[發明專利]基于多同位素聯合示蹤的流域氮磷污染物解析方法與系統

有效

• 申請號: 202210058022.8
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114384224B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 于寒青;劉文祥;陳曉光;陸朝陽;王洪雨;薛婷婷
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N33/24
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

1.基于多同位素聯合示蹤的流域氮磷污染物解析方法，其特征在于，其包括：利用多同位素分別解析流域泥沙和水體氮磷污染物的來源貢獻和負荷；其中，所述流域泥沙氮磷污染物的來源貢獻和負荷的獲得包括：

基于流域出口泥沙沉積物和不同侵蝕類型的土壤的環境放射性核素活度，通過環境放射性核素指紋技術確定不同侵蝕類型對流域出口泥沙沉積物的輸出貢獻值；其中，所述侵蝕類型包括表層土壤侵蝕和次表層土壤侵蝕；

根據流域出口泥沙輸出通量和所得不同侵蝕類型對流域出口泥沙沉積物的輸出貢獻值獲得不同土壤侵蝕類型的泥沙輸出通量；

基于流域出口泥沙沉積物和表層土壤侵蝕的來源中不同土地利用和/或植被類型的土壤的脂肪酸碳同位素比值及有機碳含量，通過單體化合物穩定性碳同位素示蹤技術確定不同土地利用和/或植被類型土壤對流域出口泥沙沉積物的貢獻值；

根據流域出口泥沙輸出通量、所得不同侵蝕類型對流域出口泥沙的輸出貢獻值中表層土壤侵蝕對流域出口泥沙沉積物的貢獻值、所得不同土地利用和/或植被類型土壤對流域出口泥沙沉積物的貢獻值，獲得不同土地利用和/或植被類型的泥沙輸出通量；

根據次表層土壤侵蝕類型的土壤的全氮和/或全磷濃與所述不同土壤侵蝕類型中次表層土壤侵蝕類型的泥沙輸出通量的乘積獲得次表層土壤侵蝕產生的泥沙的氮磷負荷；和/或根據不同土地利用和/或植被類型的土壤的全氮和/或全磷濃度對與所述不同土地利用和/或植被類型的泥沙輸出通量的乘積獲得不同土地利用和/或植被類型產生的泥沙的氮磷負荷；

其中，所述不同侵蝕類型對流域出口泥沙沉積物的輸出貢獻值通過以下模型確定：

f_s1C_s1+f_s2C_s2＝C_m (1)

f_s1+f_s2＝1 (2)

其中，f_s1和f_s2分別表示表層土壤和次表層土壤侵蝕對泥沙沉積物的貢獻率，C_s1和C_s2分別表示表層土壤和次表層土壤的環境放射性核素的活度，C_m表示泥沙沉積物中環境放射性核素的總活度；

所述不同土地利用和/或植被類型土壤對流域出口泥沙沉積物的貢獻值通過以下模型確定：

其中，S_n％表示第n個土地利用和/或植被類型的土壤在所述表層土壤侵蝕中對泥沙的貢獻率，I_n表示使用同位素混合模型計算出的泥沙混合物中第n個土地利用和/或植被類型的土壤的同位素百分比值，C_n％表示第n個土地利用和/或植被類型的土壤的有機碳含量。

2.根據權利要求1所述的解析方法，其特征在于，其還包括：

采集流域出口處的泥沙樣品，得到流域出口處的泥沙沉積物樣品；

采集表層和次表層土壤侵蝕類型的土壤樣品，采集參考點土壤剖面不同深度樣品，采集深度取至未探測到核素的深度，其中，所述表層土壤侵蝕類型的土壤樣品取自流域坡面表層土壤，標注為表層侵蝕土壤樣品；所述次表層土壤侵蝕類型的土壤樣品標注為對應的溝渠/溝壁的次表層侵蝕土壤樣品。

3.根據權利要求2所述的解析方法，其特征在于，其還包括：

對所述表層侵蝕土壤樣品、所述次表層侵蝕土壤樣品進行核素活度測定，獲得所述不同侵蝕類型的土壤的環境放射性核素活度；

對不同土地利用類型不同土地利用和/或植被類型下的所述土壤樣品分別進行脂肪酸的碳同位素比值及有機碳含量測定，獲得所述不同土地利用類型不同土地利用和/或植被類型土壤的脂肪酸碳同位素比值；

測定所述流域出口處的泥沙沉積物樣品的脂肪酸碳同位素比值及有機碳含量，獲得所述泥沙沉積物的脂肪酸碳同位素比值及有機碳含量；

對采集到的各土壤樣品和泥沙樣品進行全氮含量和/或全磷含量的測定，獲得所述全氮和/或全磷濃度。