摘要： 我国北方蔬菜种植过程大量施用化学肥料和人畜粪肥，引起区内浅层地下水硝酸盐(NO₃^－)浓度急剧升高，但高浓度NO₃^－来源及在浅层地下水环境中转化过程尚缺乏同位素证据，特别是强降雨事件对其影响尚不清楚。化学肥料中铵盐(NH₄⁺)转化为NO₃^－是造成蔬菜种植区浅层地下水中NO₃^－浓度升高的重要原因，强降雨事件导致浅层地下水水位升高，土壤和包气带中剩余NH₄⁺氧化为NO₃^－造成地下水NO₃^－浓度升高。为验证上述假设，选择豫北某蔬菜种植基地浅层地下水作为研究对象，通过对比分析枯水期(2021年4月)和丰水期(2021年10月)浅层地下水NO₃^－浓度及同位素组成(δ¹⁵N-NO₃^－和δ¹⁸O-NO₃^－)，结合水化学以及水的氢氧同位素组成(δD-H₂O和δ¹⁸O-H₂O)，辨识浅层地下水高浓度NO₃^－来源及其对强降雨事件的响应。结果表明：(1)丰水期较枯水期浅层地下水中ρ(NO₃^－)范围更大，中间值更高，分别为177.47 mg/L和114.68 mg/L；(2)丰水期较枯水期浅层地下水中δ¹⁵N-NO₃^－和δ¹⁸O-NO₃^－范围更宽泛，δ¹⁵N-NO₃^－中间值升高，分别为7.8‰和7.3‰，但δ¹⁸O-NO₃^－中间值降低，分别为5.1‰和6.4‰；(3)丰水期较枯水期浅层地下水δ¹⁸O-H₂O范围变窄，中间值升高，分别为-8.8‰和-9.2‰。氘盈余值(dexcess=δD-8 × δ¹⁸O)范围变小，中间值降低，分别为6.9‰和9.5‰；(4)强降雨洗脱包气带中富集¹⁵N的NH₄⁺转化为NO₃^－，导致浅层地下水ρ(NO₃^－)升高，δ¹⁵N-NO₃^－值升高，但δ¹⁸O-NO₃^－值降低；(5)贝叶斯同位素混合模型解析结果表明，丰水期较枯水期浅层地下水中的NO₃^－来自于粪肥比例增加，来自土壤有机氮比例降低，化肥中铵态氮贡献比例变化不大，但硝态氮肥贡献率增加，同时大气降水硝酸盐贡献降低。研究结果证实，持续强降雨导致包气带中剩余的NH₄⁺发生硝化作用，产生更多NO₃^－进入浅层地下水；降雨同时把地表粪肥NH₄⁺转化来的NO₃^－携带进入浅层地下水。因此需要加强蔬菜种植区肥料田间管理，做到有效使用肥料，避免过度施用对浅层地下水水质的危害。

关键词: 蔬菜种植区, 浅层地下水, 硝酸盐来源, 同位素混合模型, 强降雨事件

中图分类号: 

• X523