[发明专利]流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的定量辨识方法

权利要求书

1.流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的定量辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)同位素溯源的样品采集与分析；(2)流域中入河硝态氮来源的贡献比例的计算；(3)流域出口径流监测及硝态氮样品的采集与分析；(4)流域出口硝态氮总入河负荷的计算；(5)流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的计算。

2.如权利要求1所述的流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的定量辨识方法，其特征在于：步骤(1)同位素溯源的样品采集与分析包括：

样品采集：确定研究区内土地利用类型及污染源信息后，在研究区流域采集水体样品和背景值样品并用GPS定位；水样、雨水样品收集在聚乙烯塑料瓶中进行养分和硝态氮氮氧同位素分析；从采样点附近采集0-20cm表土，并装在密封袋中，在流域附近肥料销售点采集有机肥、化肥样品，将所有的样品用冰袋保护立即送至实验室，并放在4℃冰箱里黑暗冷藏等待分析；

样品分析：地表水和雨水样品通过0.45μm滤纸过滤后放在4℃冰箱储存等待分析；称取60g土壤、40g有机肥和40g化肥样品，分别放入聚乙烯瓶中，添加200mL超纯水震荡60分钟，经0.45μm过滤膜过滤后，将获得的浸出液避光储存在4℃冰箱中；样品中的δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-测定采用“脱氮菌法”。

3.如权利要求2所述的流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的定量辨识方法，其特征在于：所述“脱氮菌法”，具体步骤为：①气体转化：通过特异性反硝化细菌将样品中的硝态氮转化为N₂O；②气体浓缩：收集N₂O并通过Trace-Gas仪进行气体浓缩；③气体检测：将浓缩的气体通入IRMS-100连续流同位素比质谱仪，识别N₂O中的氮、氧同位素值；④检测结果校正：通过USGS32、USGS34和IAEAN3、USGS35标样，结合2点校正法进行检测结果的校正。

4.如权利要求1所述的流域硝态氮来源入河负荷及入河系数的定量辨识方法，其特征在于：步骤(2)流域中入河硝态氮来源的贡献比例的计算包括：

用δ表示硝酸盐的δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-同位素，并按下列公式计算：

δ(‰)＝(R_样品/R_标准-1)×1000

R_样品和R_标准分别表示样品/标准样品的¹⁵N/¹⁴N或¹⁸O/¹⁶O比值，即δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-；N同位素以大气氮(N₂)为参考标准；O同位素采用维也纳标准平均海水(V-SMOW)；

通过应用贝叶斯同位素混合模型(SIAR)，可以量化潜在NO₃^--N源对地表水的比例贡献，该模型表示为：

式中:X_ij表示混合物i同位素j的δ值；P_k表示来源k的比例；S_jk表示第k个来源的第j种同位素的δ值，服从均值为方差的正态分布；C_jk表示第k个来源的j同位素的分馏系数，服从均值为λ方差为τ的正态分布；ε是残余误差，表示其他各个混合物间无法量化的方差，其均值和标准差在通常情况下均为0。