基于稳定同位素和贝叶斯模型的引黄灌区地下水硝酸盐污染源解析

论文摘要

地下水硝酸盐（NO3-）污染已经成为全球严重的水环境问题之一,由于饮用水中高含量NO3-会转化成亚硝酸盐而增加各种疾病和癌症风险,其来源的确定对于NO3-污染的预防和控制非常重要。本文以黄河下游第二大灌区——潘庄灌区为例,首次采用NO3-的氮氧稳定同位素结合贝叶斯模型追溯地下水NO3-的来源并量化各种来源的贡献比例。结果表明,地下水NO3-含量分布在0.1～197.0 mg·L-1,平均值为34.2 mg·L-1。与《生活饮用水卫生标准》中规定的地下水NO3-最大含量[20 mg（N）·L-1,相当于NO3-含量90 mg·L-1]相比,有10%的样品NO3-含量超标。井深<30m、30～60m和>60m的地下水NO3-平均含量分别为25.9mg·L-1、39.7mg·L-1和20.1 mg·L-1。空间上,宁津县、武城县、平原县和禹城市有大片区域地下水NO3-含量较高。地下水NO3-的δ15N组成范围为0.72‰～23.93‰,平均值为11.62‰;δ18O组成范围为0.49‰～22.50‰,平均值为8.46‰。同位素结果表明粪便和污水、农业化肥是地下水中NO3-的主要污染来源。这反映了人类活动是引起地下水NO3-污染的主要原因。贝叶斯模型结果显示,粪便和污水对潘庄灌区地下水中NO3-平均贡献率高达56.2%,化肥的平均贡献率为19.3%,大气降水和土壤的平均贡献率分别为6.2%和12.3%。由于污水、粪便和化肥是地下水中NO3-的主要来源,为保护和改善研究区地下水水质,建议加强污水管道建设,强化畜禽粪便的管理以及提高化肥利用效率。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 研究区概况
•   1.2 样品的采集与分析
•   1.3 贝叶斯混合模型
• 2 结果与分析
•   2.1 地下水的水文地球化学特征
•   2.2 地下水NO3-空间分布特征
•   2.3 地下水NO3-氮氧同位素组成及各种来源贡献率
• 3 讨论与结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张妍,张秋英,李发东,张鑫,毕直磊,张强

关键词: 氮污染,地下水污染,硝酸盐,同位素,贝叶斯模型

来源: 中国生态农业学报(中英文) 2019年03期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅰ辑

专业: 环境科学与资源利用

单位: 西北大学城市与环境学院陕西省地表系统与环境承载力重点实验室,中国环境科学研究院,中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,中国科学院大学资源与环境学院

基金: 国家自然科学基金项目(41601017,41771292,41271047),陕西省自然科学基础研究项目(2017JQ4001),中国博士后基金项目(2015M572591),陕西省教育厅科研计划项目(17JK0771)资助~~

分类号: X523

DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.180887

页码: 484-493

总页数: 10

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