基于水化学及当地稳定同位素的地下水硝酸盐污染空间分布特征及污染源解析

为精准识别张家口市宣化区地下水硝酸盐污染的空间分布情况及其来源,根据张家口市宣化区洋河两岸地下水水质监测数据,采用水化学分析方法分析硝酸盐污染现状,利用氮氧稳定同位素方法定性分析污染物来源,并利用ArcGIS软件对地下水硝酸盐浓度、氮氧同位素特征值进行可视化表征,更加直观地表现地下水环境质量时空差异.根据SIAR模型（同位素混合模型）定量计算各污染源的贡献率.结果表明:①张家口市宣化区地下水“三氮”污染主要为硝酸盐氮,浓度平均值为27.23 mg/L,污染浓度高值区域出现在建设用地.②研究区典型特征污染物的氮同位素特征值（δ15N-NO₃-）在土壤中的分布范围为1.46‰~7.71‰,在粪便及污水中的分布范围为9.49‰~17.57‰,可充实当地δ15N-NO₃-分布数据库.③硝酸盐污染主要来源于土壤氮、粪便及污水,水化学及同位素特征表明氮的迁移转化以硝化作用为主.④SIAR模型计算结果表明,土壤氮、粪便及污水、无机化肥及工业废水贡献率分别为44.36%、43.35%、9.24%.研究显示,硝酸盐污染主要受生活污水、工业生产活动和该地区农业灌溉的影响,污染物主要来源于土壤氮、粪便及污水,且建设用地污染情况较耕地更为严重.      

硫氧同位素解析典型岩溶地下河流域硫酸盐季节变化特征和来源

全球约1/4的饮用水源为岩溶水,但岩溶含水层极易遭受人类活动污染.以八步地下河为例,利用硫酸盐（SO₄^2-）浓度、硫氧同位素（δ³⁴S-SO₄和δ¹⁸O-SO₄）和水中氧同位素（δ¹⁸O-H₂O）研究岩溶小流域SO₄^2-的丰、枯水期两个季节变化特征和来源.结果表明：①受酸性矿坑水（acid mine drainage,AMD）直接影响的采样点SO₄^2-浓度较高（≥250 mg·L^-1）,枯水期>丰水期,其他采样点浓度季节变化相对较弱且浓度低.②地表水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-10.5‰和4.7‰,枯水期为-11.5‰和1.3‰;地下水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-2.9‰和7.1‰,枯水期为-3.2‰和6.2‰.地表水和地下水中δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄值都存在丰水期偏重、枯水期偏轻的特征.③丰、枯水期流域内地表水和地下水中各采样点δ³⁴S-SO₄值变化不明显,表明在特定的采样点SO₄^2-的来源相对稳定.④地表水和地下水中SO₄^2-主要来源于雨水、硫化物和石膏,地下河出口各来源丰水期所占的比例分别为13%、40%和47%,枯水期为18%、39%和43%.     

基于稳定同位素的水生生物食物链结构特征分析

稳定碳、氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)技术是研究水生态系统中物质循环、能量流动的重要手段.应用水生生物摄食过程中碳、氮稳定同位素比率会伴随食物链传递过程中分馏作用而变化的特征,以北京地区永定河流域山区河道、永定河流域平原河道、潮白河流域山区河道、北运河流域平原河道为研究对象,共布设30个样点,探究不同流域河道水生生物食物网结构变化特征,定量反映其水生生物摄食关系、营养级、食物网的冗余程度,揭示水生生物食物网结构、物质循环特征.结果表明：(1)北京地区不同流域河道δ¹³C、δ¹⁵N具有显著的空间异质性,不同流域呈现不同上升趋势,永定河流域、潮白河流域山区河道均总体呈现“L”型阶梯上升趋势,永定河流域平原河道呈现■型上升趋势,北运河流域呈现“│”型上升趋势.(2)永定河流域、潮白河流域河道鱼类δ¹⁵N总体稳定在8‰～18‰之间,显著大于北运河流域δ¹⁵N(5‰～15‰).(3)不同流域鱼类δ¹⁵N、δ¹³C形成的矩阵...     

地下水NH4+-15N同位素测试技术进展

本文根据铵离子的物理化学性质,建立了各种测试分析技术.传统的NH4+_-15N同位素测试过程包括样品中NH4+的收集、转化为适于质谱分析的气态N2以及用15N同位素质谱进行分析.其中NH:的收集方法较多,包括蒸馏法、扩散法、离子交换柱法和沸石萃取法等.适于质谱分析气态N2的转化方法可分为化学湿法和干燃烧法.笔者就同位素分析测试过程中NH4+的收集、转化及15N测试各个步骤加以总结,分析各自方法的优缺点和适用范围,寻求问题的解决途径.并评述了最近出现的色谱-质谱联合分析法和叠氮法.最后对地下水NH4+-15N同位素测试技术的发展进行了展望,以期能够更广泛地应用于环境和水文地质领域.     

广东省从化温泉热矿水水化学与同位素特征

从化温泉位于广东省从化市东北,地处广从断裂带北东段,泉点沿NW及NE向次级断裂出露,热水出露于燕山期花岗岩中。温泉为中低温、偏碱性的低矿化水。热水中的阳离子以K⁺、Na⁺、Ca²⁺为主,阴离子以HCO^-₃为主,属于HCO₃-Na及HCO₃-Na·Ca水。热水中偏硅酸、氟含量较高,同时含有锂、锶、钡、硼酸等微量组分及放射性组分镭、氡。由D和¹⁸O组分表明热水起源于大气降水。根据玉髓温标计算的热储温度为82.14~93.52℃。由镭-氡法测定热水年龄,可知热水在地下滞留时间较短,循环较快,如开采量不大且采用采停交替的方式,有助于热水的可持续利用。     

营养条件对微藻碳、氮稳定同位素组成的影响

以5种微藻(甲藻3种,硅藻、绿藻各1种)为试验材料,探讨了不同营养条件对微藻不同生长阶段碳氮稳定同位素组成的影响.结果表明,不同纲微藻的δ13C值和δ15N值在稳定生长期高于指数生长期,且与生长速率没有相关性(P0.05).硅藻的δ13C值低于甲藻和绿藻,绿藻和甲藻的δ13C值比较相近;甲藻的δ15N值低于硅藻和绿藻,绿藻和硅藻的δ15N值比较相近,且同属甲藻纲的海洋原甲藻、塔玛亚历山大藻和强壮前沟藻的δ15N值有较大的差异.5种微藻在不同营养条件(营养盐充足、缺氮、缺磷)下培养,氮限制和磷限制导致微藻具有更正的δ13C和δ15N,磷限制的影响不明显,且弱于氮抑制.     

滇池周边浅层地下水硝酸盐来源及转化过程识别

明确硝酸盐的主要来源及转化过程对地下水氮污染防治和水资源开发利用具有重要意义.为了探明滇池周边浅层地下水中硝酸盐污染现状及来源,于2020年雨季（10月）和2021年旱季（4月）在滇池周边共采集73个浅层地下水样,运用水化学和氮氧同位素（δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-）识别浅层地下水中硝酸盐的空间分布、来源及转化过程,并结合同位素混合模型（SIAR）定量评价不同来源氮对浅层地下水硝酸盐的贡献.结果表明,旱季浅层地下水中有40.5%的采样点ρ（NO₃^--N）超过地下水质量标准（GB/T 14848）Ⅲ类水质规定的20 mg·L^-1,雨季超过47.2%的采样点ρ（NO₃^--N）超过20 mg·L^-1.氮氧同位素和SIAR模型分析结果证明了土壤有机氮、化肥氮、粪肥和污水氮是浅层地下水硝酸盐的主要来源,以上氮源对旱季浅层地下水中硝酸盐的贡献率分别为13.9%、11.8%和66.5%,对雨季的贡献率分别为33.7%、31.1%和25.9%,而大气氮沉降贡献率仅为8.5%,对该区浅层地下水中硝酸盐来源贡献较小.硝化作用是旱季浅层地下水中硝态氮转化的主导过程,雨季以反硝化作用为主,且反硝化作用雨季比旱季明显.     

厦门某旱地土壤垂直剖面中重金属迁移规律及来源解析

采用ICP-MS和TIMS分析测定厦门市农业区某旱地土壤垂直剖面中8种重金属元素(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr和Pb)含量及铅锶同位素组成,重点分析土壤剖面金属的纵向分层和淋失迁移特征.结果表明,除Sr外,其余重金属在大部分剖面深度中均未超过背景值,表明受外来源的影响较小. Sr在整个剖面的迁移系数均大于0,表明存在不同程度的富集; Zn和Co在近地表处富集; Cr、Ni和Cu在整个剖面中以亏损为主; V和Pb受外来活动的干扰小.淋洗迁移特征分析表明,Sr和Pb淋洗下移较活跃,其下移深度较大,但Pb下移深度低于Sr下移深度.因子分析表明,重金属主要为自然因子的输入,其次为农业活动和交通运输等复杂人为活动的输入.富集因子分析表明,Sr受外源不同程度影响.铅锶同位素组成分析表明,垂直剖面土壤中Pb主要来源于母质层,而Sr除来源于母质层外,还受到复杂人为源的影响,并已有向底层(30～70 cm)迁移的趋势.     

稳定同位素探针技术结合宏基因组学在探究环境污染物微生物转化/降解过程中的应用进展

稳定同位素探针技术(SIP)结合宏基因组学在环境污染物微生物转化/降解研究中的应用已逐渐成为趋势.该组合技术不依赖纯培养方法,能够从复杂自然环境中鉴定出具有特定代谢功能的微生物类群,揭示污染物的微生物代谢途径,在研究污染物的原位微生物转化/降解过程方面具有显著优势.本文综述了该组合技术在探究不同环境介质中烃类化合物及其衍生物、有机农药、重金属和新型污染物微生物转化/降解过程中的应用进展,包括功能微生物的识别和污染物微生物转化/降解机制的解析等.最后,基于该组合技术的应用现状进行了展望,提出未来该组合技术与多种原位表征技术的联用将为微生物驱动污染物的转化/降解机制研究提供更准确全面的信息.     

水稻田垂直剖面土壤稀土元素来源解析及生态风险评价——基于锶钕同位素示踪结合MixSIAR模型

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3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.