科研进展
  

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


发布时间:2021-12-20


 

天津市水资源与水环境重点实验室刘小龙与中国地质大学(北京)等单位合作者在《Journal of Cleaner Production》共同发表论文“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”,揭示了水电梯级开发和城市化对河流硝酸盐来源及其关键转化过程影响的研究成果。

随着水电作为重要的清洁能源得到越来越多的关注,在河流的全流域梯级开发背景下,我国乃至全球范围内大多数河流都正在开展和面临着大规模的水电开发。梯级开发及其影响下的城市化进程对河流水环境尤其是在河流氮负荷累积、大坝拦截、硝酸盐的持续增加以及水体水质恶化等方面都具有深远的影响,成为近年来广泛关注的热点问题。近年来的研究表明,河流梯级水电开发会显著改造河流-水库体系氮的累积及转化过程,尤其是伴随着城市化过程,水体氮来源更加复杂,而目前对于量化水体氮污染源的端元贡献及其关键氮转化过程的研究还很不足,亟需开展相关研究以服务于流域氮评价、水环境管理政策的制定以及评估氮收支。基于此,本文选取了受高密度梯级水电开发和城市化影响的典型流域九龙江为研究对象,借助硝酸盐氮氧同位素技术结合水体水化学组成,揭示了硝酸盐来源、转化过程及其受水电开发及城市化的影响。结果发现:氮氧同位素指示了农田和森林区水体NO3主要来自农业施肥和土壤有机氮,而中下游城市区生活污水和牲畜排泄物是主要的NO3来源。瑞利分馏计算结果发现在北溪受梯级水库拦截影响明显的河段,反硝化过程的贡献达到约36%,说明河流水库化后底层厌氧条件发育显著促进了反硝化作用的发生。模型计算结果表明九龙江中下游河水NO3近半来自于城市生活污水的排放影响,显著高于上游农业和森林区。研究结果可以为未来评估梯级开发的环境效应、制定流域氮控制政策以及建立区域氮评价规则提供科学依据和研究示范。

九龙江河水硝酸盐来源的空间差异及其受河流筑坝及土地利用的影响

 

天津市水资源与水环境重点实验室为第一单位和通讯单位,刘小龙老师为该文第一作者,中国地质大学(北京)为联合通讯单位。该研究工作由国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(41661144029)和面上项目(4167235141325010)以及天津市自然科学基金 (18JCYBJC91000)等资助。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652621035022



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