多示踪剂结合贝叶斯混合模型揭示黄河下游河岸湿地硝酸盐来源与迁移路径

为解决河岸湿地NO3?污染源解析难题，研究人员通过多示踪剂（δ15N-NO3?、δ18O-NO3?、δ18O-H2O）结合贝叶斯混合模型，量化了化肥（35%）、土壤有机氮（33%）和粪污/污水（26%）的贡献，并揭示地下水（34%）、黄河水（33%）和渠水（28%）为主要迁移途径，为湿地氮污染治理提供科学依据。

　　

河岸湿地作为陆地与水域的生态过渡带，在缓冲氮污染和维持生物多样性方面具有重要作用。然而，随着农业集约化和工业化发展，黄河下游湿地面临严重的硝酸盐（NO₃^?）污染威胁，约12.2%水体浓度超过国家标准（10 mg/L）。传统研究难以区分复杂来源和迁移路径，且忽视硝化作用对同位素分馏的影响。为此，河南大学等单位的研究团队在《CATENA》发表论文，首次系统解析了黄河下游湿地NO₃^?的时空分布规律及驱动机制。

研究采用水化学参数分析、稳定同位素（δ¹⁵N-NO₃^?、δ¹⁸O-NO₃^?、δ¹⁸O-H₂O）指纹识别和贝叶斯混合模型（SIAR），结合四季水文期采样（包括调水调沙期WSRS），对黄河下游堤内外湿地开展多尺度追踪。

Spatial-temporal variations in NO₃^? concentrations
数据显示NO₃^?浓度呈显著时空异质性，高流量期堤外湿地峰值达72.87 mg/L，且随黄河距离增加而升高，表明人类活动输入主导污染格局。

Dominant nitrogen sources
同位素特征表明生物地球化学过程（如反硝化）影响微弱，主要来源为化肥（35%）、土壤有机氮（33%）和粪污（26%），δ¹⁸O-H₂O验证了硝化作用的次要贡献。

Transport pathways quantification
贝叶斯模型首次量化迁移路径贡献：地下水（34%）、黄河水（33%）和渠水（28%）构成主要输运通道，降水输入不足5%，揭示水文连通性决定污染扩散模式。

该研究创新性地将δ¹⁸O-H₂O纳入源解析体系，证实多示踪剂联用可有效克服传统同位素重叠难题。结论为湿地修复提供了精准管控靶点——需重点管控农业区地下水入渗和渠网输运，同时优化WSRS调度策略。研究成果对全球大河三角洲湿地氮循环管理具有范式意义。