基于δ15N和δ18O的农业区地下河硝酸盐污染来源

为研究岩溶区农业活动为主导的地下河流域硝酸盐污染来源,于2017年5~10月每24 d左右对重庆青木关流域6个采样点进行监测,利用~(15)N和~(18)O同位素技术对示踪硝酸盐来源进行解译,应用IsoSource模型计算出不同端元硝酸盐的贡献率.结果表明:(1)青木关农业区地下河系统存在较大的硝酸盐污染风险,大部分采样点出现不同程度NO_3~--N浓度超标现象.(2)空间上,青木关地下河中NO_3~--N浓度整体呈现由上游向下游升高的趋势.时间上,上游鱼塘和岩口落水洞以及下游姜家泉样点NO_3~--N浓度在5~6月因受农业施肥的影响,均呈上升趋势,6~9月受降水影响而出现不同程度升高或降低,9月之后随着农业活动减少而逐渐降低;中游土壤点NO_3~--N浓度保持较高值;中下游大鹿池NO_3~--N浓度较低且变幅不大.(3)通过硝酸盐~(15)N和~(18)O同位素分析,表明上游鱼塘和岩口落水洞的硝酸盐源于土壤有机氮、动物粪便及污废水混合;中游土壤点硝酸盐源于土壤有机氮、降水和肥料中NH_4~+;中下游大鹿池中硝酸盐来源于动物粪便及污废水、土壤有机氮、降水和肥料中NH_4~+的混合作用.地下河出口处姜家泉硝酸盐污染严重,其源于土壤有机氮、降水和肥料中NH_4~+、动物粪便及污废水、大气沉降的综合作用.(4)基于IsoSource模型对地下河出口处硝酸盐来源进行定量分析,发现动物粪便及污废水贡献率占46.4%,土壤有机氮占32.6%,降水与肥料中NH_4~+占18.6%,大气沉降仅占2.4%.     

太子河流域中游地区河流硝酸盐来源及迁移转化过程

选取太子河中游地区为研究对象,联合硝酸盐(NO_3~-)、氯离子(Cl~-)、硝酸盐氮、氧同位素(δ~(15)N和δ~(18)O)和水的氧同位素(δ~(18)O)识别不同季节2016年5月和8月(对应枯水期和丰水期)地表水硝酸盐来源及迁移转化过程.结果表明通过ManWhitney U检验,枯水期ρ(Cl~-)、ρ(NO_3~-)、ρ(NH_4~+-N)和δ~(18)O-NO_3~-显著高于丰水期,δ~(15)N-NO_3~-无显著时间差异.根据NO_3~-/Cl~-,δ~(15)N-NO_3~-和δ~(18)O-NO_3~-的范围,发现不同采样期,硝酸盐主要来自于多种源的混合.丰水期,细河、蓝河和下达河硝酸盐来源是化学肥料、土壤氮和生活污水及畜禽粪便排放废水.二道河主要是土壤氮和化学肥料.枯水期,下达河硝酸盐主要来自于化学肥料和土壤氮,细河、蓝河和二道河硝酸盐来源主要是土壤氮和生活污水及畜禽粪便的排放.丰水期,ρ(NO_3~-)与ρ(NH_4~+)呈负相关关系,与δ~(15)N-NO_3~-呈正相关关系,说明研究区域发生了氨氮的挥发和硝化过程.二道河和蓝河随着ρ(NO_3~-)和ρ(Cl~-)降低,ρ(NH_4~+)和δ~(15)N-NO_3~-增加,说明有明显的反硝化过程发生.不同采样期NO_3~-和Cl~-呈显著正相关关系,表明各采样河流均发生了混合过程.研究结论为丘陵地区硝酸盐来源的季节差异分析提供参考.     

利用δ15N-NO3-和δ18O-NO3-示踪北京城区河流硝酸盐来源

为定量化识别北京城区河流硝酸盐来源,采用δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3双同位素示踪法对北京城区河流河水硝酸盐的氮氧稳定同位素组成进行分析,利用稳定同位素混合模型追溯北京城区河流硝酸盐来源,并评估各污染源的贡献率.结果表明:1北京河流无机氮污染以硝酸盐氮(NO~-_3-N)污染为主,且河流下游硝酸盐氮污染较为严重.2北京城区地表河流δ~(15)N-NO~-_3值范围为6.26‰~24.94‰,δ~(18)O-NO~-_3值范围为-0.41‰~11.74‰;下游δ~(15)N-NO~-_3值比上游大.3根据稳定同位素混合模型,北京河流中硝酸盐贡献率平均值分别为:粪肥及生活污水61.2%、土壤有机氮31.5%、大气沉降7.3%.     

成都市PM2.5中无机组分与硝酸盐氮氧同位素变化特征

2013年1月12日～2013年1月23日和2014年8月10日～2014年8月21日在成都市城东成都理工大学校园内按昼夜采集PM_(2.5)样品,分析了PM_(2.5)样品的质量浓度、9种水溶性无机离子含量和硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O。结果表明,采样期间成都市PM_(2.5)冬、夏季的质量浓度分别为161～677μg/m~3(360±118μg/m~3)和87～137μg/m~3(92±18μg/m~3),冬季超标2～9倍,属于重度污染,夏季超标1～2倍,属于轻度污染; SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+(SNA)的质量浓度占总水溶性无机离子和PM_(2.5)质量浓度的比值冬夏季分别为72%±14. 3%和65%±9. 2%,21. 1%±2. 5%和30. 3%±6. 9%,是主要的无机离子组分。结合离子相关性分析,SNA的存在形式在白天以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4为主,部分以NH_4NO_3的形式存在,而在夜间则以NH_4NO_3为主,部分以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4形式存在。成都市PM_(2.5)中硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O呈冬季高、夏季低的特征。冬季,硝酸盐来源于燃煤和机动车尾气;夏季,硝酸盐来源于机动车尾气、燃煤和农业土壤释放,根据其[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]值说明成都市冬夏季均以固定污染源(燃煤)为主,移动污染源(机动车尾气)为辅。成都市冬季大气颗粒物中硝酸盐主要由NO_x经O_3氧化形成,夏季主要经·OH氧化形成硝酸盐或N_2O_5水解生成硝酸盐。     

利用氮氧同位素解析赤水河流域水体硝酸盐来源及其时空变化特征

赤水河流域作为长江上游重要的水源涵养区,其生态环境状况及水环境质量备受关注。为了了解流域河水氮素来源,本次研究利用硝酸盐稳定同位素(~(15)N、~(18)O)示踪技术并结合流域土地利用类型空间分布分析了赤水河流域丰水期与枯水期干流及主要支流河水硝酸盐来源与转化过程。结果表明,流域水体NO_3~-浓度具有明显的时空变化,其中丰水期NO_3~-浓度要高于枯水期,喀斯特区域的NO_3~-浓度要高于非喀斯特区域。流域干、支流水体δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-季节性差异明显,丰水期支流δ~(15)N-NO_3~-差异较大,干流差异较小,而枯水期支流δ~(15)N-NO_3~-差异较小,干流差异较大。结合氮氧同位素和土地利用信息发现,丰水期支流NO_3~-受其土地利用方式的影响,其来源具有多样性;干流NO_3~-浓度则主要受支流混合作用影响。枯水期干流NO_3~-受流域人为活动影响较为显著,点源输入造成水体氮同位素分布范围较宽,主要来源表现为生活污水和土壤有机氮;而支流NO_3~-多表现为土壤有机氮来源,部分支流受流域内城镇影响,生活污水对河流NO_3~-贡献较大。流域水体氮污染控制应以农业面源氮流失为主,同时严格控制点源污染的输入。     

脱甲河水系N2O关键产生过程及氮素来源探讨

开展氮素迁移转化研究有助于深入了解农业小流域氮循环过程,也可为小流域氮素流失溯源提供典型案例.为深入了解和识别脱甲河水系N_2O关键产生过程和流域氮素主要来源,采用稳定同位素方法,于2016年11月至次年10月分析了脱甲河4级(S1~S4)河段水体硝态氮的氮氧双同位素(δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-)和沉积物有机质氮同位素(δ~(15)N_(org))、碳氮比值(C/N)特征;探讨了流域氮素的迁移转化过程及其来源.结果表明,水体δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-分别在-19.87‰~8.11‰和-3.03‰~5.81‰范围内变化,氮素来源具有多元化特征且各河段存在差异.S1~S4河段δ~(15)N-NO_3~-均值分别为1.72‰、2.62‰、4.10‰和-1.28‰,而δ~(18)O-NO_3~-均值依次为2.60‰、-0.06‰、0.85‰和-0.62‰.S1河段硝态氮来源于土壤流失氮,而S2和S3来源为土壤流失氮、铵态氮肥和人畜粪便,S4则来源于铵态氮肥的硝化反应;硝态氮来源受生产生活影响显著.沉积物有机质δ~(15)N(δ~(15)N_(org))和C/N值波动范围分别是-0.69‰~11.21‰和7.30~12.02,S1~S4河段δ~(15)N_(org)均值分别为1.91‰、2.96‰、4.72‰和3.23‰,C/N均值分别是10.62、8.63、9.05和9.22.S1河段沉积物氮素来源于土壤有机质,而S2~S4河段δ~(15)N_(org)虽存在差异,但其来源均主要为流域内的污水.而硝化过程中δ~(18)O-NO_3~-分别是-7.01‰、-0.17‰、-0.28‰和-0.60‰;δ~(15)N-NO_3~-与δ~(18)O-NO_3~-的比值分别为0.66、-41.01、-30.23和9.39;S1~S4河段NO_3~--N质量浓度为1.08、1.46、1.54和1.50 mg·L-1,δ~(15)N-NO_3~-与NO_3~--N浓度呈正相关.因此,脱甲河水系中氮素转化可能以硝化过程为主体,硝化过程对N_2O的贡献可能占据优势.     

太子河下游河流硝酸盐来源及其迁移转化过程

2016年5月(枯水期)和2016年8月(丰水期)分别在太子河下游采集河流表层水样14个.为了识别河流硝酸盐来源及迁移转化过程,分别采用离子交换法,叠氮法和CO_2-H_2O平衡法测定水样的ρ(Cl-)、ρ(NO_3~-)、δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-值,测定δ~(18)O-H_2O.结果表明:不同采样期,硝酸盐主要来自于多种源的混合.枯水期,北沙河上游支流硝酸盐来源主要是土壤N及生活污水及畜禽粪便,中下游硝酸盐主要来自于化学肥料和生活污水及畜禽粪便.南沙河硝酸盐主要来自于生活污水及畜禽粪便.海城河上游、中游和下游硝酸盐分别来自于土壤N,生活污水及畜禽粪便和化学肥料,生活污水及畜禽粪便.丰水期,北沙河硝酸盐来源可能主要是土壤N、化学肥料和生活废水及畜禽粪便.南沙河和海城河中下游硝酸盐主要来自于化学肥料及生活废水及畜禽粪便,海城河上游河流硝酸盐主要来自于土壤N和化学肥料.从枯水期至丰水期,ρ(NO_3~-)、ρ(NH_4~+-N)均呈现降低的趋势,而δ~(15)N-NO_3~-值有增加的趋势,说明丰水期可能发生了氨的挥发和硝酸盐的反硝化过程.丰水期δ~(15)N-NO_3~-与1/ρ(NO_3~-)呈轻微的正相关关系,说明丰水期河流发生了简单的混合过程.本研究的结果可为平原区域的硝酸盐污染来源的季节差异研究提供参考.     

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%.     

多种同位素手段的硝酸盐污染源解析:以会仙湿地为例

近年来,湿地在人类掠夺性开发下生态环境正不断恶化.其中,硝酸盐污染就是湿地生态环境面临的一类主要问题.本文以会仙岩溶湿地为研究对象,为查明导致湿地水体硝酸盐升高的主要因素,利用~(15)N(NO_3~-)、~(18)O(NO_3~-)同位素手段确定区内硝酸盐污染的主要来源,并借助SIAR模型确定各类污染源的贡献率.在此基础上,通过~(13)C_(DIC)同位素定性描述地下水的径流条件,以此探究硝酸根浓度的空间分布与水循环的关系.结果表明,影响研究区水体中硝酸根浓度的主要因素有3个方面,动物粪便及生活污水、化肥中NO_3~-和土壤氮,其对硝酸盐污染的贡献率均值分别为39.1%、32.2%和28.5%.~(13)C_(DIC)同位素结果显示,轻~(13)C_(DIC)表明其地下水径流条件好,其对应的NO_3~-浓度值一般较低,而重~(13)C_(DIC)对应的NO_3~-浓度值一般较高.由此可知,地下水径流条件的好坏也一定程度地影响了NO_3~-浓度的分布.     

滇池几种鱼体汞含量与δ13C、δ15N特征

鱼体是人体摄入甲基汞的重要暴露途径。对滇池几种重要鱼类的总汞、甲基汞和13 C、15 N进行了测定,结果发现:滇池中鱼体总汞和甲基汞含量范围(平均值)分别为5.6~287ng/g(74±59ng/g)和2.7~400ng/g(73±67ng/g)。总汞和甲基汞含量存现显著的相关关系,(R2=0.65,p0.001),且甲基汞占总汞的平均比例大于80%,表明鱼体中的汞主要以甲基汞的形态存在。滇池几种鱼类的δ13 C平均值为-20.5±4.2‰,范围为-29.0‰~-15.1‰,δ15 N平均值为17.1±4.3‰,范围为5.9‰~25.8‰。同位素比值与鱼体汞含量之间没有显著的相关性,可能是由于滇池中采集的黄颡鱼和白鱼与其他鱼类不属于同一种食物源,因此对13 C和15 N的分馏不同。另外,采集的鱼类大小和年龄不均一,也可能是造成13 C和15 N异常分馏的原因之一。     

澜沧江流域水体悬浮颗粒物δ15 N空间差异及成因分析

梯级水电建设对澜沧江流域生源物质迁移转化及其生态环境的影响目前受到国内外学者的广泛关注,本文通过使用稳定同位素技术,分析了澜沧江流域悬浮颗粒物氮同位素的空间分布差异及其成因.结果表明,澜沧江上游自然河道水体溶解无机氮(DIN)质量浓度变化范围为0. 28～0. 60 mg·L~(-1),下游水库段DIN质量浓度显著增高,变化范围为0. 39～1. 15mg·L~(-1);上游自然河道段悬浮颗粒物δ~(15)N变化范围为4. 52‰～6. 72‰,下游水库段明显增重其变化范围为2. 3‰～11. 8‰.利用Isosource软件对悬浮颗粒物来源进行分析,结果表明澜沧江流域内工业及生活污水为悬浮物颗粒物氮素的主要贡献源,占比约为42. 43%;土壤有机质、大气沉降、农业化肥的贡献率分别为22. 38%、18. 16%和17. 03%;在该流域内上游自然河道段受工业及生活污水、土壤有机质以及大气沉降共同影响,下游水库段则主要受工业及生活污水的影响.同时小湾、漫湾、大朝山这3个库区内存在藻类吸收同化作用而使得悬浮颗粒物δ~(15)N变轻的现象.     

氮氧同位素联合稳定同位素模型解析水源地氮源

找出作为优质水源地的水库氮的来源对控制其富营养化问题非常重要.本研究选取杭嘉湖地区的4个水库(青山水库、对河口水库、四岭水库和里畈水库),利用氮、氧同位素技术结合稳定同位素模型(stable isotope analysis in R,SIAR),对水库的硝酸盐(NO_3~-)来源进行了识别并计算了各污染源的贡献率.结果表明,4个水库中存在严重的氮污染,以硝酸盐为主,受人类活动干扰较大的青山水库,污染严重.4个水库86%以上的δ~(18)O值小于10‰,93%样品的δ~(15)N/δ~(18)O值小于1.3,说明水库中硝化反应明显而反硝化作用不显著.4个水库硝酸盐的主要来源是化学肥料和土壤氮,两者的贡献率为75%~82%,种植业面源污染给水源地水库带来的氮污染已非常严重;青山水库硝酸盐的来源还包括贡献率为25%的生活污水及粪肥、贡献率为7%的降水和贡献率为6%的工业废水,说明在人类活动强度大的区域生活污水及粪肥的污染也不可忽视;对河口水库、四岭水库和里畈水库硝酸盐的来源还包括降水,其贡献率分别为21%、24%和15%,可见在人为干扰较少的地区,降水对于水体硝酸盐的影响也不可忽略.     

δ~(15)N和δ~(18)O指标识别环境中N_2O生成机理

δ15N和δ18O指标在识别环境N2 O生成机理中具有重要的作用。本文主要讨论δ15N指标在识别海洋、土壤和污染水体N2 O生成机理中的作用 ;分析硝化和反硝化作用引起的同位素分馏特征 ;并对δ18O指标的应用进行了探讨。     

菌株Desulfovibrio sp. CMX的DNRA性能和影响因素

微生物的硝酸盐异化还原为铵(DNRA)过程对自然界中铵根离子的存在和转化具有重要影响,然而关于SRB菌株DNRA过程影响和机制尚未探明.本文考察了实验室筛选的SRB菌株Desulfovibrio sp.CMX的DNRA能力、影响因素及其影响机制.结果表明,无外加氮源的情况下,分别以10 mmol·L-1NO_3~-和NO_2~-作为唯一电子受体,菌株Desulfovibrio sp.CMX最终NH_4~+生成率分别达到85.8%和97.3%,且无N2和N2O等副产物产生.实验探究了不同外加氮源、不同初始浓度的SO_4~(2-)、S~(2-)对菌株DNRA过程的影响.酵母浸粉作为外加氮源可促进菌株的生长和代谢从而促进菌株DNRA过程;SO_4~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段起促进作用,而对NO_2~-还原为NH_4~+阶段起抑制作用,综合两方面影响,最终表现出对菌株DNRA过程的抑制作用;S~(2-)对菌株生长及DNRA过程都表现出抑制作用,且S~(2-)浓度越高抑制作用越强,当S~(2-)浓度达到6 mmol·L-1后,S~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段的抑制作用强于NO_2~-还原为NH_4~+阶段的抑制作用,NO_3~-还原为NO_2~-速率低于NO_2~-还原为NH_4~+速率,此时体系中不再有NO_2~-的积累.     

中国水体硝酸盐氮氧双稳定同位素溯源研究进展

由于人类活动影响,水体硝酸盐(NO-3)污染已经成为世界范围内的环境问题.结合NO-3中δ15N、δ18O双稳定同位素技术、其他环境同位素以及化学分析技术,可以定量评价地表水、地下水、降水中NO-3不同来源贡献率、硝化/反硝化过程,为水体NO-3污染治理提供了有利依据.本文综述了国内外NO-3中δ15N、δ18O分析测试技术、NO-3污染源δ15N、δ18O特征值、应用δ15N、δ18O进行地表水、地下水溯源研究进展.目前,国内已经成功应用离子交换-AgNO3法和细菌反硝化法开展水体NO-3污染来源的同位素示踪研究.综合分析NO-3污染源中δ15N表明,我国粪肥及污水NO-3的δ15N为3‰～17‰,土壤中NO-3的δ15N为3‰～8‰、大气降水中NO-3的δ15N为-9‰～9‰、化肥中NO-3的δ15N为-2‰～4‰,化肥中NH+4的δ15N为-4‰～2‰.对地表水、地下水中的NO-3溯源研究表明,污水、粪肥已经成为我国水体NO-3污染的重要来源,中国的城市污水、农业水产养殖对地表水水体NO-3污染带来了严重的影响.未来应结合长期监测、δ15N和δ18O双同位素技术和水化学分析技术,提高NO-3不同来源的比例、季节动态定量评价水平,为我国水环境管理提供有效依据.     

典型岩溶槽谷区土壤水δD和δ18O时空分布特征:以重庆市中梁山岩溶槽谷为例

为了揭示岩溶槽谷区土壤水氢氧同位素的时空分布特征,以重庆市北碚区中梁山为研究基地,于2017年5月和2017年9月收集降水及3种不同土地利用方式(耕地、草地和林地)不同深度的土壤水,利用稳定同位素技术研究不同土地利用方式下0~15 cm、15~45 cm土壤剖面的土壤水氢氧同位素时空变化特征.结果表明:(1)土壤水δD和δ~(18)O的平均值分别为-50.0‰±33.6‰和-7.9‰±4.3‰,其值均在大气降水线(LMWL)周围,说明降水是该区土壤水的主要补给来源;(2)土壤水δD和δ~(18)O具有明显的季节变化,5月(土壤水δD和δ~(18)O的平均值-19.4‰±6.8‰和-4.1‰±1.0‰)9月(土壤水δD和δ~(18)O的平均值-82.2‰±14.0‰和-11.9‰±2.2‰);(3)土壤水δD和δ~(18)O在不同土地利用方式下没有表现出明显差异;(4)土壤水δD和δ~(18)O随土壤深度呈梯度变化,5月耕地、草地和林地土壤水稳定同位素以垂直递减趋势为主,9月耕地和林地以递增趋势为主,草地以递减的趋势为主.     

太湖西部河湖氮污染物来源及转化途径分析

通过2014年枯水、丰水两期监测,综合分析了太湖西部入湖河流与湖区水体及其沉积物的无机氮形态与同位素特征,并利用δ~(15)N识别了太湖西部上游区氮污染来源及转化途径的生物化学作用机制.结果表明:NO_3~--N与NH_4~+-N为研究区域入湖河流无机氮的主要形态,而NO_3~--N为西部湖区水体无机氮的主要形态;δ~(15)N-NO_3~-的数值范围揭示了西部入湖河流在枯水季NO_3~--N主要来源于农用化肥,有少量矿化土壤有机氮,而丰水季则以生活污水为主,有少量矿化土壤有机氮及农用化肥;δ~(15)N-NH_4~+的数值范围说明了生活污水是河流水体NH_4~+-N的主要来源;通过水体及沉积物样品NO_3~--N、NH_4~+-N、δ~(15)N-NO_3~-、δ~(15)N-NH_4~+的协同分析可知,湖区氮的赋存形态主要受湖区水体硝化作用及沉积物内反硝化作用的影响.     

生物滞留系统中~(15)NO_3~-的迁移转化及丹麦草对此过程的影响研究

通过构建模拟试验,利用~(15)N同位素示踪技术研究~(15)NO_3~-在生物滞留系统中的迁移转化以及丹麦草对此过程的影响。结果表明:在处理组(植物组)中约79.6%的NO_3~-发生了转化,其中反硝化作用、硝酸盐异化还原为铵(DNRA)、微生物固定和植物吸收参与转化分别占所添加~(15)N的32.7%、10.4%、24.2%和12.3%;在对照组中,约60.5%的NO_3~-发生了转化,其中反硝化作用、DNRA作用和微生物固定参与转化部分分别占所添加~(15)N的21.6%、19.5%和19.4%。两组中,反硝化作用均为优势反应,其次是微生物的固定和DNRA作用。在处理组中,丹麦草的直接吸收对NO_3~-的去除起到一定作用,同时间接促进了反硝化作用和微生物固定,加快了生物滞留系统对NO_3~-的去除。     

2015年北京城区大气PM2.5中NH4+、NO3-、SO42-及前体气体的污染特征

2015年1~12月对北京市城区开展PM_(2.5)中主要水溶性离子NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-)(统称SNA)及其前体气体NH_3、NO、NO_2和SO_2的监测,共获得样本325组.用特氟龙滤膜采集PM_(2.5)中SNA,用在线仪器实时监测各前体气体.分析各前体气体和SNA的污染特征并同时对其相关性进行研究.观测期间NH_3、NO、NO_2、SO_2、NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-)的年平均浓度分别为21.5、17.7、54.3、14.2、8.1、13.5和12.7μg·m~(-3),SNA质量浓度占PM_(2.5)的43.4%.NO、NO_2和SO_2冬季最高,夏季最低;NH_3为夏季最高,秋冬较低;NH_4~+浓度和体积分数四季波动不大;NO_3~-浓度和体积分数均夏季最低;SO_4~(2-)浓度为冬季最高,百分含量为夏季最大.全年([NO_3~-]+2[SO_4~(2-)])与NH_4~+的比值为0.97,表明阴离子主要以NO_3~-和SO_4~(2-)的形式存在.随着污染程度的增加,各化合物浓度均有明显上升,NO_3~-是重污染过程累积效应比较明显且贡献率最大的离子.SO_4~(2-)则在污染级别较低时,贡献率较大.NO_3~-与NO_2,NO、NH_4~+与NH_3,SO_4~(2-)与SO_2在置信度为0.01水平上均显著相关;SO_4~(2-)和SO_2变化规律呈负相关,NO_2和NO_3~-基本呈正相关,相比NH_3,NH_4~+浓度的高低受酸性气体NO_2、SO_2影响更大.     

漂浮水生植物对富营养化水体中N2O产生及输移过程的调节作用

漂浮水生维管束植物具有发达的通气组织,然而关于其传输水体中产生温室气体N_2O方面的研究还很匮乏.本研究以漂浮水生植物凤眼莲为代表,利用稳定氮同位素示踪技术,设计能够分隔根室和叶室的水生植物生长系统,通过微宇宙实验定量追踪N-15标记的氮素在凤眼莲根系介导下的转化途径、N_2O产生规律及N_2O通过通气组织向空气的传输过程.研究结果表明,加入水体的~(15)NO_3~-有少部分通过异化还原成为铵(DNRA)过程转化为NH_4~+-~(15)N,主要通过反硝化反应生成N_2O;加入的~(15)NH_4~+主要发生了耦合硝化-反硝化反应.种植凤眼莲均使叶室中N_2O-~(15)N原子百分超和~(15)N_2O浓度明显高于无植物的对照,一方面说明凤眼莲根系能够促进反硝化、硝化-反硝化反应过程,同时也说明水体中的~(15)N_2O有相当一部分通过植株体传输到空气中.凤眼莲通气组织主要通过分子扩散从高浓度空间向低浓度空间输送~(15)N_2O.在标记NO_3~--~(15)N的水体中,凤眼莲在前期促进了~(15)N_2O向顶空排放,但并未在整个生长期持续促进N_2O释放.在标记NH_4~+-~(15)N的水体中,植株体富集是NH_4~+-~(15)N的一个主要归趋途径,但同时也有部分NH_4~+-~(15)N转化为N_2O通过植株通气组织持续、缓慢地释放到顶空当中.研究结果阐明了漂浮植物对水体氮转化过程及N_2O输移途径的调节作用,可为全面理解水体生态系统氮循环过程提供理论基础.