金佛山世界遗产地岩溶地下河系统硝酸盐来源与转化

用于测试δ15Nnitrate、δ18Onitrate的样品在采样前,用直径50mm、孔径0.22μm的混合纤维素膜过滤待采水样取40ml,装于洗净的聚乙烯瓶中冷藏运回实验室.取550ml水样装于洁净的聚乙烯瓶中,确保瓶内无气泡,用于检测阴离子与NH4+浓度.为尽量减小误差,所有样品采样前先用待采水样润洗样瓶3次.

NO3-浓度检测参照饮用天然矿泉水检测方法(GB/T8538-2008),测试仪器为紫外分光光度计(UV2450,日本岛津公司);Cl-浓度测定采用AgNO3滴定法;NH4+浓度测定采用HQ40d多参数水质分析仪(美国HACH),精度为0.01mg/L.以上样品测试均在岩溶环境重庆市重点实验室分析完成.δ15Nnitrate、δ18Onitrate在中国农业科学院农业环境稳定同位素实验室进行测试分析,主要利用特异性的反硝化细菌将NO3-转化为N2O,再采用ISOPRIME100-Tracegas痕量气体-同位素质谱连用仪(英国Isoprime公司)完成N2O的N、O同位素测定,其中N同位素以标准大气中的N2为参照,O同位素以维也纳标准平均海水(V-SMOW)为参照,采用USGS32(δ15N=180‰,δ18O=25.7‰)、USGS34(δ15N=-1.8‰,δ18O=-27.9‰)、USGS35(δ15N=2.7‰,δ18O=57.5‰)为标准,用两点校正的方程对所测定的气体进行校正,检测精度为0.01‰,δ15Nnitrate测定结果的相对标准偏差≤0.39‰,δ18Onitrate测定结果的相对标准偏差≤0.21‰.

式中,δ15Nnitrate为t时刻硝酸盐反应物δ15Nnitrate值,δ15N0nitrate为硝酸盐氮同位素的最初组成,ε是富集因子,C(NO3-)是硝酸盐的剩余部分浓度.

基于以上分析可发现,在拟合δ15Nnitrate和lnC(NO3-)关系进行硝酸盐转化过程识别时,要同时运用水化学、δ15Nnitrate、δ18Onitrate分析进行旁证,才能准确地识别硝酸盐转化过程.

致谢:感谢西南大学赵珍、谢国文、詹兆君、马哲煜、陈峰、付伟、任问筠、田宁等硕士研究生在野外、实验方面给予的帮助.

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