同位素新方法追踪硝酸盐污染

国际原子能机构牵头开展了一项为期四年的协调研究项目，来自14个国家的研究人员参与开发和试验基于同位素的河流及地下水系统硝酸盐污染溯源新方法。目前，一份介绍项目成果的报告已经发布。参与研究的国家包括阿根廷、澳大利亚、布基纳法索、喀麦隆、厄瓜多尔、芬兰、法国、希腊、意大利、马来西亚、尼日利亚、巴基斯坦、西班牙和乌克兰。

项目Improving the Understanding of Nitrate Sources in Freshwater Systems Through Linking Isotopes and Contaminants of Emerging Concern的最终报告介绍了科学家如何将硝酸盐污染物中的氮、氧同位素分析与水化学“新兴关注污染物”测量相结合，以准确追踪淡水系统中的污染源。这些污染物包括药物、人造甜味剂及其他与人类活动有关的化合物。

国际原子能机构表示，采用相互补充的同位素和污染物示踪剂，使研究人员能够“区分不同的硝酸盐来源［包括农业来源、动物来源和人类来源］，并更好地了解氮如何在水环境中迁移。与单独采用任何一种监测方法相比，这种综合方法能够以更高的可信度识别污染源”。

国际原子能机构表示，最终报告就“受人类活动影响环境中水污染的监测、管理和修复”，为水资源管理人员、科学家和环境从业人员提供了专家指导。

硝酸盐污染：国际社会对硝酸盐污染的关切促成了这项研究。国际原子能机构将硝酸盐污染描述为“对全球河流、湖泊和地下水日益严重的威胁”。硝酸盐（NO3）是一种天然存在于空气、土壤和水中的化合物，对动植物的生长和生存至关重要。然而，来自肥料、食品添加剂、药物及其他工业产品的工业硝酸盐进入环境后，可能导致这种化合物浓度过高，从而引发严重的环境和健康问题。

识别硝酸盐污染源对于解决这一问题至关重要。然而，氮在环境中迁移时会经历复杂的生物和化学转化，因此污染源识别可能颇具挑战性，这正是国际原子能机构启动该研究的原因。

研究概况：科学家利用同位素与污染物联合分析，将研究所涉14个国家的硝酸盐污染物与城市污水、农业活动以及土壤和地下水中的历史遗留氮联系起来。

科学家经常检测到咖啡因、药物化合物和人造甜味剂三氯蔗糖等与污水有关的硝酸盐指标，为硝酸盐浓度升高源于人类活动污染提供了有力证据。这些化学示踪剂对于区分污水来源与农业及自然来源尤其有用，特别是在希腊雅典（Athens）附近的Kifissos River Basin等高度城市化环境中。

国际原子能机构的报告还阐明了控制水生系统中氮浓度的环境过程。例如，基于同位素的数据有助于更深入地了解硝化和反硝化等自然微生物过程；这些过程会因当地条件不同而提高或降低硝酸盐浓度。

报告介绍的另一项研究进展，是采用机器学习和贝叶斯统计方法等分析工具，分析硝酸盐污染和迁移的季节性及区域性模式。报告称，这类信息能够为水资源管理人员的决策提供更坚实的科学依据。

参与该研究的国际原子能机构同位素水文学家Astrid Harjung在总结报告时表示：“这种多示踪剂方法能够更清晰地揭示污染源、迁移路径以及河流系统中的环境过程，从而改变我们理解水质的方式；这些过程会同时影响陆地生态系统和下游海洋生态系统。该方法使科学家、政策制定者和水资源管理人员能够作出知情决策，为减少污染、保护生态系统和可持续管理水资源提供支持。”

阿根廷National Scientific and Technical Research Council和National University of Mar del Plata的Asunción Romanelli强调，研究中多种分析技术的结合，使研究人员能够提高“识别污染源和迁移路径的能力，并形成可支持更有效水资源管理的科学证据”。