基于水化学和稳定同位素的黄土区地下水硝酸盐来源示踪

为明确黄土区地下水中硝酸盐的来源,选择陕北典型黄土区为研究区,在取样分析基础上,综合运用特征离子、稳定同位素(δ(D)、δ(~(18)O-H_2O)、δ(~(15)N-NO~-_3)、δ(~(18)O-NO~-_3))等多种环境示踪剂对地下水硝酸盐空间分布特征、来源及转化过程进行研究,并运用同位素混合模型(SIAR)定量评价不同来源对地下水硝酸盐的贡献。结果表明,浅层地下水与深层地下水NO~-_3质量浓度超过世界卫生组织(WHO)饮用水标准(50 mg/L)的样品占比分别为73.7%和51.9%,浅层地下水硝酸盐污染程度(均值91.40 mg/L)整体高于深层地下水(均值78.24 mg/L).地下水NO~-_3含量空间分布受土地利用类型影响,浅层地下水表现为林地耕地草地果园建筑用地,深层地下水为建筑用地林地果园草地耕地。地下水NO~-_3主要来源为土壤有机氮、化肥和粪肥污水,硝化作用是地下水中氮素转化的主导过程,反硝化作用不明显。SIAR模型分析结果表明,地下水硝酸盐受农业活动和城镇化影响显著,其中,土壤有机氮、化肥、粪肥污水和大气沉降对浅层地下水硝酸盐的贡献率分别为46.9%、27.3%、22.8%和3.0%,对深层地下水的贡献率分别为31.1%、21.8%、43.8%和3.3%.     

柴北缘冷湖七号地区碳酸盐胶结物特征及其意义

碳酸盐胶结物是碎屑岩储层中最常见的胶结物类型,其形成环境、物质来源、反映的成岩温度对储层研究具有重要意义。通过对柴北缘冷湖七号下干柴沟组砂岩碳酸盐胶结物进行岩石学、矿物学和地球化学分析,研究区下干柴沟组砂岩碳酸盐胶结物包含方解石、含铁方解石、铁方解石和白云石等4种类型。碳同位素（δ¹³C_PDB）和氧同位素（δ¹⁸O_PDB）值分别为8.81‰~3.51‰和8.77‰~17.36‰,平均值分别为5.33‰及13.50‰;利用碳同位素和氧同位素计算出古盐度值和古温度值分别为113.61~102.85和63.03~123.06℃,平均值分别为109.66及94.47℃。反映出研究区下干柴沟组所处成岩阶段为早成岩阶段B期-中成岩阶段A期,形成过程受到有机质脱羧基作用影响,成岩环境偏酸性,成岩流体来自碎屑的析出水和大气淋滤淡水。储层物性除了受成岩环境和温度的影响外,与碳酸盐胶结物含量具有明显的负相关关系,随着碳酸盐胶结物含量的增加,储层的孔隙度和渗透率降低。     

植物和土壤δ15N和δ13C记录的土壤石油污染(英文)

石油工业化生产过程中引起的陆地系统石油污染已经成为一个严重的环境问题，受到广泛关注。稳定碳同位素和氮同位素组成(δ¹³C和δ¹⁵N)是研究石油污染胁迫下植物和土壤行为特征的有效指标。为了更好地了解土壤和植物在土壤石油污染下的反应，本研究通过野外原位试验，在不同浓度石油污染土壤条件下，研究了三叶草(C₃光合作用途径、豆科植物)和扁穗冰草(C₄光合作用途径)这两种植物及其生长土壤的δ¹³C和δ¹⁵N变化。研究结果表明：土壤中的石油污染导致土壤δ¹⁵N值随污染浓度升高而升高(1.9‰到3.2‰)，δ¹³C值降低(-23.6‰到-26.8‰)。但是，三叶草δ¹³C值随土壤污染浓度升高而降低(-29.8‰到-31.6‰)，扁穗冰草δ¹³C值降低而三叶δ¹³C值相对保持稳定(-12.6‰到-13.1‰)，说明两种植物对土壤污染不同的应对策略。特别在土壤石油污染...     

喀斯特峰丛洼地3个建群树种“植物-凋落物-土壤”系统氮同位素特征

以喀斯特峰丛洼地3种常见次生林及其建群树种为研究对象,测定3种林分建群种的不同器官及凋落物、土壤的氮含量及氮同位素丰度值(δ¹⁵N),探讨植物-凋落物-土壤氮含量及稳定氮同位素组成变化及内在联系。结果显示：3种次生林建群种植物中叶片氮含量最高,茎的氮含量最低,3种次生林建群树种叶片氮含量均显著高于掉落物和土壤氮含量,0～30 cm土壤氮含量显著高于30～90 cm土壤氮含量,土壤养分主要集中于表层土壤;白栎、栓皮栎和光皮桦器官中δ¹⁵N变化范围分别为-2.82‰～14.94‰、-1.37‰～9.35‰和-4.39‰～26.06‰,3种建群种器官间氮同位素组成均表现出显著差异(P<0.05);3种建群种群落表层土壤δ¹⁵N差异显著,3种林分中0～30 cm土壤δ¹⁵N均显著低于30～60 cm和60～90 cm的土壤,δ¹⁵N可能是这些群落土壤氮循环过程中的敏感指标,光皮桦叶片氮含量略大于白栎和栓皮栎,光皮桦林土壤表层δ¹⁵N大于白栎林和栓皮栎林,光皮...     

基于δ~(15)N、δ~(18)O及质量平衡混合模型对浑河沈抚段氮素溯源研究

目的研究浑河流域沈抚段氮污染现状,分析区域内氮污染来源,并估算其贡献率,实现准确追踪和定量外来性氮的目的,从而更好控制进入浑河流域的氮负荷.方法应用氮、氧同位素技术结合质量平衡混合模型,以浑河流域沈抚段地表水作为研究对象,分三个水期对研究区域内的水体样品和周边主要污染源样品进行采集及检测分析,并通过质量平衡混合模型对区域内几个重要端元的贡献率进行定量化估算.结果在枯水期、平水期、丰水期,水体样品中δ~(15)N值分布范围分别为0.231%~1.511%、0.102%~1.364%、0.309%~1.788%,δ~(18)O值分布范围分别为-0.343%~0.766%、-0.526%~0.404%、-0.461%~0.838%;综合污水、农业化肥和大气降水对氮污染的贡献率分布范围分别为12%~83%、4%~76%和2%~22%.结论浑河流域沈抚段大部分水域氨氮和总氮超出地表水Ⅳ类标准的限值,氮污染严重.干流水体氮污染源主要来自周边综合污水的排放,其次来自化学肥料的淋洗和大气降水.     

大气臭氧:天然分布、人为影响及其健康损害

 从大气臭氧（O₃）天然分布、人为活动对O₃变化的影响（臭氧层空洞和O₃生成潜势）O₃污染对人类健康的危害（O₃污染对人体呼吸系统和心血管系统的影响）3个方面综述了近年来有关大气O₃的研究进展,其中在O₃生成潜势方面重点介绍了O₃生成效率、光化学O₃生成潜势和增量O₃活性3种主要模型。通过了解本区域O₃污染形成的主要来源和变化过程,引起人们对于O₃污染的重视,并据此制定合理的控制政策和措施。     

基于15N的地下水中硝酸盐污染源解析：以陡河流域为例

地下水中硝酸盐污染源解析是区域地下水污染调查评价的重要内容,也是地下水资源管理的重要依据。以陡河流域为例,采用野外采样测试和室内分析的研究方法,结合地下水中15N同位素技术识别地下水中NO3污染的来源及其贡献比。研究结果表明:地表水中N来源于沿岸化粪系统排泄物,地下水中N来源于动物粪便和化肥的混合;远离河岸带农灌区地下水中硝酸盐主要来源为化肥,贡献比例从50%~72%不等,远离河岸带居民区地下水中硝酸盐主要来源为粪便,贡献比例从42%~80%;河岸带地下水中硝酸盐主要来源于河水入渗,但普遍存在反硝化现象。     

氮氧稳定同位素技术用于水体中硝酸盐污染来源解析方面的研究进展

在总结不同硝酸盐潜在污染源的氮氧同位素特征值基础上,对可能使溯源结果产生影响的同化作用、反硝化作用以及硝化作用的判别方法进行了介绍.通过对文献中氮(δ(15N))氧(δ(18O))同位素特征值进行整理,发现随着时间以及地域的跨度增加,δ(15N)和δ(埔O)的特征值范围也不断增加,这导致特征值区间彼此重叠,从而并不利于溯源的进行.此外,通过δ(18O)与δ(15N)值可直观反映相关反应的发生,但是在某些情况下,同化作用与反硝化作用可能无法区分,而硝化作用产生的δ(18O)值也并非唯一.在总结氮氧稳定同位素技术解析硝酸盐污染来源的基础上,尝试对未来的发展方向提出建议.     

城市水体氮污染类型及同位素溯源研究

城市中各类含氮污染物的排放对环境产生了各种危害，明确氮污染的来源及循环规律可为环境治理提供一系列的专业依据.文章阐述了氮污染的机理、产生的危害、城市水体氮污染现状及污染类型，综述了城市水体氮污染溯源研究的最新进展.地表水主要受总氮、硝态氮和铵态氮污染影响，大部分水体仅满足Ⅳ～Ⅴ类水质标准，人为活动是城市水体氮污染的主要贡献者.此外，更进一步对水体氮污染来源示踪技术（水化学分析法、同位素示踪法、微生物源追踪技术（MST）及同位素源解析模型等）和端元物质中硝酸盐氮氧同位素特征值进行汇总，为氮污染溯源和明确氮污染迁移规律提供了可靠的依据.本综述对城市水体的氮污染溯源及氮污染防治工作具有重要意义.     

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

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.     

基于CMAQ-ISAM模型的长三角典型城市PM2.5来源解析

大气细颗粒物(PM_2.5)是影响长三角地区空气质量的关键污染物．近年来随着各项环保举措的实施,PM_2.5的来源特征也发生了变化,为了制定切实有效的PM_2.5治理方案,考察PM_2.5的主要来源及其贡献至关重要．本研究使用CMAQ-ISAM模型,定量分析了2018年长三角内4个典型城市(上海、杭州、南京和合肥)PM_2.5的主要来源．表明了上述4个城市PM_2.5的最主要来源:冬季为长三角外的远距离传输(38.5%~52.6%);秋季为各城市的本地排放(43.0%~50.9%);在春季和夏季,本地排放是上海、杭州和合肥PM_2.5的主要来源(春季37.1%~53.3%,夏季44.1%~64.7%),而南京则是周边区域传输 (春季38.5%,夏季46.3%)．针对冬季不同时期的来源解析表明,相较于清洁时期,4个城市在污染时期来自周边区域传输的贡献占比增大,上海、杭州、南京和合肥的增大幅度分别为10.0%、1.5%、8.1%和4.9%,因此开展长三角大气污染区域联防联控具有重要意义．      

廉州湾红树林大型底栖动物食物来源研究

【目的】了解可能性食物源对红树林大型底栖动物的贡献率。【方法】利用碳氮稳定同位素技术,对广西廉州湾红树林大型底栖动物及可能性食物源的碳、氮同位素比值(δ~(13) C值、δ~(15) N值)进行分析,并通过贝叶斯稳定同位素混合模型,估算不同食物源对大型底栖动物的贡献率。【结果】大型底栖动物的δ~(13) C值为-23.37‰~-18.09‰,δ~(15) N值为6.59‰~17.00‰,δ~(13) C值、δ~(15) N值的变化范围较大,表明大型底栖动物食物来源较为复杂多样。7种可能性食物源的δ~(13) C值为-29.09‰~-21.53‰,δ~(15) N值为6.85‰~15.67‰,其中红树植物的δ~(13) C值最为贫化。大型底栖动物的营养级别均小于3,表明它们基本属于初级消费者。SIAR混合模型计算结果显示,颗粒有机物(POM)对大型底栖动物有较高的贡献率,其次为表层沉积物(SOM),大型藻类、附生植物的贡献率较低,红树植物叶片、落叶、树皮对大型底栖动物的贡献率最低。【结论】POM、SOM是广西廉州湾红树林大型底栖动物重要的食物源,红树植物不是大型底栖动物碳的主要来源。     

黄河三角洲底栖动物群落分布及与环境的关系

以水生食物网中地位关键的大型底栖无脊椎动物为研究对象，于2018年8月在黄河口、大汶流管理站的淡水补给区（HR、DR）、潮汐区（HT、DT）和黄河故道及现行黄河区域（YR）设立28个水文节点进行定量采集，获取生物样本1 908个，共3门6纲18目38科，共计48个分类单元，以节肢动物（58.33%）为优势门类，丰度和生物量呈现潮汐区多于淡水补给区，区域各样地湿地的群落结构差异显著．基于环境因子和群落组成的样地等级聚类分析发现，3个生境类型与3个群落类型虽有重叠（重合度分别为44.44%，0%，53.33%）但不完全吻合．进一步冗余分析发现pH和电导率（EC）分别与中华蜾蠃蜚（Corophium sinense）、秀丽白虾（Palaemon modestus）、光滑河蓝蛤（Potamocorbula laevis）等优势种的分布呈显著相关．证明黄河三角洲底栖动物群落分布呈现较大的空间异质性，环境物种变异系数高达80%以上，部分水文节点的底栖动物资源需要进行优先恢复．      

基于景观指数的黄河口湿地水文连通动态分析

基于2019年逐月Sentinel-2遥感影像,采用基于图论的景观连通度指数,分析了黄河口湿地水文连通的年内动态变化及水文连通频率变化,计算了不同湿地斑块的重要性指数,评估了水文连通的分布格局．结果表明:黄河口湿地水文连通具有明显的季节变化特征,汛期和生态补水期的水文连通整体增加;湿地斑块的重要性指数分布特征与水文连通频率分布特征较为一致,水文连通性较高;连通频率高的斑块主要分布在黄河南岸恢复区、近海潮滩与主潮沟,这些区域对整个研究区的水文连通起到重要作用．该研究结果可为黄河口湿地生态保护与修复提供参考．      

不同盐质量分数及水淹条件对黄河三角洲主要盐生植物枯落物分解的影响

为探究黄河三角洲不同盐质量分数梯度及水淹环境对主要盐生植物枯落物分解的影响,本研究采用分解袋法,探究不同盐质量分数和水淹条件对芦苇、碱蓬枯落物分解的影响,并采水样检测不同盐质量分数下水质指标中溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH₃-N）含量的变化情况,以及枯落物中的C、N、P营养元素的变化情况．研究结果表明,盐质量分数对枯落物的分解产生影响,盐质量分数越高,分解越快．水淹可以促进枯落物的分解,不同水淹条件,枯落物的分解速率不同．碱蓬枯落物分解明显快于芦苇枯落物的分解,且枯落物的分解速率和w(C)/w(N)呈反比．水中的DO、TP、COD以及NH₃-N显著影响（P <0.010）枯落物的分解．      

黄河三角洲湿地表层土壤磷形态分布特征

2016年10月采集了黄河三角洲典型湿地的表层土壤,并采用SMT(standard measurements testing program)法分别提取了土壤中的TP (total phosphorus)、IP (inorganic phosphorus)、OP(organic phosphorus)、Fe/Al-P (Fe/Al-bound phosphorus)以及Ca-P (Ca-bound phosphorus)．结果表明,土壤中TP的平均质量分数为581.02 mg·kg?1,高于第2次全国土壤普查中土壤TP的平均质量分数．各形态磷质量分数分布从大到小依次为IP、Ca-P、OP、Fe/Al-P,IP约占TP总量的86.98%,是黄河三角洲含量最高的磷形态,而Ca-P则是IP的主要组分,约占IP的85.30%．各形态磷含量在黄河三角洲的分布具有较高的空间异质性,特别是OP和Fe/Al-P,变异系数分别达到了40.20%、39.41%．总的来说,距离黄河比较近的样点土壤中TP和IP含量都较低,有植被分布样点的土壤中OP含量较高．相关性研究表明,TP、IP均与土壤含水量呈现显著的负相关关系,OP与土壤碳质量分数(w(C)/w(P)、w(TOC)、w(TIC))呈现显著的正相关关系,Fe/Al-P和地形因子SOS呈现显著的正相关关系．主成分分析(PCA)也表明IP更容易受到湿地理化性质的影响,而OP和湿地土壤营养水平有很大关系．      

黄河三角洲互花米草、碱蓬种群变化及扩散模拟

将卫星遥感、GIS空间分析技术和生物种群扩散模型相结合,利用1996、2006、2016年黄河三角洲滨海湿地3期遥感影像,采用面向对象分类方法、景观转移矩阵、景观重心转移模型分析互花米草和碱蓬动态变化,并利用CA-Markov模型对2026年的演变趋势开展预测模拟．结果表明:1）在时间上,20 a来互花米草总面积由1996年的3.45 km2增长到2016年的25.14 km2,碱蓬总面积呈大幅度下降;在空间上,互花米草发生了连通阻断,其重心由胜利油田边缘向河口方向移动,碱蓬重心向陆源方向有一个小幅度后退．2）模拟预测2026年互花米草面积为26.67 km2,碱蓬面积为26.15 km2．3）2种植被在2006—2016年转移变化剧烈,20 a来滨海湿地人类活动呈增加的趋势．从预测结果分析看,20 a间黄河三角洲河口受重大人工改道、初期的断流、风暴潮等人为和自然灾害的强烈影响,互花米草、碱蓬等滨海湿地植被数量造成短时序变化,导致模拟精度不高．如果不对互花米草加以人为控制,到2026年互花米草面积的激增将对整个黄河三角洲地区生态环境造成显著影响．      

1970—2015年黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系水文连通时空演变

以黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系为研究区,解译46 a间的4期遥感影像反映水系结构变化,结合图论方法,在网格尺度评估了结构连通性;利用年径流量及年输沙量数据反映功能连通性的变化．结果表明:沟渠增长率为25%,水库增长了11.65倍;1970—2015年间,β连通性的平均值分别为0.38、0.41、0.41、0.42,γ连通性的平均值为0.14、0.16、0.16、0.17,水系流量连通性的平均值分别为0.31、0.19、0.10、0.12,水系输沙连通性的平均值为0.36、0.21、0.13、0.16;总体上黄河三角洲高效生态经济区水利建设逐渐增多,水系结构变化显著,结构连通性呈增长趋势,功能连通性呈现先下降再小幅增长的趋势,且与人类活动关系密切．本研究从水文连通的角度为人类活动对区域水系结构和功能的影响提供数据支持．      

兰州市大气中NMHCs的稳定碳同位素组成及来源

利用Tenax TA吸附管采集了兰州市污染源和主要功能区冬季及夏季大气样品, 利用热解析-气相色谱-同位素质谱联用仪分析了样品中非甲烷烃的稳定碳同位素组成。结果表明: 不同源排放的 NMHCs 的稳定碳同位素组成不同, 交通相关源中NMHCs的δC平均值为 - 28. 7‰, 显著低于燃煤烟气(-24.1‰); 夏季各功能区NMHCs 的δ¹³C值相差不大, 平均值在 - 29. 5‰ ～- 27. 4‰之间, 冬季西固工业区的 δ¹³C平均值(-25. 5‰)大于盘旋路(-28. 8‰) 和二电厂(-31. 2‰)。同位素来源分析结果显示: 盘旋路冬夏两季 NMHCs主要来源于交通相关源; 西固工业区冬季 NMHCs 主要来源于燃煤烟气, 夏季正烷烃和苯主要来源于交通相关源;二电厂冬季正戊烷、正己烷和苯等主要来源于交通相关源; 居民区夏季 NMHCs 则受到交通相关源排放的影响较大, 其他未知源也有贡献。冬夏两季大气中均检测出苯的存在, 且主要来源于交通相关源, 因此控制交通相关源的排放是降低致癌物质苯污染的关键。     

Petroleum-contaminated soil extent recorded by δ15N and δ13C of plants and soils

Petroleum contamination in terrestrial environments caused by industrial activities is a significant problem that has received considerable attention. Carbon and nitrogen isotopic compositions (δ13C and δ15N) effectively describe the behavior of plants and soils under petroleum contamination stress. To better understand plant and soil responses to petroleum-contaminated soil, δ13C and δ15N values of the plants (Trifolium repens, Leguminosae with C₃ photosynthesis pathway, and Agropyron cristatum with C₄ photosynthesis pathway) and the soil samples under one-month exposure to different extents of petroleum contamination were measured. The results showed that petroleum contamination in the soil induced the soil δ15N values to increase and δ13C values to decrease; from 1.9‰ to 3.2‰ and from ?23.6‰ to ?26.8‰, respectively. However, the δ13C values of Agropyron cristatum decreased from ?29.8‰ to ?31.6‰, and the δ13C values of Trifolium repens remained relatively stable from ?12.6‰ to ?13.1‰, indicating that they have different coping strategies under petroleum-contaminated soil conditions. Moreover, the δ15N values of Trifolium repens decreased from 5.6‰ to 0.8‰ near the air δ15N values under petroleum-contaminated soil, which implies that their nitrogen fixation system works to reduce soil petroleum stress. The δ13C and δ15N values of Agropyron cristatum and Trifolium repens reflect changes in the metabolic system when they confront stressful environments. Therefore, stable isotopic compositions are useful proxies for monitoring petroleum-contaminated soil and evaluating the response of plants to petroleum contamination stress.