为了探究在再生水回补城市河流的条件下河流N2O的微生物产生过程及其空间变化特征,以深圳市西乡河为研究对象,分析了河水中c(溶解性N2O)、c(NH4+-N)、c(NO3--N)、δ15Nbulk-N2O、δ18O-N2O、同位素异位体位嗜值(site preference,SP)及其他环境因子,并基于端元混合模型和同位素分馏模型定量计算硝化和反硝化作用对河水中N2O贡献百分比.结果表明:①随着流速降低,西乡河河水从上游的好氧环境逐渐发育成中下游的厌氧环境.②再生水进入西乡河后河水c(溶解性N2O)从1.36μmol/L沿程降至0.19 μmol/L;相关性分析表明,影响c(溶解性N2O)的主要因素为ρ(DO) (R2 =0.800,P＜0.01)和c(CH4)(R2=-0.736,P＜0.01).③硝化和反硝化作用对河水中N2O贡献率分别为14.36％～80.53％和19.47％～85.64％;N2O的来源在好氧河段中以硝化作用为主,在厌氧河段则以反硝化作用为主;N2O还原成N2的比例与ρ(DO)具有显著负相关关系(R2=-0.782,P＜0.01).研究显示,再生水回补城市河流引入了较高质量浓度的N2O和NO3--N,而河道的厌氧环境促进河水中N2O还原成N2,下游河流成为N2O的汇.

农田系统是温室气体N2O的主要排放源,目前对酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)灌溉影响下,农田土壤剖面N2O的来源识别、转换机制及其控制因子缺乏深入研究.本文选择广东省大宝山矿区下游沿岸水稻田和甘蔗田两种典型农田,针对酸性矿山废水灌溉区(上坝村)和天然来水灌溉区(连心村),对土壤理化性质、重金属含量及包气带N2O浓度、同位素特征值进行了测定,定量计算了硝化和反硝化作用对土壤中N2O的贡献比和N2O转化为N2的还原比,评价了其相关影响因素.结果表明:在AMD影响下,灌区农田土壤剖面N2O浓度均高于同种作物类型天然来水区土壤,同种灌溉处理下甘蔗田土壤N2O浓度高于水稻田.甘蔗田表层土壤(0～30 cm)反硝化作用对N2O产生量的贡献比高于硝化作用,约71.29％ N2O由反硝化作用产生.AMD灌区甘蔗田土壤剖面中N2O还原成N2的比例随深度增加逐渐减小,在N2O浓度峰值处仅有15.54％N2O被还原成为N2,而天然来水区N2O还原成N2的平均比率高达49.80％.这表明较弱的土壤N2O还原能力导致较高浓度的N2O残留在土壤中.相关性分析表明,AMD灌溉通过改变上坝村土壤的pH、重金属含量、含水率从而改变了土壤N2O的来源途径及还原能力.组合同位素特征值溯源法有效地揭示了农田土壤N2O的来源和AMD灌区土壤的潜在生态风险,为日后的治理修复工作提供了科学依据.