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天津市水资源与水环境重点实验室刘小龙在《Journal of Cleaner Production》上发文揭示水电开发与城市化对河流硝酸盐转化及来源的影响


發布時間:2021-12-20


 

天津市水資源與水環境重點實驗室劉小龍與中國地質大學(北京)等單位合作者在《Journal of Cleaner Production》共同發表論文“The effects of clean energy production and urbanization on sources and transformation processes of nitrate in a subtropical river system: Insights from the dual isotopes of nitrate and Bayesian model”,揭示了水電梯級開發和城市化對河流硝酸鹽來源及其關鍵轉化過程影響的研究成果。

隨著水電作爲重要的清潔能源得到越來越多的關注,在河流的全流域梯級開發背景下,我國乃至全球範圍內大多數河流都正在開展和面臨著大規模的水電開發。梯級開發及其影響下的城市化進程對河流水環境尤其是在河流氮負荷累積、大壩攔截、硝酸鹽的持續增加以及水體水質惡化等方面都具有深遠的影響,成爲近年來廣泛關注的熱點問題。近年來的研究表明,河流梯級水電開發會顯著改造河流-水庫體系氮的累積及轉化過程,尤其是伴隨著城市化過程,水體氮來源更加複雜,而目前對于量化水體氮汙染源的端元貢獻及其關鍵氮轉化過程的研究還很不足,亟需開展相關研究以服務于流域氮評價、水環境管理政策的制定以及評估氮收支。基于此,本文選取了受高密度梯級水電開發和城市化影響的典型流域九龍江爲研究對象,借助硝酸鹽氮氧同位素技術結合水體水化學組成,揭示了硝酸鹽來源、轉化過程及其受水電開發及城市化的影響。結果發現:氮氧同位素指示了農田和森林區水體NO3主要來自農業施肥和土壤有機氮,而中下遊城市區生活汙水和牲畜排泄物是主要的NO3來源。瑞利分餾計算結果發現在北溪受梯級水庫攔截影響明顯的河段,反硝化過程的貢獻達到約36%,說明河流水庫化後底層厭氧條件發育顯著促進了反硝化作用的發生。模型計算結果表明九龍江中下遊河水NO3近半來自于城市生活汙水的排放影響,顯著高于上遊農業和森林區。研究結果可以爲未來評估梯級開發的環境效應、制定流域氮控制政策以及建立區域氮評價規則提供科學依據和研究示範。

九龍江河水硝酸鹽來源的空間差異及其受河流築壩及土地利用的影響

 

天津市水資源與水環境重點實驗室爲第一單位和通訊單位,劉小龍老師爲該文第一作者,中國地質大學(北京)爲聯合通訊單位。該研究工作由國家自然科學基金國際(地區)合作與交流項目(41661144029)和面上項目(4167235141325010)以及天津市自然科學基金 (18JCYBJC91000)等資助。

論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652621035022


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