[00139135]地下水硝酸盐反硝化过程的氮氧同位素示踪研究

硝酸盐是引起水体富营养化和影响引用水质的重要水体污染指标之一,由于人口增长和粮食需求的增加,水体中的硝酸盐污染已成为全球范围内日益严重的问题。而天津由于受城市化进程快速发展的影响,工业以及农业活动中所产生的过量硝酸盐排放进了水体,引起了地下水的污染。申请人主持完成的国家自然科学基金青年项目“地下水硝酸盐反硝化过程的氮氧同位素示踪研究”,以天津市地下水为研究对象,结合稳定氮氧同位素,水体的相关物理化学指标和微量金属元素,分析地下水中反硝化作用机制以及反硝化进行程度,进而建立有效的反硝化方法体系和示踪理论体系,为正确评估天津地下水硝酸盐污染的源与汇问题提供可靠的理论依据。主要研究内容包括 （1）应用硝酸盐中氮氧同位素示踪地下水中反硝化过程; （2）结合地下水相关物理化学指标和微量金属元素识别反硝化机理; （3）应用硝酸盐中氮氧同位素评估反硝化过程的分馏程度。通过硝酸盐中氮氧同位素数据的分析发现化肥施用地的同位素素数值始于铵类化肥源区,林地和地下水则始于土壤区域,畜禽养殖地的采样点的同位素数据则主要集中在动物排泄物区域,并且δ15N与δ18O都呈现增高并延伸到其他来源域内或者源外区域。并且NO3-的δ15N和δ18O以2：1的比值富集升高,指示了反硝化作用的发生。另外研究区域内显示了不同的反硝化特征：部分采样点随着NO3-浓度的降低,δ15N和δ18O增加,同时出现SO42-含量以及Co,Ni,Cu,Cr和As等重金属含量的升高,即呈现了自养反硝化特征;而部分采样点随着NO3-浓度的降低,δ15N和δ18O增加,同时出现了较高的可溶性有机碳含量,即NO3-含量的降低主要与异养反硝化过程相关。 该研究为正确评估天津地下水硝酸盐污染的源与汇的准确性提供了科学依据。该课题已发表论文5篇。 本研究中发现反硝化过程中同位素的分馏程度与NO3-,SO42-,水分含量,TOC/TN以及重金属含量都相关,在后续的研究中会设置相关室内培养实验来进一步探讨这些理化参数对分馏程度的影响范围。