美国爱荷华州大型防洪水库三角洲环境中硝酸盐氮（NO3-N）浓度的空间分布模式及其反硝化作用研究

本文通过船载传感器（Nitratax）与地下水监测相结合，系统揭示了美国中西部防洪水库三角洲区域硝酸盐氮（NO3-N）的空间分布规律与反硝化（Denitrification）热点，为农业流域氮污染治理提供了关键科学依据。

　　

Highlight

Spatial patterns of NO₃-N concentrations

航行路径在六次调查中略有差异（表1），但所有船载调查均覆盖了河道和离河道区域的水质条件。图3展示了2022年7月28日整个三角洲区域的船测结果，图4则重点展示了下游三角洲区域的三次调查结果。所有船测地图详见补充材料。

六次调查中，三角洲地表水NO₃-N浓度存在显著变化。背景水库NO₃-N浓度范围在3.3至10.8 mg/L之间。连接河道中的浓度较高且分布均匀，而离河湾、港湾和侧河道中的浓度则低约2至6 mg/L。浅层地下水高度缺氧，NO₃-N浓度几乎检测不到。

Reservoir NO₃-N concentrations

在两年期间的六次船测中，雷德罗克水库三角洲的NO₃-N空间分布模式高度一致——连接河道中浓度高且均匀，而离河湾、港湾和侧河道中浓度低且波动大。连接河道的高流速和短水力停留时间限制了NO₃-N的处理机会。

Conclusions

本研究通过船载传感器评估了爱荷华州中南部雷德罗克水库三角洲内NO₃-N浓度的空间模式。六次综合船测发现三角洲内NO₃-N存在空间异质性：连接河道浓度高且均匀，离河区域浓度低且多变。浅层地下水缺氧且几乎无NO₃-N，表明反硝化是主要削减机制。该研究凸显了中西部水库三角洲作为氮削减热点的潜力，为农业流域氮管理提供了新方向。