典型岩溶地下河硝酸盐氮氧同位素研究项目结题

    近日，由中国地质科学院岩溶地质研究所汪进良助理研究员负责的国家自然科学基金青年科学基金项目“典型岩溶地下河硝酸盐氮氧同位素动态变化研究”结题报告通过国家自然科学基金委员会审核，批准结题。

    地下河是我国西南岩溶地区人民群众的重要水源。许多农村地区不具备集中供水条件，主要依靠使用地下河水。由于岩溶环境的脆弱性，地下河容易受到人类活动的影响。大量氮肥的不合理使用且利用率低、土地利用不合理、缺乏必要的污水及生活垃圾处理等，使得地下河水质具有季节变化大的特点。虽然在大部分时间水质比较好，但在耕种季节受人类活动的影响较大，特别是在暴雨过程中硝酸盐等大量流失，对地下河构成潜在污染。

    本项目选择典型岩溶地下河——毛村地下河，通过对地下河水硝酸盐含量及其氮氧同位素动态变化过程进行长期、系统的观测，弄清其动态变化规律和特征（季节变化和暴雨动态），并结合岩溶水文水化学自动监测、农业活动实地调查、现场测试采样和样品实验室分析等手段,揭示地下河硝酸盐氮氧同位素变化原因，区分人类活动和自然因素的影响权重。研究成果将为我国西南岩溶地下河硝酸盐污染问题提供示范研究，并最终为保护地下河水质服务。

    研究人员从2008年1月—2010年12月对地下河水化学组成进行了自动监测，每十五分钟记录一组数据，包括pH、温度、电导率、水位、降雨等，积累了基础数据。对地下河补给区和出口进行了同步取样，每天采集一次样品，分析硝酸盐及泥沙含量。并对研究区代表性的暴雨进行了加密观测和取样工作，共取得样品120组。对研究区实地调查了可能存在的污染源、农业活动影响（如施肥种类、数量、时间等）、土地利用类型等，并形成相关图件。通过土柱模拟降雨淋滤实验，对研究区代表性土壤（黑色石灰土和红色酸性土）在暴雨条件下的水化学变化过程，包括pH、T、Ec、NO3-、等的动态变化规律等进行了模拟研究，获得了一些初步结论：①石灰土颗粒较酸性土颗粒容易流失；②随降雨次数（总降雨量）的增加，石灰土土壤氮素和酸性土土壤都减少，但石灰土土壤可溶性离子和氮素较酸性土土壤更容易流失从实验结果可看出，无论是石灰土还是酸性土，随着降雨次数（总降雨量）的增加，其电导率和NO3-的总体趋势都是降低的，只是50cm的土柱比30cm 的土柱变化得要慢些；③不同性质土壤对模拟降雨的响应不同，但对同一种土壤（石灰土或酸性土），不同厚度的土柱在模拟降雨后渗滤水的水化学变化具有一定相似性，只是变化幅度不一样。对研究区的硝酸盐15N和18O同位素监测表明，受农业活动影响的地下河水硝酸盐主要来源于动物的粪便（农家肥的施用）。