巖溶關鍵帶的水中氮、硫酸鹽和碳的分解來源及其轉化機制

這項研究的目的是解開氮、硫酸鹽和碳在喀斯特關鍵帶（Karst Critical Zone）的水中的來源和轉化機制。具體來說，研究人員想了解這些污染物在復雜的水文和土地利用中的相互作用，以及它們在地下水和地表水之間的交換。他們使用多種同位素和MixSIAR模型來研究這些問題。

a. 在喀斯特關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模型來確定氮、硫酸鹽和碳的來源和轉化機制。

c. 使用ArcGIS進行空間建模和表面分析，以了解污染物在復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模型在揭示復雜土地利用模式下巖溶臨界區（KCZ）污染物來源和轉化機制的復雜性方面的有效性。硝化作用是城市和礦區地表水中氮循環的主要過程。相反，地下水中的硝化作用相對較弱。反硝化作用對地下水和地表水中氮循環的貢獻最小。土壤是地下水（48%）和地表水（49%）中無機氮的主要貢獻者。在城市和礦區，污水和糞肥是地表水中無機氮的次要貢獻者，占46%～47%。還原無機S的氧化作用是SO₄^2?的主要來源。礦區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^?的主要來源。此外，當產生H⁺和SO₄^2?時，硫化物氧化可以增強碳酸鹽的溶解，增加CO₂的釋放。這些發現從各種定量來源為硫化物氧化和碳酸鹽溶解的耦合提供了有價值的見解。了解這些過程有助于有效的巖溶水管理，并了解人為因素對KCZ中N、S和C的生物地球化學耦合的影響。

作者使用了Picarro儀器（Picarro，Santa Clara，USA）來測量δ¹⁸O-H₂O和δD-H₂O值。根據文本，作者進行了離散采樣測量。他們收集了樣本，并使用Picarro儀器進行測量。

作者使用來自Picarro儀器的數據來確定

δ¹⁸O-H₂O和δD-H₂O值，這些數據用于確定水之間的交換頻率。這些數據支持了研究結論，即地下水和地表水之間存在頻繁的交換。