不同土地利用单元汇水径流中氮的同位素特征及其转化途径解析

摘要

不同来源氮的δ^(15)N值域存在重叠,导致δ^(15)N溯源结果存在不确定性,因此对δ^(15)N溯源结果的校验具有重要意义.淮河入海水道具有明确的汇水分区及差异的土地利用方式,为δ^(15)N溯源结果验证提供了良好的研究场所.基于2017年枯、丰水期淮河入海水道水体δ^(15)N,δ^(18)O值域特征,结合汇水片区土地利用方式,甄别并校验了氮的主要来源;综合^(15)N,^(18)O分馏特征,探讨了氮的转化途径.结果表明:(1)运西高片和通榆低片农业区,农田退水分别通过古盐河及沿程汇流入河,其δ^(15)N-NO^-_3分别为6.4‰±0.4‰和7.9‰±0.8‰,验证了土壤氮δ^(15)N与理论值(0～8‰)的一致性;δ^(15)N-NH^+_4分别为8.4‰±9.0‰和23.5‰±7.6‰,表明NH^+_4来源于沿河生活污水.而两运夹城镇区,片区污水排放通道清安河δ^(15)N-NO^-_3和δ^(15)N-NH^+_4分别高达25.9‰和40.3‰,基本位于城镇污水δ^(15)N理论值(4‰～35‰).(2)运东高片城镇和农业混合区,区域汇水沿程入河,其δ^(15)N-NO^-_3为7.7‰～11.6‰,位于土壤氮和城镇污水δ^(15)N重叠区;而δ^(15)N-NH^+_4为17.9‰±7.3‰,显示了城镇污水δ^(15)N特征.(3)沿程取样点δ^(18)O-NO^-_3为3.5‰±5.1‰,位于硝化作用理论范围(-5‰～15‰),表明发生了持续的硝化过程;沿程δ^(15)N-NO^-_3和δ^(18)O-NO^-_3无同步富集,表明反硝化过程不显著.