氮作为水体最重要的营养元素之一，其过量输入是导致水体富营养化的核心因素，而硝酸盐（NO₃^-）污染已被公认为全球范围内营养物质中最普遍的水环境问题。在喀斯特河流系统中，由于碳酸盐岩发育的独特地质背景，地下水、地表水和降水交换频繁，外源NO₃^-污染物会随水快速下渗至地下水系统并交换到地表水中，进而随着地表水向下游输送，加剧NO₃^-污染，造成更多的不利环境影响。贵州省是典型的喀斯特地貌地区，清水江是其境内第二大河流 ，也是长江上游水系的关键支流，对流域内的社会经济发展提供了重要的水资源支撑。然而，对于清水江流域水体污染，尤其是硝酸盐氮污染的人为影响与迁移转化过程的认识仍然有限，极大地阻碍了流域水资源的高效管理和水环境保护。

针对上述问题，贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室曾杰特聘教授指导2023级硕士研究生何心意，基于贵州东南部清水江流域丰、枯水期的面上采样，对河水溶解态氮组分和主量离子浓度等水化学特征进行了系统的分析，阐明了硝酸盐等氮组分浓度时空的变化。同时结合硝酸盐N、O同位素地球化学与模型方法，定量识别了不同污染来源对河水硝酸盐的贡献份额，最终讨论了贵州喀斯特地区河流硝酸盐的农业人为归因与控制因素，为区域水生态环境保护和河流环境质量改善提供理论参考和科学支撑。取得的主要认识如下：（1）硝酸态氮NO₃^--N清水江流域的主导氮组分，其浓度变化具有明显的空间和季节性特征；（2）丰水期河水δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-值普遍高于枯水期，尤其是在中下游，二者共同反映了硝化作用是清水江河水硝酸盐转化的主导过程（图1、2）；（3）贝叶斯模型解析结果显示，粪便和污水（M&S）是清水江河水硝酸盐最重要的贡献源，丰、枯水期贡献率分别达65.9%和45.5%；其次是农业化肥，丰、枯水期分别贡献了26.1%和19.0%（图3），显示了强烈的农业人为活动输入特征。

图1 清水江河水硝酸盐N、O同位素的时空变化

图2 清水江河水H、O同位素组成间的关系（a），硝酸盐N、O同位素组成间的关系（b），硝氯比和氯离子间的关系（c），以及硝钙比和硫钙比间的关系

图3 基于贝叶斯模型的清水江河水硝酸盐源贡献解析结果

上述成果发表于环境与生态学领域国际SCI期刊Journal of Environmental Management（TOP期刊，IF=9.2）。贵州大学环境工程专业2023级硕士研究生何心意为第一作者，曾杰特聘教授为通讯作者，吴起鑫教授也参与指导了本研究。本研究得到了国家自然科学基金项目（42403054、42467032、42577298、 42501088），贵州省基础研究（自然科学）项目（黔科合基础-ZK[2024]一般104），贵州省“百层次”人才项目（黔科合平台人才-GCC[2023]061），城市岩溶关键带与气候环境变化贵州省野外科学观测研究站项目（黔科合平台YWZ[2025]004），贵州大学一流学科特区人才引进项目（202246）等联合资助。

论文信息: He Xinyi, Zeng Jie, Wu Qixin, Zhang Qian, Wang Zhong-Jun, Ren Jie, Ma Qing, Zhang Jie, Ge Xin. Agricultural anthropogenic attribution of nitrate in karst river basin: Insights from nitrate dual isotopes and Bayesian mixing model. Journal of Environmental Management, 2026, 414, 130476.

论文链接: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.130476