運(yùn)用氮、氧雙同位素技術(shù)研究永安江硝酸鹽來源

吳文歡,何小娟,吳海露,王欣澤，沈 劍

(上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200240)

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運(yùn)用氮、氧雙同位素技術(shù)研究永安江硝酸鹽來源

吳文歡,何小娟①,吳海露,王欣澤，沈 劍

(上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200240)

以洱海入湖河流永安江為研究對(duì)象，利用硝酸鹽δ15N和δ18O雙同位素技術(shù)對(duì)永安江水體的硝酸鹽氮來源進(jìn)行識(shí)別。在永安江沿程共布置9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分析硝酸鹽的污染特征，并利用離子交換樹脂法對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理后測(cè)試硝酸鹽δ15N和δ18O。結(jié)果表明，永安江硝酸鹽氮源負(fù)荷占永安江總氮源污染的50%左右，各采樣點(diǎn)ρ(硝酸鹽)為0.07～5.22 mg·L-1，均值為1.00～2.39 mg·L-1。經(jīng)同位素測(cè)試，各采樣點(diǎn)δ15N-NO3-均值為6.12‰～13.88‰，δ18O-NO3-均值為8.24‰～11.72‰；永安江河水中硝酸鹽主要來自于流域內(nèi)化學(xué)肥料、牲畜糞便、生活污水和土壤有機(jī)氮硝化；利用IsoSource混合模型對(duì)4種形態(tài)的硝酸鹽來源進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)化學(xué)肥料占37.3%，牲畜糞便占34.6%，村落污水占18.2%，土壤有機(jī)氮占9.9%。利用IsoSource混合模型可為河流硝酸鹽來源定量研究提供新的研究思路，硝酸鹽貢獻(xiàn)比例與河流流經(jīng)村落位置及土地利用類型有關(guān)。

永安江；硝酸鹽污染；氮氧同位素；來源示蹤；IsoSource模型；污染貢獻(xiàn)率

洱海是云南省第2大湖泊,是大理飲用水水源地和重要的旅游資源,隨著洱海流域近些年來大蒜等經(jīng)濟(jì)作物種植量的不斷擴(kuò)大和牲畜養(yǎng)殖業(yè)的興起,大量化肥和牲畜糞便排放對(duì)洱海造成的污染越來越大,尤其是硝酸鹽氮的污染,常年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示部分入湖河流中ρ(硝酸鹽)已達(dá)11.61 mg·L-1,超出GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值(10 mg·L-1)。識(shí)別入湖河流中硝酸鹽氮的主要來源是控制氮污染的前提。通常采用統(tǒng)計(jì)學(xué)手段估算氮從陸地遷移至水體的量,即較多地采用水質(zhì)理化指標(biāo)、土地利用類型、人口數(shù)量、化肥使用量和牲畜數(shù)量等來估算氮排放量的方法[1-2]。但這種方法可能存在資料不完善、統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確的問題,且流域內(nèi)硝酸鹽氮有多種來源,不同污染源會(huì)受到遷移轉(zhuǎn)化過程中多種因素(地形、轉(zhuǎn)移途徑、處理工藝)的影響,使得氮在流域及水體中的遷移轉(zhuǎn)化過程非常復(fù)雜,不同區(qū)域的非點(diǎn)源污染隨著人口密度和土地利用方式不同也存在較大差異[3]。因此,筆者采用硝酸鹽氮氧雙穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)來識(shí)別硝酸鹽的污染狀況,可以彌補(bǔ)統(tǒng)計(jì)學(xué)手段調(diào)查的局限性,為硝酸鹽的污染控制提供重要技術(shù)手段。該方法在國(guó)內(nèi)外多被應(yīng)用于地下水、海洋等水體[4-5],應(yīng)用于地表水研究還較少[6-11]；且大多數(shù)研究是基于硝酸鹽氮氧穩(wěn)定同位素進(jìn)行的定性分析,定量研究較少[12]。以洱海流域永安江為研究對(duì)象,利用硝酸鹽δ15N和δ18O值對(duì)永安江水體中硝酸鹽的主要潛在來源進(jìn)行識(shí)別,并結(jié)合Iso-Source混合模型對(duì)污染源進(jìn)行定量分析。該研究將流域內(nèi)的村落污水、牲畜糞便、化學(xué)肥料和土壤有機(jī)氮等作為1個(gè)系統(tǒng)來分析,可為永安江流域氮污染的控制、治理提供科學(xué)依據(jù)。自然界中氮元素的穩(wěn)定同位素有15N和14N 2種,其氮原子中15N和14N的相對(duì)豐度分別為0.366 3%和99.633 7%。而氧原子的穩(wěn)定同位素有16O、17O和18O 3種,其相對(duì)豐度分別為99.759%、0.037%和0.204%[13]。

樣品中的的同位素比值通常用它與某一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的同位素比值的千分差δ值來表示,其定義式如下:

δ=[(Ra-Rs)/Rs]×1 000。

(1)

式(1)中,δ為同位素比率;Rs為樣品中15N/14N或18O/17O的比值;Ra為大氣氮和維也納海水中的15N/14N或18O/17O的比值。

氮在自然界循環(huán)過程中會(huì)發(fā)生礦化、同化、硝化和反硝化作用等一系列生化反應(yīng),均會(huì)導(dǎo)致氮同位素發(fā)生分餾作用,因此不同來源的硝酸鹽δ15N值會(huì)有所差異[14]。同樣,硝酸鹽中氧的同位素值δ18O也受到不同來源的影響,具有不同的同位素值,這是氮源來源識(shí)別的理論基礎(chǔ)。此外,不同硝酸鹽氮源具有不同的穩(wěn)定同位素值,且具有一定的規(guī)律性,進(jìn)入水體后保持相對(duì)的穩(wěn)定性,因而可以利用δ15N和δ18O同位素的特征值,溯源水體硝態(tài)氮。目前多數(shù)學(xué)者利用不同氮源中硝酸鹽的氮氧穩(wěn)定同位素δ15N和δ18O值的特征值來識(shí)別水體中的硝酸鹽來源,進(jìn)行定性分析。大量的研究和文獻(xiàn)表明,不同氮源來源的硝酸鹽δ15N和δ18O值范圍如下:由無機(jī)化學(xué)肥料產(chǎn)生的δ15N值為-6‰～6‰,δ18O值為17‰～25‰[15];由牲畜糞便產(chǎn)生的δ15N值為5‰～25‰,δ18O值為-5‰～7‰[16];由生活污水產(chǎn)生的δ15N值為4‰～19‰,δ18O值為-5‰～10‰[17];土壤中有機(jī)氮礦化產(chǎn)生的δ15N值為-3‰～8‰,δ18O值為-10‰～10‰[15]。

1 研究區(qū)概況

永安江流域位于洱海北部,是洱海流域的一部分,地處北緯25°25′～26°16′，東經(jīng)99°32′～100°27′,位于瀾滄江、金沙江和元江3大水系分水嶺地帶,屬瀾滄江—湄公河水系,河流全長(zhǎng)18.35 km,流域總面積約110.25 km2,多年平均徑流量為0.38億m3,占洱海多年平均徑流量的5.2%。流域內(nèi)村落密集,人口眾多,農(nóng)田數(shù)量大,流域總?cè)丝?4 975人,占洱海流域總?cè)丝诘?.2%。流域內(nèi)工業(yè)較少,牲畜養(yǎng)殖和種植業(yè)較為發(fā)達(dá)。永安江是洱海流域典型的河流,流經(jīng)農(nóng)田、村落等多種土地利用類型,因而掌握永安江流域的污染狀況并加以控制可以削減洱海氮污染負(fù)荷。

2 樣品采集與測(cè)試方法

2.1 樣品采集

如圖1所示,根據(jù)研究區(qū)域河流流經(jīng)區(qū)域土地利用類型、村落等情況,在永安江共布置9個(gè)點(diǎn),分別為下山口(Y1)、三枚村(Y2)、大花園(Y3)、大樹營(yíng)濕地入口(Y4)、簸箕村(Y5)、文筆湖(Y6)、青索(Y7)、江尾(Y8)和洱海入湖口(Y9)。用采樣器在永安江河流中間取水面下0.5 m深水樣,用高密度聚乙烯塑料采樣瓶取樣密封,測(cè)定總氮(TN)、硝態(tài)氮(NO3-)、氨氮(以NH4+計(jì))、氯離子(Cl-)濃度等化學(xué)指標(biāo),其中總氮濃度采用堿性過硫酸鉀消解紫外線分光光度法(HJ 636—2012)、硝態(tài)氮濃度采用紫外分光光度法(HJ/T 346—2007)、氨氮濃度采用水楊酸分光光度法(HJ 536—2009)、氯離子濃度采用硝酸銀滴定法(GB 11896—89)測(cè)定?，F(xiàn)場(chǎng)使用便攜式溶氧儀(HACH-HQ30d)進(jìn)行溶解氧(DO)、溫度等測(cè)試。另外，使用10 L高密度聚乙烯塑料桶取水樣,密封、冷藏運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行同位素樣品預(yù)處理。采樣時(shí)間為2015年2—5月,采樣頻率為每月2次,共采樣8次。此外,對(duì)流域內(nèi)所使用的化肥、牲畜糞便、土壤、村落生活污水采樣,其中所采化肥樣品為當(dāng)?shù)氐屎蛷?fù)合肥,按當(dāng)?shù)厥褂昧颗浔然旌稀瞱(氮肥)=60%,w(復(fù)合肥)=30%)〕,用去離子水浸泡24 h,預(yù)處理方式與水樣一致,共采樣6次;牲畜糞便和土壤按照每月2次的頻率共采樣8次,同樣使用去離子水浸泡24 h,放置搖床6 h,過濾后與水樣處理方式一致。預(yù)處理后的樣品供硝酸鹽δ15N和δ18O同位素值測(cè)試用。

Y1—下山口;Y2—三枚村;Y3—大花園;Y4—大樹營(yíng)濕地入口;Y5—簸箕村;Y6—文筆湖;Y7—青索;Y8—江尾;Y9—洱海入湖口。

2.2 樣品的測(cè)試方法

同位素測(cè)試的預(yù)處理采用離子交換樹脂法[18-20]。

δ15N測(cè)試預(yù)處理:帶回實(shí)驗(yàn)室的水樣用0.45 μm孔徑的聚碳酸酯膜過濾,取國(guó)產(chǎn)強(qiáng)堿201×7(701型)苯乙烯氯型陰離子交換樹脂6 g置于樹脂柱中,過濾后的水樣通過蠕動(dòng)泵控制流速8.33～16.67 mL·min-1,通過陰離子交換樹脂柱對(duì)硝酸根離子進(jìn)行富集,并用15 mL 3 mol·L-1的鹽酸分5次洗脫離子交換樹脂,在洗脫液中分多次加入總量為6.5 g的過量Ag2O(在水浴中進(jìn)行),充分?jǐn)嚢?中和混合液pH值為5.5～6.0,過濾去除中和液中沉淀的AgCl,過濾后的約為40 mL的硝酸鹽溶液收集于塑料杯中,將其分成2份,一份放在冷凍干燥機(jī)(SCIENTZ-12N)中凍干成AgNO3粉末,避光保存,用來測(cè)試δ15N；另一份進(jìn)行同位素氧測(cè)試的預(yù)處理。

δ18O測(cè)試預(yù)處理:為了去除其他含氧離子(PO43-、CO32-和SO42-等)對(duì)于測(cè)試的影響,在AgNO3中和液中加入3 mol·L-1BaCl2溶液,置冷藏過夜后,將其形成的沉淀過濾去除,然后再通過陽離子交換樹脂(001×7,H+型樹脂)去除過多的Ba2+,再加入Ag2O中和后去除沉淀,確保pH值為6左右,然后在濾后液中加入一定量的活性炭并不斷攪動(dòng)除去溶解有機(jī)質(zhì),最后在凍干機(jī)中凍干成AgNO3粉末。

預(yù)處理后的樣品在國(guó)家海洋局第三海洋研究所進(jìn)行δ15N和δ18O值測(cè)試。測(cè)試儀器是Thermo Fisher公司的元素分析儀-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)(Flash EA 1112 HT-Delta V Advantages)。δ15N值的測(cè)試是利用氦氣(He)作為載氣,流速為90 mL·min-1,在反應(yīng)管溫度為960 ℃、色譜柱溫度為50 ℃條件下,將樣品中的氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鉁y(cè)試δ15N;δ18O的測(cè)試同樣使用氦氣作為載氣,流速為90 mL·min-1,在高溫裂解管溫度1 400 ℃、色譜柱溫度85 ℃ 條件下,將樣品中的氧轉(zhuǎn)化為CO2測(cè)試δ18O[21]。δ15N和δ18O值分別以大氣氮(AIR)和大洋海水(SMOW)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)作為參考標(biāo)準(zhǔn),δ15N和δ18O 值的分析精度均為±0.3‰,能滿足該研究的精度要求。

2.3 IsoSource模型

IsoSource模型是以質(zhì)量平衡混合模型為基礎(chǔ),開發(fā)用于計(jì)算源頭值超過n+1(n為多種同位素值)的潛在貢獻(xiàn)比例,最初主要應(yīng)用于食物網(wǎng)、植物水分供給的研究[22-23]。在該模型中,在一定增量范圍內(nèi),使用標(biāo)準(zhǔn)線型混合模型來模擬每一種可能污染比例(和為1),模型在混合計(jì)算中滿足同位素質(zhì)量守恒,通過測(cè)試的同位素值信息來確定混合物各部分的比例范圍,因而同樣可以用來估算各種硝酸鹽來源對(duì)河流硝酸鹽污染的貢獻(xiàn)率,計(jì)算出的每個(gè)解代表了一個(gè)資源百分比的組合。在軟件中設(shè)置好模型的增量參數(shù)(increment)和容差參數(shù)(tolerance),模型利用迭代方法計(jì)算出水樣中不同污染來源所占貢獻(xiàn)率的概率分布圖,并給出所有來源計(jì)算結(jié)果的平均值。不同來源所有可能的百分比組合則按下式計(jì)算[12]:

式(2)中，i為增量參數(shù)；s為污染源數(shù)量。該模型可以將各種潛在污染源貢獻(xiàn)的可能組合都顯示出來。將各個(gè)組合中模擬出來的各比例結(jié)果相加,如果相加之和的值在設(shè)定的容差范圍之內(nèi)(如±0.01),即可認(rèn)為該模擬的組合值是合適的解[24]。

3 結(jié)果與分析

3.1 永安江流域硝酸鹽氮污染狀況

從硝酸鹽監(jiān)測(cè)結(jié)果看,永安江流域硝酸鹽氮約占總氮的50%,是主要的氮源成分,在監(jiān)測(cè)期間ρ(硝酸鹽)為0.01～5.01mg·L-1(圖2),均值為1.07～2.97mg·L-1,總體來說硝酸鹽濃度從上游到下游呈下降趨勢(shì),這可能與近年來當(dāng)?shù)卣畬?duì)永安江河道進(jìn)行了一系列的整治有關(guān),尤其是在河水流經(jīng)流域中部的大樹營(yíng)濕地后,河水中硝酸鹽濃度減少近一半。Y5樣點(diǎn)硝酸鹽濃度較高,可能原因是該采樣點(diǎn)與村落居民生活區(qū)(距離2m)和農(nóng)田尾水排出口非常接近。

從硝酸鹽氮氧同位素值的測(cè)試結(jié)果來看(表1),硝酸鹽δ15N值為8.03‰～13.88‰,各采樣點(diǎn)均值分別為8.24‰～11.72‰,其中Y3的δ15N均值最低,Y2的δ15N均值最高,這表明Y2牲畜糞便養(yǎng)殖污染較大。δ18O值為8.17‰～17.65‰,各采樣點(diǎn)均值分別為10.60‰～13.76‰,其中Y3的δ18O均值最低,Y7最高,可能是因?yàn)閅7人口較密集,受生活污水的污染增大,而且能看到Y(jié)7采樣點(diǎn)的ρ(Cl-)(均值27.92mg·L-1)較其他采樣點(diǎn)較高,這也從側(cè)面反映出該點(diǎn)受村落污水污染較其他采樣點(diǎn)嚴(yán)重。

Y1—下山口;Y2—三枚村;Y3—大花園;Y4—大樹營(yíng)濕地入口;Y5—簸箕村;Y6—文筆湖;Y7—青索;Y8—江尾;Y9—洱海入湖口。

表1 永安江采樣點(diǎn)水化學(xué)指標(biāo)及硝酸鹽氮、氧同位素

Table 1 Chemical indices,15N-NO3-and18O-NO3-in the water samples collected from the Yongan River at the sampling sites

采樣點(diǎn)ρ(DO)/(mg·L-1)ρ(NH4+)/(mg·L-1)ρ(TN)/(mg·L-1)ρ(NO3-)/(mg·L-1)ρ(Cl-)/(mg·L-1)δ15N-NO3-/‰δ18O-NO3-/‰Y17.55±0.510.22±0.205.57±3.972.22±1.0712.00±4.428.65±0.7412.07±0.62Y25.77±1.530.43±0.264.42±3.032.39±1.2810.85±3.129.72±1.1113.42±1.02Y38.04±0.990.26±0.134.88±2.492.09±0.8620.42±9.538.24±1.8510.60±2.51Y47.35±0.650.33±0.214.32±1.772.01±0.9321.66±11.225.84±1.5813.88±3.41Y59.54±4.070.26±0.244.69±1.812.91±1.2036.11±20.889.25±1.1116.00±0.34Y69.52±1.930.22±0.222.86±1.321.07±0.6720.91±17.048.67±3.1611.75±3.11Y75.19±1.500.17±0.132.67±1.411.00±0.5227.92±15.477.77±1.7513.76±1.47Y86.40±1.540.15±0.143.10±1.781.11±0.7319.66±16.969.23±2.9615.77±0.57Y96.35±1.730.09±0.062.65±1.861.34±0.6522.91±18.288.13±1.7115.52±0.65

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。Y1為下山口;Y2為三枚村;Y3為大花園;Y4為大樹營(yíng)濕地入口;Y5為簸箕村;Y6為文筆湖;Y7為青索;Y8為江尾;Y9為洱海入湖口。

3.2 定性分析

利用硝酸鹽氮氧雙同位素識(shí)別河流中的硝酸鹽來源,是基于硝酸鹽氮進(jìn)入水體保持一定的穩(wěn)定性,但實(shí)際研究中氮是一種易分餾的元素,且反硝化是影響氮穩(wěn)定同位素的主要影響因素。反硝化改變了硝酸鹽來源同位素的組成,會(huì)影響最終的溯源結(jié)果,因此識(shí)別河流中硝酸鹽是否發(fā)生了反硝化作用是識(shí)別硝酸鹽來源的前提。有研究表明,反硝化將導(dǎo)致δ15N和δ18O均在硝酸鹽中富集,如果δ15N與δ18O之間存在一種結(jié)余為1.3∶1～ 2.1∶1的線性富集比例關(guān)系,表明可能存在著一定的反硝化作用[25]。此外,當(dāng)水體中ρ(DO)超過3.1 mg·L-1,則不利于反硝化作用的發(fā)生[26]。整個(gè)采樣期間各采樣點(diǎn)ρ(DO)為3.42～13.33 mg·L-1(平均值為7.49 mg·L-1),可以確定污染源進(jìn)入水體不發(fā)生反硝化作用,從表1可以看出δ15N與δ18O的比值不存在1.3∶1～2.1∶1區(qū)間內(nèi)的線性比例關(guān)系,因而可以確定河流中幾乎不存在反硝化作用。

將采樣測(cè)試的同位素?cái)?shù)據(jù)布置在同位素值典型值分布圖(圖3)中,可以看出,各采樣點(diǎn)δ15N-NO3-和δ18O-NO3-的值主要集中在化肥或者牲畜糞便及污水區(qū)域或者其附近,結(jié)合污染源調(diào)查情況,確定永安江河流的硝態(tài)氮污染主要來自于化學(xué)肥料、牲畜糞便、村落污水和土壤有機(jī)氮。對(duì)上述這4種來源進(jìn)行同位素值測(cè)試,結(jié)果如表2所示。

3.3 定量分析

經(jīng)過IsoSource模型計(jì)算,該研究所得的2—5月各采樣點(diǎn)硝酸鹽各污染源比例如表3所示。通過IsoSource混合模型計(jì)算的結(jié)果顯示,3—4月變化不大,主要原因可能是洱海流域在該時(shí)段內(nèi)為旱季,但5月各污染來源變化較為明顯,其中化肥和牲畜糞便對(duì)于硝酸鹽貢獻(xiàn)比例明顯上升。通過實(shí)地采樣也發(fā)現(xiàn),5月初為洱海流域的水稻種植季節(jié),農(nóng)民會(huì)對(duì)農(nóng)田利用牲畜糞便和化肥進(jìn)行泡田,因而該時(shí)間段內(nèi)化肥和牲畜糞便的占比有較為明顯的上升,這與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。

圖3 不同硝酸鹽來源的δ15N和δ18O典型值與樣品值分布

表2 永安江流域潛在硝酸鹽氮氧同位素組成比例

Table 2 Isotopic composition of potential nitrate sources in the Yongan River basin

來源δ15N-NO3-δ18N-NO3-化學(xué)肥料2.01±0.1220.10±3.21生活污水8.01±1.218.74±1.98牲畜糞便19.98±2.109.92±1.82土壤有機(jī)氮2.87±0.212.03±0.21

表3 永安江河流硝酸鹽污染來源比例定量計(jì)算結(jié)果

Table 3 Ratio of the contributions of nitrate pollutant in the Yongan River from various sources

%

“—”表示該同位素值沒測(cè)出。Y1為下山口;Y2為三枚村;Y3為大花園;Y4為大樹營(yíng)濕地入口;Y5為簸箕村;Y6為文筆湖;Y7為青索;Y8為江尾;Y9為洱海入湖口。

4 結(jié)論

1)永安江河水中硝酸鹽氮污染占總氮污染的50%,在永安江上游(大樹營(yíng)濕地以上)ρ(硝酸鹽)超過2 mg·L-1,經(jīng)過大樹營(yíng)濕地處理凈化后,硝酸鹽濃度下降50%左右。

(2)根據(jù)IsoSource混合模型計(jì)算結(jié)果,就所有采樣點(diǎn)4個(gè)月份的均值來說,永安江硝酸鹽來自于化學(xué)肥料、牲畜糞便、村落污水和土壤有機(jī)氮的比例分別為37.3%、34.6%、18.2%和9.9%。從各個(gè)采樣點(diǎn)來看,硝酸鹽來源貢獻(xiàn)比有所差異,其中化肥占比為27.1%～56.0%,其次是牲畜糞便,占13.1%～56.0%,村落污水和土壤有機(jī)氮分別占5.0%～35.2%和2.0%～16.4%,河流中硝酸鹽來源與土地利用類型及村落位置有關(guān)。

(3)永安江硝酸鹽污染源及貢獻(xiàn)比例各季節(jié)有所不同。5月化肥和牲畜糞便污染貢獻(xiàn)比例較其他3個(gè)月有所增加。

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(責(zé)任編輯： 陳 昕)

Identification of Sources of Nitrate in the Yongan River With Isotopic Technology.

WU Wen-huan, HE Xiao-juan, WU Hai-lu, WANG Xin-ze， SHEN Jian

(School of Environmental Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)

A case study of the Yongan River, a major inflow of the Erhai Lake, was conducted to identify sources of nitrate-N in the river water with the15N-NO3-and18O-NO3-double isotope technique. Along the river, 9 monitoring sites were set up, responsible for characterizing nitrate pollution of the water, and measuring nitrate15N-NO3-and18O-NO3-in the water samples after treatment with ion exchange resin. Results show that the nitrate sources along the Yongan River are responsible for about 50% of the total nitrogen pollution load in the water. Nitrate concentration in the water samples at the monitoring sites varied in the range of 0.07-5.22 mg·L-1, with mean being in the range of 1.00-2.39 mg·L-1. The isotope test reveals that the mean15N-NO3-of the water samples at the monitoring sites ranged from 6.12‰ to 13.88‰, and the mean18O-NO3-did from 8.24‰ to 11.72‰. The findings demonstrate that the nitrate pollutant in the river comes mainly from chemical fertilization, livestock manure, domestic sewage, and nitrification of organic nitrogen in the soil in the valley. Quantification of contributions of the four sources with the IsoSource mixing model tells that 37.3% was attributed to chemical fertilization, 34.6% to disposal of livestock manure, 18.2% to discharge of rural domestic sewage and 9.9% to nitrification of organic nitrogen in the soil. The experiment shows that the use of the IsoSource mixed model to quantify sources of nitrate pollutant in the river may provide future studies with a new train of thought and that ratio of the contributions of the sources to the total nitrate pollutant in the river is related to location of the villages the river runs through and type of land use therein.

Yongan River;nitrate pollution;nitrogen and oxygen isotope;source tracing;IsoSource model;pollution contribution rate

2015-08-25

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07105-003);上海交通大學(xué)青年教師啟動(dòng)計(jì)劃(13X100040042)

X522

A

1673-4831(2016)05-0802-06

10.11934/j.issn.1673-4831.2016.05.017

吳文歡(1988—),男,安徽樅陽人,碩士生,主要從事湖泊河流生態(tài)修復(fù)研究。E-mail: wenhuanwu@foxmail.com

① 通信作者E-mail: hexiaojuan@sjtu.edu.cn