渭河流域地表水硝酸盐污染来源的多元素复合示踪研究

Nitrate pollution of surface water has become a worldwide environmental problem, which related to human health and water sustainable utilization. A prerequisite for controlling and managing nitrate pollution is to identify sources of nitrate. Multi-element tracer technique is an effective approach to trace nitrate pollution sources of surface water accurately. In this project, Weihe river basin was selected as the study area. The spatial and temporal dynamic changes of surface water nitrate pollution were studied, and then the distribution of the potential sources of surface water nitrate pollution was depicted by social and economic data analyzing. The tracer database of the potential nitrate pollution sources combined with multi-element tracer was used to trace nitrate pollution sources. The Bayesian stable isotope mixing model was used to quantify the contribution of different sources on nitrate pollution in surface water. The study will provide some scientific references for protecting water resources and formulating the corresponding water environment management policy.

地表水硝酸盐污染已成为全球广泛关注的环境问题，直接关系到人类健康和水资源的可持续利用。准确识别污染来源是预防和控制硝酸盐污染的前提。多元素复合示踪技术为精确解析地表水硝酸盐污染来源提供了有效的方法。本研究以渭河流域作为研究区域，通过研究流域地表水硝酸盐污染时空动态变化，结合社会经济因子分析，揭示流域地表水硝酸盐污染潜在来源分布，构建硝酸盐潜在污染源示踪元素信息库，发展宽谱系污染源解析示踪元素的组合理论，精确解析硝酸盐的污染来源，运用贝叶斯稳定同位素混合模型量化不同硝酸盐污染源对流域地表水污染的贡献比例，为水资源保护与制定相应的水环境管理政策提供科学依据。

随着社会经济的高速发展，越来越多的地表水受到不同程度的硝酸盐污染。准确识别污染来源是预防和控制硝酸盐污染的前提。本研究针对渭河流域地表水硝酸盐污染状况，通过野外监测与室内测试分析，联用多种示踪技术，系统研究了渭河流域地表水硝酸盐时空演化规律，建立了渭河流域潜在污染来源示踪元素信息库，精确解析了流域地表水硝酸盐污染来源及每种来源的贡献率。得到以下主要研究结论：.（1）渭河流域关中段地表水硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮浓度平均值分别为7.9mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L，其超标率分别为22.1%、11.0%、3.7%。硝酸盐氮是最主要的氮污染形式。.（2）地表水硝酸盐含量呈现一定季节波动性，其中冬季平均含量最高，其次是春季和秋季，夏季平均含量最低。硝酸盐含量在春季属于强变异，其余三个季节均属中等变异。硝酸盐含量最高值发生在春季，为492.4mg/L。.（3）地表水硝酸盐污染存在明显的空间异质性。一年四季，渭河干流硝酸盐含量空间变异很小。在春季和冬季南部支流的空间变异较北部支流大，而在夏季和秋季则南部支流的空间变异较北部支流小。干流硝酸盐含量明显高于支流，南岸支流较北岸支流污染严重。干流中宝鸡段、渭南段以及支流中千河、北洛河、石头河、罗纹河污染较为严重。.（4）人口、GDP、工业废水、生活废水、牲畜量、施肥量、建设用地和耕地与地表水氮污染物含量正相关。而林地和草地面积与氮污染物含量呈负相关。草地对水质的解释度最高，达到了45.2%。建设用地、人口、工业废水、牲畜量对水质的贡献率均超过了20%。.（5）地表水硝酸盐主要来自动物排泄物及污水的排放。贝叶斯混合模型结果得出粪便和污水对地表水硝酸盐污染贡献高达71.3%。土壤、大气降水、施肥的贡献率分别为10.5%、8.2%和7.2%。这反映了人类活动是引起地表水硝酸盐污染的主要原因。. 本研究可为控制和治理地表水硝酸盐污染以及有限地表水资源的可持续利用提供基础理论和科学依据；对保障渭河流域人类健康和维系河流健康具有重大而深远的意义。