淮河流域王蚌区间污染源解析与变化特征研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liang_yanzhi
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本研究以淮河流域王蚌区间为研究单元,单元内的水体和土壤为主要研究对象,通过综合运用水化学分析、碳氮氧稳定同位素技术和多模型计算等多种研究方法,分析该流域主要水体污染现状和时空分布规律,并利用δ15N、δ18O双稳定同位素特征值结合稳定同位素混合模型SIAR和Iso Source模型,对研究区水体硝酸盐污染进行定性和定量解析,探究淮河流域王蚌区间硝酸盐污染来源及现状,识别出关键污染源及污染源的贡献率情况;另一方面根据土地利用类型和土壤深度分析流域内土壤有机碳的分布、迁移特征,并将同位素技术应用于土壤,对研究区内沉积物有机碳的来源进行分析和对污染源贡献率进行计算。通过以上研究内容得出以下结论:(1)研究区水体硝酸盐含量普遍高于氨氮含量,大部分水体受到生活污水和农业污水的影响较大,反映出人类生活和农业活动对地表水体的影响不容忽视;(2)结合研究区概况将污染源分为粪肥污水(MS)、土壤源(SN)、大气沉降(AP)、农业化肥源(FS)、枯枝落叶源(DF)这五类。利用NO3--N氮氧同位素定性识别NO3--N源。初步判断淮河流域王蚌区间中段及南北岸水体的NO3-主要来源为土壤、农业化肥、枯枝落叶、粪肥污水,大气沉降和枯枝落叶为水体硝酸盐污染的次要来源。使用同位素混合模型(SIAR)定量解析硝酸盐来源,结果显示淮河主干道水体、泥河水体、城东湖水体、淠河水体的NO3-主要来源于大气沉降(AP)和土壤源(SN),贡献率值分别在16.49%~37.83%之间及48.35%~73.15%之间;窑沟水体、安丰塘水体、截涝渠水体的NO3-主要来源于粪肥污水(MS)、枯枝落叶(DF)、农业化肥(FS),贡献率值分别在18.60%~35.13%之间、24.13%~25.43%之间及31.07%~52.92%之间;迎河航道水体的NO3-来源贡献比例差异性较小;(3)利用IsoSource模型对研究区分区水体进行污染源贡献率计算,其中淮河主干道水体、泥河水体、城东湖水体的NO3-主要来源于大气沉降(AP)和土壤源(SN),贡献率值分别在27.4%~49.3%之间、28.8%~59.3%之间,淠河水体的NO3-主要来源于土壤源和粪肥污水源,贡献率值分别为70.3%、11.0%,窑沟水体、安丰塘水体、截涝渠水体的NO3-主要来源于粪肥污水(MS)、枯枝落叶(DF)、农业化肥(FS),贡献率值分别在27.4%~49.3%之间、28.8%~59.3%之间,迎河航道水体的NO3-来源贡献比例差异性较小,该结果与SIAR模型计算结果整体相一致。相关系分析表明研究区淮河干道水体、淠河水体和主要的沟渠-窑沟水体均存在一定的硝化作用。主成分分析表明淮河、泥河和窑沟水体硝酸盐含量较高,淮河和泥河水体中氨氮含量较高,淮河和泥河氮素污染较严重。(4)对研究区不同类型和不同深度的土壤进行分析,结果显示土壤多属于中性偏酸土壤,土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量范围分别为:9.39~54.27g/kg、3.40~34.60 mg/L,土壤中有机质具有较高的腐殖化程度。研究区分层采样三个点位中,G1号点SOC含量没有随着土壤深度的增加而产生明显上升或者下降的趋势;G2号点SOC含量随着土壤深度的增加先是明显的减小,后迅速增加的趋势,在增加后很快进行减少并随着土壤深度的增加逐渐趋于稳定;G3号点SOC含量在土壤深度0~10 cm处有一定的增加,后从10cm左右时开始呈现明显减小的趋势;(5)对不同土地利用类型和不同深度下碳同位素分布进行分析并基于稳定碳同位素技术和SIAR混合模型进行计算,结果表明碳同位素平均值大小排序为林地土壤(-26.10‰)>草地土壤(-26.72‰)>农田土壤(-27.21‰)>河漫滩土壤(27.37‰);不同土壤深度土壤碳同位素变化特征为土壤碳同位素值随着土壤深度的增加有着明显增大的趋势。沉积物碳同位素范围为-28.82‰~-22.84‰,平均值为-27.08‰;不同土地利用类型对沉积物有机碳贡献率大小排序为:农田耕地土壤>河漫滩土壤>林地土壤>草地土壤;土壤对沉积物有机碳的贡献率基本上随着土壤深度的增加而减少。图[54]表[15]参[104]
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