随着现代农业的发展,农村地区的生产、生活等人类活动排放大量的含氮化合物,导致地下水氮污染问题凸显,其中硝酸盐氮是地下水中氮污染的主要形式。鉴于地下水资源的重要性和脆弱性,有效地防治地下水硝酸盐氮污染刻不容缓。地下水一旦被污染,修复时间和经济成本均较高,大多数情况下地下水的污染防控和保护优于地下水的污染治理,准确识别地下水污染源及其贡献对地下水污染防治十分重要。目前地下水污染源溯源的研究大多仅限于单一污染源,污染物在环境中的迁移转化所引起的污染浓度变化也会影响最终溯源结果,使复合污染源的溯源结果存在较大不确定性。另外,地下水污染源的定量识别将有助于精准制订区域地下水污染防治措施,为地下水硝酸盐氮污染防治提供科学依据。因此,本文以德阳市旌阳区为研究对象,针对农区地下水污染来源的不确定性与复合性特征,结合土地利用类型、同位素溯源技术、迁移转化机理和水化学分析等方法,对影响地下水硝酸盐氮含量的多个环境因素进行分析,采用同位素溯源IsoSource模型和SIAR模型定量研究地下水硝酸盐氮的污染组成及贡献。主要研究结果如下:1、研究区水化学特征分析结果表明,区域内地下水呈中性或弱碱性;90%的水样具有氧化能力,且溶解氧浓度波动较大,结果表明存在反硝化反应,但反应速率极低;同时,工业用地类型溶解氧显著低于耕地、菜地、养殖场其他三种用地类型;研究区地下水主要水化学类型以Ca·Mg-HCO3型为主,Na·K-HCO3和Ca·Mg-SO4·Cl型次之。2、地下水水样检测结果表明,区域内70%以上的水样存在硝酸盐氮超标或临近超标现象。基于Arc GIS进行空间分析,采用反距离插值法,绘制硝酸盐及其氮氧同位素的空间分布图,并与当地土地类型图对比分析发现:地下水硝酸盐及其同位素的空间变化与土地利用类型存在着一定相关性,农业区硝酸盐浓度较高,但其δ15N值较低,而工业区则δ15N和δ18O值较高。3、通过研究区水样δ15N和δ18O特征值在双同位素图中的落点分布对研究区地下水污染来源进行定性分析,初步确定研究区地下水硝酸盐污染源主要为农村生活污水、畜禽粪便以及土壤有机氮。随后,论证迁移转化过程对地下水硝酸盐氮氧同位素的影响,通过公式估算硝酸盐δ18O值与各用地类型含量相吻合,处于硝酸盐理论丰度范围内,表明研究区存在微弱的硝化反应;研究发现硝酸盐浓度与其同位素丰度之间呈负相关,相关系数分别为-0.11和-0.24,反硝化作用影响较小。为进一步验证结果,研究氯离子与硝酸盐氮氧同位素关系,发现其相关系数极低,分别为0.04与0.17;结合研究区水样溶解氧浓度均大于2 mg/L的情况,确定地下水反硝化作用不明显,分馏效应不显著。4、利用IsoSource、SIAR两种模型对研究区不同污染源贡献率进行定量分析,二者结果大体一致,但IsoSource模型数据离散程度较大,后续以SIAR模型数据为准。在耕地、菜地和养殖场中,化肥的贡献率最高,其贡献比例在30%以上,其依次为土壤有机氮、畜禽粪便、大气降雨和污水,贡献比例分别为24%、19%、18%、9%;而工业区地下水硝酸盐贡献比例组成有所不同,主要受工业、生活污废水和大气降雨影响,贡献比例分别为28%和27%,土壤有机氮占比稍低为19%,化肥和畜禽粪便占比最低,分别为16%、10%。综上所述,本次模拟结果符合实际情况。基于稳定同位素的污染源识别结果表明,研究区长期不合理的施肥管理以及生活、生产污废水无规律排放等问题是造成该地区地下水硝酸盐氮污染的主要因素。此外,工业园区燃烧产生的各类气态氮化物也对地下水硝酸盐氮污染造成一定的影响。本研究中污染源及其转化规律的定量识别将有助于地方制订针对性较强的地下水硝酸盐减缓政策,为地下水硝酸盐氮污染防治提供科学依据。