要来源于土壤有机氮的矿化,中下游则主要受到农业施用化肥与人类生活污水二者的共同影响;地下水的δ15N为14.3‰～27.1‰,说明调查区域内的地下水受人畜粪便和生活污水的影响可能更为强烈,另外,地下水中存在的反硝化作用也是造成地下水δ15N增高的原因.      

海螺沟植物和积雪中有机磷酸酯的分布及来源

为研究大气传输以及干湿沉降对偏远地区环境中有机磷酸酯(OPEs)含量及分布的影响,本研究以海螺沟景区为例,采集了海螺沟的植物和积雪样品,用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)定量分析了样品中7种典型有机磷酸酯[磷酸三丁酯(Tn BP)、磷酸三氯乙酯(TCEP)、磷酸三氯丙酯(TCPP)、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP)、磷酸三苯酯(TPh P)、磷酸三丁氧乙酯(TBEP)和磷酸三异辛酯(TEHP)]的含量及分布特征.结果表明,海螺沟景区常见的9种植物中7种OPEs(Σ7OPEs)的含量(以DW计)水平在43. 1～1 050. 8 ng·g-1之间,其中TBEP和TPh P含量最高,分别占Σ7OPEs总含量的36%～70%和24%～80%.冰川积雪中主要污染物与植物中一致,TBEP含量最高,占Σ7OPEs总含量的47%,其次为TPh P,占24%.采用Grads、后向轨迹模型及历史风向数据分析得出海螺沟环境显著受到人类活动扰动,其OPEs主要受来自成都方向和云南昭通与宜宾、泸州、西昌交界处方向的大气传输的影响,需要进一步研究其环境行为并加强城市污染控制.     

桂林市菜地土壤和蔬菜铅含量调查与污染评价

从桂林市采集566个蔬菜样品以及相对应的160个菜地土壤样品,同时还采集了背景土壤样品32个,测试其w(Pb),结合GIS制图和数理统计,对土壤铅空间分布特征、土壤和蔬菜中Pb的含量与富集特征进行了分析. 结果表明:桂林市土壤w(Pb)空间差异大,呈西南低、东部和北部高的特点;桂林市菜地土壤w(Pb)的范围、算术平均值和几何平均值分别为10.14～249.00、43.80和38.62 mg/kg,与背景土壤相比,菜地土壤铅积累显著(P为0.001). 蔬菜(以鲜质量计)中w(Pb)范围、中值和几何平均值分别为0.001～1.425、0.050和0.042 mg/kg,综合超标率为6.71%;叶菜类蔬菜w(Pb)显著高于根茎类和瓜果类,甘蓝、萝卜、西红柿和豆类的抗铅污染能力最强,而辣椒和茼蒿的抗铅污染能力则较差;桂林市居民人均通过蔬菜消费摄入铅的量为13.0 μg/d,不存在明显的健康风险.      

贵州地氟病与碘缺乏病区环境中氟和碘的研究

为查清贵州地氟病与碘缺乏病病源,对这两种地方病区地质环境及食物中氟与碘的含量进行研究.结果表明:高氟燃煤、磷块岩及富氟岩石是产生地氟病的氟源,其致病途径主要是高氟燃煤对室内空气与食物造成氟污染,其次是富氟岩、矿经风化形成富氟土壤,使其上种植的食物含氟高,从而产生氟中毒.碘缺乏病的病源是病区岩石中贫碘,导致土壤、水体及食物中碘低而致病.并探讨了这两种地方病在贵州呈互补性分布,是由氟与碘的地球化学性质相似性及贵州省岩石地层分布的地域性所引起的.      

西安市秋冬季市区与山区微生物气溶胶组成特征及来源

为探究城市市区与山区微生物气溶胶组成特征及来源,在西安市市区(城区和郊区)及南郊山区设立3个采样点,采集细颗粒物、土壤及叶片样本.通过高通量测序法,解析不同采样点真菌与细菌群落结构,考察其时空变化特征;使用Source Track源解析技术对空气中微生物进行来源分析.结果表明,不同采样点真菌、细菌菌属差异较大,说明地理位置对空气中微生物的群落结构影响显著;冬季市区检测出较多的潜在真菌致病菌和细菌致病菌,且具有较高的相对丰度和多样性.通过源解析技术发现,在局部源叶片和土壤中,叶片表面微生物是空气中微生物的主要潜在源,且秋季叶片对空气中微生物的贡献率高于冬季.本研究不仅为空气中生物气溶胶的溯源研究提供了一定基础,也为深入了解大气中微生物污染特性和为我国空气环境质量评价与疾病预防提供一定的科学依据.     

青岛及崇明岛食用鱼和鸭中共平面多氯联苯与多氯萘的研究

利用HRGC-HRMS测定了青岛海鱼和上海崇明岛淡水鱼、鸭样品中共平面多氯联苯(co-PCBs)和多氯萘(PCNs)(均以脂肪计)的质量分数,并根据每日摄取量可能带来的健康风险进行了初步探讨. 青岛海鱼中w(co-PCBs)和w(PCNs)平均值约为4 041和225 pg/g,崇明岛淡水鱼约为3 318和640 pg/g. 崇明岛鸭肉中w(co-PCBs)和w(PCNs)平均值分别约为966和43.8 pg/g. 青岛海鱼中PCNs同系物组成(以5-CNs和3-CNs为主)与崇明岛淡水鱼完全不同. 与国内外其他地区鱼和家禽相比,其污染物含量均较低. 所有样品中co-PCBs的毒性当量浓度(WHO-TEQ)为0.68～11.40 pg/g,PCNs的毒性当量浓度(WHO-TEQ)为0.001～0.210 pg/g. 根据当地人群的饮食习惯,两地人群co-PCBs和PCNs每日摄入量远低于WHO对普通人群规定的每日容许摄入量,因此不会对人群健康产生严重的负面效应.      

福州城郊冬夏两季大气中HCHs和DDTs分布特征

2010年冬、夏两季,利用大流量采样器采集了福州市大气样品,并用气相色谱-电子捕获检测器(GC-mECD)分析其中六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)残留水平、分布特征及来源.结果表明,大气ΣHCHs浓度范围为28.04~413.0 pg/m3,总体而言,城区高于郊区,夏季高于冬季,气相高于颗粒相;气相中HCHs浓度夏季高于冬季,颗粒相中则相反;夏季气相中HCHs浓度显著高于颗粒相,而冬季气相与颗粒相中HCHs浓度基本相当.4种HCHs异构体中,气相与颗粒相中均是δ-HCH相对含量最高.大气ΣDDTs浓度范围为146.5~897.8 pg/m3,总体而言,郊区高于城区,冬季高于夏季,颗粒相高于气相;气相中DDTs浓度夏季高于冬季,颗粒相中则相反;冬季颗粒相中DDTs浓度显著高于气相,而夏季颗粒相与气相中DDTs浓度无显著差异.4种DDTs异构体/同系物中,气相中o,p′-DDT的相对含量最高,颗粒相中o,p′-DDT和p,p′-DDT相对含量较高.来源解析表明,福州城郊大气中HCHs非历史污染,存在林丹的使用或输入;大气中可能存在DDTs输入,并可能有大量三氯杀螨醇的输入.     

杭州北里湖春、夏季大气氮、磷沉降研究

采集与分析了杭州北里湖2010年2月-7月这半年中干湿沉降,并计算了大气TN,TDN(总溶解氮),TP和TDP(总溶解磷)的干湿沉降通量的基础上完成的.结果表明,在北里湖地区N沉降以湿沉降为主,占61.5%,并且N沉降中主要是TDN,平均值86.7%;P沉降以干沉降为主,占61.2%,TDP占49.1%.湿沉降中TN时北里湖的富营养化有一定影响,而TP的影响比较小.TN,TP湿沉降通量与降水量相关度比较高,但TN,TP沉降通量月际变化幅度却比较小,平均为427.45和5.96 kg/km2.后3个月中TDN沉降通量低于前3个月,有利于减轻北里湖的富营养化.通过与太湖地区N,P沉降的比较,发现城市环境对N,P沉降影响很大.     

临汾市蔬菜中滴滴涕和六六六的残留与风险评价

通过采集临汾市居民普遍食用的10种蔬菜,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行检测.研究结果表明,滴滴涕和六六六在10种蔬菜中均有检出,∑DDTs的残留量为1.67~6.68 ng·g~(-1),∑HCHs的残留量为0.43~4.75 ng·g~(-1),其中含量最高的是西葫芦(∑_(10)OCP为(8.73±0.75)ng·g~(-1)).采用农粮组织和世界卫生组织(FAO/WHO)规定的可接受的每日摄取量(ADI)来进行暴露量分析,平均而言,各年龄段人群对γ-HCH和DDTs的日均口摄暴露量(EDI)值远低于FAO/WHO所规定的ADI值.由于食物残留浓度、个体体重及膳食结构变异较大,导致个体暴露水平差别较大,儿童的EDI值要高于同性别的其他年龄段人群,同一年龄段女性的EDI值普遍高于男性.通过美国环境保护局(USEPA)提出的潜在风险评价,对致癌和非致癌的健康危害分别进行评价,在目前的消费量下临汾居民食用蔬菜引起的非致癌风险较低,食用蔬菜而摄入的HCHs对人体具有潜在的致癌风险,其中儿童作为易感人群的致癌风险更高.     

唐山市和北京市夏秋季节大气VOCs组成及浓度变化

2007年和2008年6～9月,利用前级浓缩-气相色谱/质谱法,对唐山市大气中挥发性有机物的组成及浓度变化进行了采样分析研究.2008唐山市大气VOCs平均浓度为163.5×10-9C(碳单位体积比,下同),其中饱和烷烃占45.9%、芳香烃占29.9%、烯烃占5.9%、卤代烃占18.8%;相对2007年同期唐山大气VOCs平均浓度340.4×10-9C下降了51.9%,苯系物下降幅度最大为66.5%,卤代烃中工业排放的二氯苯浓度有所上升;2008唐山市大气VOCs比同期北京大气VOCs浓度低8.5%,奥运时段VOCs变化表明,唐山市大气VOCs除交通源外工业排放也是大气污染的重要来源.