论文部分内容阅读
氮是生物体必需的元素，同时也是引起水体富营养化的主要元素。但是，随着农业活动及人口的不断增加水体NO3--N污染现象是现今世界面临的一个重大环境问题。化肥、有机肥、生活污水、土壤有机质、大气氮沉降等均是水体NO3--N污染的重要来源。因此，对水体NO3--N污染来源的溯源研究对水环境质量管理及生态系统可持续发展具有重要意义。应用氮氧双稳定同位素示踪技术可以进行水体NO3--N溯源研究及不同NO3--N污染来源贡献率的定量研究。本研究依托中国生态系统研究网络（CERN）千烟洲红壤丘陵农业综合开发试验站和北京城市生态站20042009年监测数据，结合化学分析和氮氧双同位素示踪技术，研究两种生态系统NO3--N污染状况、季节动态及污染来源。研究能够为城市景观建设及农业小流域水环境NO3--N污染管理提供科学数据和依据。研究结果如下：（1）北京城市生态系统地表水NO3--N质量浓度为0.747.58mg·L-1，地表水NO3--N质量浓度发生在下游东便门及通惠河监测点。东便门和通惠河地表水NO3--N质量浓度显著高于上游8个监测点，判定在这两个监测点附近可能存在污染源。地表水NO3--N质量浓度有明显的季节变化，一般夏季和冬季北京市地表水NO3--N质量浓度较高。（2）北京城市生态系统地表水δ15N、δ18变化范围为-1.328.9‰，-0.09314.898‰平均值分别为11.5‰（n=54）、7.531‰（n=22）。通过化学分析方法NO3--N质量浓度及δ15Nnitrate分析结果表明，北京市地表水NO3--N来源主要是城市生活污水，以下游的东便门、通惠河污染最为严重。此外，大气降水及土壤有机质也有一定影响。（3）千烟洲松塘小流域水体NO3--N质量浓度平均＜0.3mg·L-1，NH4+-N质量浓度平均为0.1mg·L-1，TN质量浓度均1mg·L-1，其中地下水NO3--N质量浓度显著高于其他三类水体（P＜0.05）。水体各形态氮季节变化研究表明，千烟洲松塘小流域水体NH4+-N,TN冬、夏差异不大，而水体NO3--N在夏季较高，春季和冬季较低。（4）千烟洲松塘小流域自然池塘和架竹河地表水δ15N、δ18O值分别在5.6‰10.7‰，1.207‰9.083‰之间，鱼塘和地下水δ15N、δ18O值分别在11.7‰29.4‰、0.033‰14.898‰之间。结果表明千烟洲松塘小流域水体NO3--N主要受有机污染源（动物粪便、生活污水、化粪池）的影响，并可能还会受到土壤有机质的影响。（5）通过对两种生态系统的比较发现，受生活污水影响较为明显的城市生态系统地表水NO3--N污染较为严重，其质量浓度为千烟洲松塘小流域水体的数十倍。两种生态系统水体NO3--N质量浓度季节变化也存在较大差异，这与水体NO3--N污染来源及雨水的季节分配有关。因土地利用方式的不同，NO3--N污染来源也随之变化，城市生态系统地表水NO3--N污染主要为点源污染，主要来自城市生活污水及地表径流。千烟洲松塘小流域水体NO3--N污染为非点源污染，主要受农田施绿肥、生活污水的影响。