溪流旁的土壤是比雨水更大的硝酸盐来源

下雨时，河岸带土壤中积累的硝酸盐会流入溪水。信用:Urumu Tsunogai

日本名古屋大学的研究人员报告说，在下雨时，河流周围土壤中积累的硝酸盐对河水中硝酸盐含量的增加起着重要作用。他们的发现发表在生物地球科学杂志上，可能有助于减少氮污染和改善下游水体的水质，如湖泊和近岸水域。

硝酸盐是植物和浮游植物的必要营养，但过量的硝酸盐流会损坏水质，导致富营养化(营养物质使水过度富集)，并对动物和人类造成健康风险。尽管众所周知硝酸盐含量在下雨时溪流上涨，其原因尚不清楚。

有两种主要的理论来解释下雨时河水中的硝酸盐含量是如何增加的。根据第一种理论，大气中的硝酸盐溶解在雨水中，直接落入溪流中。而第二个理论是，当下雨时，河流边缘的土壤硝酸盐，即河岸带，会流入河水中。

为了进一步调查硝酸盐的来源，名古屋大学环境研究研究生院教授Urumu Tsunogai领导的研究小组与亚洲空气污染研究中心合作，进行了一项研究，分析硝酸盐中氮和氧同位素组成的变化以及暴雨期间河流中硝酸盐浓度的增加。

先前的研究报告称，在日本西北部新潟县的Kajikawa河上游的河流中，硝酸盐浓度在暴风雨期间显著增加。研究人员收集了水样来自Kajikawa集水区，包括河流上游的溪流。在三次风暴期间，他们使用自动水采样器在24小时内每隔一小时从集水区采集样本。

该小组测量了河水中硝酸盐的浓度和同位素组成，然后将结果与河岸带土壤中硝酸盐的浓度和同位素组成进行了比较。结果，他们发现大多数硝酸盐来自该地区的土壤，而不是雨水。

“我们的结论是，由于河水和地下水位的上升，河岸带的土壤硝酸盐涌入河流，这是风暴事件期间河流硝酸盐增加的主要原因，”名古屋大学的田伟·丁博士说，他是该研究的通讯作者。

该研究小组还分析了大气硝酸盐对暴风雨期间河流硝酸盐增加的影响。不考虑降水量的增加，大气中的硝酸盐溪水保持不变，这表明大气来源的硝酸盐影响很小。

研究人员还发现，河岸带的土壤硝酸盐是由土壤微生物产生的。“在日本，微生物来源的硝酸盐被认为仅在夏季和秋季积累在河岸带的土壤中，”Tsunogai教授解释说。“从这个角度来看，我们可以预测，由于降雨导致的河流硝酸盐增加只发生在这些季节。”理解的季节性硝酸盐增加可能是一个重要的发现，有助于确保安全的淡水。

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更多信息:田伟·丁等人追踪了暴雨期间浓度升高的森林溪流中硝酸盐的来源，生物地球科学 (2022). DOI: 10.5194/bg-19-3247-2022日志信息: 生物地球科学