藏北高原其香错及其入湖河流硝酸盐的来源与转化

2022-12-02 10:16:03 admin

 

工业革命之后，人类活动（如化石燃料燃烧和农业生产）极大地改变了全球氮循环，导致环境中的活性氮含量翻倍及大气活性氮沉降量显著增加。通常，城市和农村地区的大气活性氮沉降量最多，但由于大气活性氮的可迁移性，偏远地区的高山生态系统也能受到大气活性氮沉降量增加的影响。而且，在气候变化的驱动下，冰冻圈消融（如冰川和积雪融化）可能将更多的活性氮输入高山生态系统。此外，由于高山湖泊多为超贫营养和贫营养类型湖泊，且多受氮限制，因此即使活性氮输入的小幅度增加，也可能对高山湖泊产生显著的负面效应，例如富营养化、酸化和生物量下降等。高山湖泊是邻近低地的重要水资源和生物多样性热点区域，为了保护高山湖泊，使其免受外界活性氮输入的负面影响，需要明确活性氮来源的贡献，以实施有效的预防或缓解政策。
青藏高原的高山湖泊面积50000 km2，占中国湖泊面积的57.2%。由于人类活动相对较少，青藏高原湖泊水质并未引起太多关注。然而，最近研究发现，在气候变化和人类活动的压力下，青藏高原湖泊的营养物质（氮和磷）浓度持续增加，甚至出现了富营养化等环境问题。此外，青藏高原的湖泊对外部氮输入的弹性较差，如果不加以预防或缓解，可能会对该地区的湖泊产生不可逆转的影响。因此，了解青藏高原湖泊活性氮的来源，对于预防或减缓青藏高原湖泊富营养化具有重要意义。
硝酸盐是湖泊水体活性氮最主要的存在形式，其生物可利用性取决于各种转化过程，如硝化作用、反硝化作用、同化作用等。硝酸盐的来源主要包括：大气沉降、氮肥、土壤、粪便和污水等。因为不同来源具有不同的同位素值，稳定同位素可以提供硝酸盐来源和转化的有力指示。值得注意的是，硝酸盐同位素比值不仅受来源的影响，还受其转化过程产生的同位素分馏的影响。因此，阐明湖泊硝酸盐的转化过程有助于准确识别硝酸盐来源。
目前，硝酸盐同位素已被用于青藏高原南部和西部的淡水湖泊硝酸盐溯源研究。但由于复杂的化学、沉积和沉积后过程，青藏高原大气活性氮沉降存在空间异质性，这表明青藏高原湖泊中的硝酸盐来源在不同地区可能有所不同。藏北高原是世界上盐湖分布最集中的地区之一。与淡水湖泊相比，盐湖多为内流湖，水体除蒸发外没有其他出口，使得营养物质易于积累，面临富营养化的风险。然而，目前对藏北高原盐湖硝酸盐的来源和转化的研究尚未开展，这不利于预防和缓解该地区盐湖富营养化相关政策的制定。因此，为弥补该研究空白，我们选取了藏北高原沿其香错断裂分布最大的盐湖——其香错为研究对象，从空间角度分析了其香错及其入湖河流的硝酸盐浓度和同位素值，目的是：

（1）识别造成同位素分馏的硝酸盐转化过程

（2）确定硝酸盐来源并量化其贡献率


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