查看更多>>摘要:我国北方蔬菜种植过程中大量施用化学肥料和人畜粪肥,引起区内浅层地下水硝酸盐(NO3-)浓度急剧升高,但高浓度NO3-来源及在浅层地下水环境中转化的过程尚缺乏同位素证据,特别是强降雨事件对其影响尚不清楚.化学肥料中铵盐(NH4+)转化为NO3-是造成蔬菜种植区浅层地下水中NO3-浓度升高的重要原因,强降雨事件导致浅层地下水水位升高,土壤和包气带中剩余NH4+氧化为NO3-造成地下水NO3-浓度升高.为验证上述假设,选择豫北某蔬菜种植基地浅层地下水作为研究对象,通过对比分析枯水期(2021年4月)和丰水期(2021年10月)浅层地下水NO3-浓度及同位素组成(δ15N-NO3-和δ18O-NO3-),结合水化学以及水的氢氧同位素组成(δD-H2O和δ18O-H2O),辨识浅层地下水高浓度NO3-来源及其对强降雨事件的响应.结果表明:(1)丰水期浅层地下水中ρ(NO3-)范围较枯水期更大,中间值更高,分别为177.47和114.68 mg·L-1;(2)丰水期浅层地下水中δ15N-NO3-和δ18O-NO3-范围较枯水期更宽泛,δ15N-NO3-中间值升高,丰水期和枯水期分别为7.8‰和7.3‰,但δ18O-NO3-中间值降低,丰水期和枯水期分别为5.1‰和6.4‰;(3)丰水期浅层地下水δ18O-H2O范围较枯水期变窄,中间值升高,分别为-8.8‰和-9.2‰.気盈余值((f,=δD-8×δ18O)范围变小,中间值降低,丰水期和枯水期分别为6.9‰和9.5‰;(4)强降雨洗脱包气带中富集15N的NH4+转化为NO3-,导致浅层地下水ρ(NO3-)升高,δ15N-NO3-值升高,但δ18O-NO3-值降低;(5)贝叶斯同位素混合模型的解析结果表明,丰水期浅层地下水中NO3-来自于粪肥贡献率较枯水期增加,来自于土壤有机氮贡献率降低,化肥中铵态氮贡献率变化不大,但硝态氮肥贡献率增加,同时大气降水硝酸盐贡献率降低.研究结果证实,持续强降雨导致包气带中剩余的NH4+发生硝化作用,产生更多NO3-进入浅层地下水;同时降雨将地表粪肥NH4+转化来的NO3-携带进入浅层地下水.因此,需要加强蔬菜种植区肥料田间管理,做到有效使用肥料,避免过度施用肥料对浅层地下水水质的危害.