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%.     

中国地表水硝酸盐分布及其来源分析

地表水硝酸盐污染已经受到世界研究者的广泛关注,中国地表水系统硝酸盐污染情况也不容乐观.为了解中国地表水硝酸盐分布、来源和转化机制,本研究系统收集了全国7大地区的71条主要河流硝酸盐数据,分析了地表水硝酸盐的分布及污染情况,并且通过硝酸盐氮氧同位素特征值揭示了不同地区、不同流域水体硝酸盐的主要来源.结果表明,我国7.83%河流硝酸盐质量浓度超过了标准限值(45 mg·L^-1).牡丹江、海河和长江入海口的硝酸盐质量浓度超过90 mg·L^-1,呈现重度污染现象.中国地表水δ¹⁵N-NO₃和δ¹⁸O-NO₃特征值范围分别为-23.5‰～26.99‰和-12.7‰～83.5‰.研究表明:东北、华中、华东地区地表水硝酸盐主要来源为生活污水,西北和华北地区地表水硝酸盐主要来源为生活污水、无机化肥和土壤有机质硝化,西南和华南地区地表水硝酸盐主要来源为无机化肥和生活污水.通过相关性分析得到中国地表水硝酸盐质量浓度与常住人口、废水排放量、农用氮肥施用折纯量和人均GDP呈正相关...     

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。     

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.      

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.     

基于SWAT模型的流域河道硝酸盐δ15N和δ18O模拟

为提升流域地表水硝酸盐溯源方法的可靠性,于2013~2015年在釜溪河流域,对流域水文和水质过程进行了连续监测,同步测定了流域内主要污染源和干支流河道硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O.基于SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟了陆面水文和河道水文过程中的氨氮(NH_4~+)和硝酸盐(NO_3~-)迁移转化过程,在此基础上,耦合河道中硝酸盐~(15)N和~(18)O掺混、转化和分馏机制,发展了流域河道硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O模拟方法.结果表明,河道中硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O主要受流域内污染源以及不同水文期径流条件变化的影响,不同污染源同位素掺混过程对于同位素丰度变化的贡献率为82.74%,氮素转化过程中同位素分馏的贡献率为16.26%,SWAT模拟NH_4~+和NO_3~-浓度偏差对δ~(15)N和δ~(18)O模拟误差的影响为10.44%.由于降雨中硝酸盐δ~(18)O的变化范围显著地超过δ~(15)N的变化范围,以及河道硝酸盐18O来源复杂性,δ~(18)O模拟误差平均较δ~(15)N偏大18.72%.所提出的方法模拟河道硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O结果的系统误差和偏差小于10%和15%.所提出的流域河道硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O模拟方法具有明确的物理意义,为河道氮素正向溯源提供了方法支撑.     

稳定同位素技术在水体硝酸盐污染源解析中的研究进展

准确识别水体中硝酸盐污染来源至关重要,目前稳定同位素已被广泛应用于水体硝酸盐污染源解析研究,但关于同位素分馏影响源解析结果准确性的研究仍不足。介绍了稳定同位素分析技术及其在水体硝酸盐污染源解析中的应用,通过对比氮转化中δ¹⁵N-NO₃ ⁻和δ¹⁸O-NO₃ ⁻的时空差异性,结合其他技术方法在硝酸盐污染源解析研究中的应用,提出目前稳定同位素技术在硝酸盐污染源解析中应用的局限性。结果表明,氮转化中同位素分馏对水体δ¹⁵N-NO₃ ⁻和δ¹⁸O-NO₃ ⁻的影响很大,使用符合环境特征的潜在来源δ¹⁵N-NO₃ ⁻和δ¹⁸O-NO₃ ⁻是保证稳定同位素模型解析结果准确性的关键。因此,深入研究水体中与氮转化相关的微生物信息将有助于进一步了解硝酸盐在迁移转化中的特征;土壤层或者地下水硝酸盐的输入应成为地表水体硝酸盐污染源解析的重点考察端元;结合机器学习发展出适应研究区域地理气候特征的稳定同位素模型是今后实现精准溯源的研究方向。

     

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%.     

太湖地区稻作系统不同水体硝态氮同位素特征及污染源

为辨别稻作系统不同水体硝态氮来源,选择太湖地区典型稻作区域,应用硝态氮δ15N同位素技术,结合水化学方法(如NO3-,NH4+,TP,Cl-,SO42-),研究水稻施肥之前(4~5月),施肥期(6月),及施肥之后(7~8月)地表水和地下水硝态氮来源.结果表明,地表水和地下水硝态氮含量普遍较高.在施肥期,各水体硝态氮中δ15N均较低,表明该时期农业化肥是水体硝态氮的主要来源.在施氮前期,池塘水δ15N较低,其可能原因是受雨水的影响;而地下水δ15N较高,可能是水体发生了强烈的反硝化.在施肥后期,池塘水δ15N较高可能受养殖废水影响;地下水δ15N较低,可能受农田渗漏水的影响.河水和灌溉水硝态氮δ15N在各时期波动不大,其中河水硝态氮主要来源是生活污水和动物粪肥,但灌溉水硝态氮主要来源于雨水.本研究提出新的Cl-浓度和NO3-/Cl-物质的量比区间以辨别太湖地区水体硝态氮来源.     

基于水化学和稳定同位素的白洋淀流域地表水和地下水硝酸盐来源

为探究白洋淀流域生活污水河附近地表水和地下水硝酸盐来源,于2014年7月沿着生活污水纳污河——府河采集地表水和地下水.通过分析水化学和氢氧同位素(δ~2H、δ~(18)O)明确地表水和地下水转化关系,并通过硝酸盐氮(δ~(15)N)同位素确定硝酸盐来源.结果表明,河水来源于城市和农村生活污水,同时受蒸发作用影响.浅层地下水受府河、白洋淀和太行山山区地下水侧向补给.浅层地下水硝酸盐超标(世界卫生组织)率为16.7%.受水体自净能力的影响,府河上游硝酸盐浓度大于下游.受区域水流方向的影响,南岸浅层地下水硝酸盐浓度大于北岸.近河和近淀区域浅层地下水硝酸盐主要来自于地表水.此外,土壤、化肥及其点源污染也是地下水硝酸盐的主要来源.城市和乡村居民生活及农业生产活动影响区域地表水和地下水硝酸盐.     

中国典型城市机动车排放演变趋势

选择中国12个典型城市建立1990~2009年机动车排放清单,分析各城市机动车排放历史演变趋势.结果显示,1990~2009年,研究各城市CO、VOCs、NOx和PM排放因子分别降低57%~81%、53%~78%、22%~74%和31%~76%.20年间,各城市CO和VOCs排放量总体在2000年后陆续达到增长峰值后开始下降,总量分别增长1.0倍和1.4倍;NOx和PM排放量总体保持持续增长,分别增长3.2倍和3.3倍.各城市汽油车是CO和VOCs排放主要贡献源,LDA-G、MDTB-G和HDTB-G对各城市机动车CO和VOCs排放的贡献和分别为约70%~90%和约50%~85%,其中LDA-G的排放贡献明显提高.LDA-G、MDTB-G、MDTB-D和HDTB-D贡献了80%~90%的NOx排放,其中MDTB-D和HDTB-D的排放贡献率从平均57.8%上升为72.7%.对于PM,MDTB-D和HDTB-D占排放的70%~90%.此外,部分城市摩托车排放的贡献不容忽视.     

国外保护矿业环境的矿业立法择优

勘探尤其是开采对环境的污染和破坏是比较典型的,为此,世界绝大多数国家制订了独立于矿产资源法的《矿业法》,从立法资源上保证保护矿业环境的法律构建.国外《矿业法》以源头控制、全过程控制、无过错和合力等立法原则,贯通于行政特许权授予为主并综合运用矿业主体激励、市场力量、公众参与等其他管理方式之中,构建成立体性保护矿业环境的法律制度.国外矿业法择优显得我国取代《矿业法》的《矿产资源法》关于矿业环境保护的规定过分“吝啬“.     

小兴安岭泥炭藓沼泽生态系统中的汞

研究了小兴安岭汤旺河流域中的泥炭、土壤和植物样品的汞,泥炭地总汞的平均含量为65.8～186.6ng/g;高于黑龙江土壤A层汞平均含量,也高于美国佛罗里达大沼泽国家公园和瑞典Birkeness湿地的含量.甲基汞平均含量为0.16～1.86ng/g;约占总汞的0.2%～1.4%,泥炭地总汞最高浓度出现在5～10cm深处,为186.6ng/g,甲基汞最高浓度出现在10～15cm处,为1.86ng/g,均随深度增加而减少.甲基汞含量与总汞没有很强的相关性(P=0.05,r=0.28)     

排污交易在中国

2001年江苏发生了我国首例二氧化硫排污交易，2002年底同样在江苏完成了首倒异地二氧化硫排污权。同时二氧化硫排污权交易试点在我国七省市全面展开。随着试点工作的广泛开展。     

我国海水养殖业的抗生素污染现状

我国海水养殖业存在抗生素使用不当的现象,由此引发的人体健康风险和环境污染问题受到社会各界的广泛关注。一方面,养殖水体与海洋具有连通性,因此养殖区的抗生素残留可能会在海洋生态系统中扩散迁移,导致自然环境中抗生素及抗生素抗性水平的提高;另一方面,海产品中抗生素残留带来了食品安全和进出口贸易纠纷问题。本文从我国海水养殖业抗生素的使用情况、海水养殖区水体及沉积物中抗生素浓度、主要海产品的抗生素残留等3个方面,系统介绍了我国海水养殖业抗生素的污染现状,为我国海水养殖业抗生素的合理使用和有效监管提供参考。     

Detection of Hepatitis A Virus in Strawberries Implicated in an Outbreak in the USA in 1997

Food and Environmental Virology - Hepatitis A virus (HAV) was detected in frozen strawberries which had been implicated in a large outbreak of hepatitis A in 1997. The sample was analysed after...     

鸭绿江口潮滩沉积物间隙水中的营养盐

通过对鸭绿江口潮滩区2个采样点采集的柱状样分析、培养实验,测定了沉积物间隙水中的营养盐和沉积物中的S^2-结果表明,鸭绿江口潮滩区沉积物间隙水中的NO₃^-含量平均值为3.0μmol/L,垂直分布变化不大.PO₄^3-和SiO₃^2-的含量范围分别为0.8～70.4μmol/L,111.6～1054.3μmol/L,且两者垂直变化类似,随沉积物深度的增加先增加后下降.沉积物中硫化物的分布是随深度增加,含量升高.鸭绿江口潮滩区沉积物Eh、pH的测定结果显示,在13cm以下,Eh降为负值,沉积物还原性逐渐增强.而pH自上而下变化不大.由分子扩散公式计算结果表明,鸭绿江口潮滩区营养盐均由沉积物向上覆水扩散.     

上海城郊夏季大气VOCs在臭氧生成中的作用

为研究上海市夏季臭氧高发季节大气VOCs在臭氧生成中作用,选取2018年5～8月大气臭氧较高的时段,在淀山湖科学观测研究站对103种挥发性有机物、臭氧和氮氧化物等环境污染物进行观测.结果表明,上海臭氧高发季节大气平均φ(VOCs)为32.7×10-9,羰基化合物是VOCs的主要组分,所占质量分数达35.0％.羰基化合物...     

我国四个港湾疏浚物石油污染

文中叙述了１９８８￣１９９０年间，我国４个港湾－大连湾、天津港、深圳湾及珠江河段各疏浚区疏浚物中油类污染调查及分布状况。文中介绍了站位布设原则，样品采集、样品处理、分析测试方法。进行了沾污疏浚物油类出溶出实验，认为油类溶出实验是估价疏浚物油类污染的程度的重要手段。讨论了４港湾疏浚物油类污染水平。大连湾海域疏浚物石油污染明显，珠江河段，深圳湾及天津港疏浚物稍受影响，基本上是清洁的。     

我国企业信息化建设中角色关系的思考

我国企业信息化建设中存在三类角色分别是企业、管理咨询公司和信息化产品开发商,他们各有优势和不足.只有三方面互相影响、互相促进、改变三者之间的"挤压关系",建立新的服务、协作、监督关系,企业信息化才能顺利进行.本文通过对这三类角色各自特点的分析和比较,深刻的思考了在我国企业信息化建设中这些角色之间的关系.