巖溶關(guān)鍵帶的水中氮、硫酸鹽和碳的分解來(lái)源及其轉(zhuǎn)化機(jī)制

這項(xiàng)研究的目的是解開(kāi)氮、硫酸鹽和碳在喀斯特關(guān)鍵帶（Karst Critical Zone）的水中的來(lái)源和轉(zhuǎn)化機(jī)制。具體來(lái)說(shuō)，研究人員想了解這些污染物在復(fù)雜的水文和土地利用中的相互作用，以及它們?cè)诘叵滤偷乇硭g的交換。他們使用多種同位素和MixSIAR模型來(lái)研究這些問(wèn)題。

a. 在喀斯特關(guān)鍵帶的地下水和地表水中收集樣本，并分析其δD-H₂O和δ¹⁸O-H₂O值，以確定水之間的交換頻率。

b. 使用MixSIAR模型來(lái)確定氮、硫酸鹽和碳的來(lái)源和轉(zhuǎn)化機(jī)制。

c. 使用ArcGIS進(jìn)行空間建模和表面分析，以了解污染物在復(fù)雜土地利用中的分布。

我們證明了多種同位素方法（N、S、C、H、O）和MixSIAR模型在揭示復(fù)雜土地利用模式下巖溶臨界區(qū)（KCZ）污染物來(lái)源和轉(zhuǎn)化機(jī)制的復(fù)雜性方面的有效性。硝化作用是城市和礦區(qū)地表水中氮循環(huán)的主要過(guò)程。相反，地下水中的硝化作用相對(duì)較弱。反硝化作用對(duì)地下水和地表水中氮循環(huán)的貢獻(xiàn)最小。土壤是地下水（48%）和地表水（49%）中無(wú)機(jī)氮的主要貢獻(xiàn)者。在城市和礦區(qū)，污水和糞肥是地表水中無(wú)機(jī)氮的次要貢獻(xiàn)者，占46%～47%。還原無(wú)機(jī)S的氧化作用是SO₄^2?的主要來(lái)源。礦區(qū)地下水由于與地表水頻繁交換，易受黃鐵礦氧化的SO₄^2?污染。同位素值表明，水、碳酸鹽和土壤呼吸之間的相互作用是地下水和地表水中CO₂和HCO₃^?的主要來(lái)源。此外，當(dāng)產(chǎn)生H⁺和SO₄^2?時(shí)，硫化物氧化可以增強(qiáng)碳酸鹽的溶解，增加CO₂的釋放。這些發(fā)現(xiàn)從各種定量來(lái)源為硫化物氧化和碳酸鹽溶解的耦合提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。了解這些過(guò)程有助于有效的巖溶水管理，并了解人為因素對(duì)KCZ中N、S和C的生物地球化學(xué)耦合的影響。

作者使用了Picarro儀器（Picarro，Santa Clara，USA）來(lái)測(cè)量δ¹⁸O-H₂O和δD-H₂O值。根據(jù)文本，作者進(jìn)行了離散采樣測(cè)量。他們收集了樣本，并使用Picarro儀器進(jìn)行測(cè)量。

作者使用來(lái)自Picarro儀器的數(shù)據(jù)來(lái)確定

δ¹⁸O-H₂O和δD-H₂O值，這些數(shù)據(jù)用于確定水之間的交換頻率。這些數(shù)據(jù)支持了研究結(jié)論，即地下水和地表水之間存在頻繁的交換。