流域水体硝态氮15N示踪方法研究及其应用初探

随着点源污染的成功治理，流域农业非点源污染问题日益凸显，已对流域的可持续发展构成潜在威胁。流域农业非点源污染由于受地理和气候等多种因素影响，具有随机性大、来源广等特点，因而很难判断和区分受纳水体中污染物的来源。目前，对于流域农业非点源污染尽管国内外学者已做了大量的研究，但在运用同位素示踪手段探讨污染来源及其变化特征方面仍很薄弱。因此，建立适用于流域的同位素示踪法，并应用于非点源污染来源及变化特征的研究，不仅具有理论价值，而且对农业非点源污染的有效控制与治理具有重要的现实意义。
     本文首先通过较系统的实验研究，建立了天然水样NO₃^- 氮同位素测定较为理想的前处理方法，然后在九龙江流域内遴选了两个具有代表性的典型小流域（天宝小流域、五川小流域），于2005年春季运用所建立的方法对其地表水硝酸盐的来源进行了示踪研究，取得了以下成果：
     第一、通过较系统的对比实验和模拟实验，建立了一套适合于九龙江流域地表水硝酸盐氮同位素分析的前处理方法。该法在对离子交换法进行改进的基础上，将离子交换法与扩散法联用，可较好地富集浓缩地表水的硝酸盐，达到同位素质谱测试的要求，并不引起明显的同位素分馏。所建立的方法原理简单，经济实用，对氮同位素示踪法的推广应用具有重要的意义。
     第二、采用氮同位素示踪法对天宝、五川两个典型小流域地表水硝酸盐来源进行了初步研究，发现：天宝小流域地表水的硝态氮来源于无机化肥的比例大于有机肥，而五川小流域地表水的硝态氮来源以无机化肥为主，有机肥只占一小部分；地表水中有机肥来源的硝态氮比例的变化与当地的作物种类及农田时令密切相关。
     第三、根据同位素示踪法的应用研究结果，针对九龙江流域农村与农业生产现状，提出了因地种植、因土施肥；平衡施肥和合理施肥；有机肥与化肥配合施用；合理耕作土地；建立复合农业生态系统；改善生产条件，改革生产技术等从源头上减少无机化肥的大量施用、提高其利用率，从而减少农业非点源污染产生的具体农业措施。同时指出，这些具体措施也是改善农民生活生产条件，提高农民收入，最终实现社会效益最大化与流域可持续发展的途径。

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