西北农林科技大学副院长，入选国家级人才计划，以通讯作者身份在国际知名期刊上连发两篇研究论文

黄土区的深厚土层储存了丰富的地下水，极大缓解了该区水资源短缺状况，但日益严重的地下水污染加剧了水资源短缺。近些年，受气候变化、农业活动、煤矿开采和生活污水排放等影响，黄土高原地下水（尤其浅层地下水）硝酸盐和硫酸盐浓度显著升高。当前研究在空间上多是局地、零散化的或时间上是片段化的，难以全面理解黄土高原地下水硝酸盐和硫酸盐污染。因此，从区域尺度探讨地下水硝酸盐和硫酸盐浓度时空变化、控制因素、来源和健康风险，对于深刻理解黄土高原地下水污染具有重要意义，可为半干旱地区地下水资源管理提供科学依据。

选择黄土高原为研究区，按照丰、枯水期采集浅层地下水样品，测定硝酸盐、硫酸盐含量、其他水化学组分和氮硫氧等多种同位素组成，分析了浅层地下水硝酸盐和硫酸盐含量的时空变异特征，探讨了地下水污染的“热点”区域和时段；识别了硝酸盐和硫酸盐时空变异的主导因素；定量评价了不同来源对浅层地下水硝酸盐和硫酸盐贡献率，以及通过饮水途径对成人和儿童产生的健康风险。

图1 黄土高原浅层地下水NO3-和SO42-浓度时空分布及不同土地利用类型浓度箱型图

黄土高原浅层地下水NO3-和SO42-浓度展现出显著的时空异质性。丰水期影响浅层地下水NO3-时空变异的主导因素为NDVI、土地利用类型、距离矿区距离，枯水期主导因素为降水、距离矿区距离和NDVI；丰水期影响浅层地下水SO42-时空变异的主导因素为距离河流距离、降雨和蒸发，枯水期为NDVI、降雨和海拔。不同因素交互对NO3-和SO42-时空变异的影响程度大于单个因素。健康风险评价结果表明，儿童通过饮水途径产生的非致癌风险在丰水期和枯水期均高于成人。

图2 黄土高原浅层地下水δ15N随深度变化

联合多种同位素与MixSIAR源解析模型，证明厚包气带下以活塞流型补给占优势。随井深增加，地下水NO3-浓度以约0.04 mg/L/m的速率降低，且硝酸盐同位素信号逐步收敛至土壤有机氮区间。深厚包气带中的“遗留氮素”可能在未来较长时期内持续影响地下水水质。整体上，土壤有机氮（43%）、铵态化肥（34%）是浅层地下水中NO3-的主要来源；硫化物氧化和蒸发岩溶解是SO42-的重要来源。丰水期以反硝化作用和硫酸盐还原为主，枯水期以硝化作用为主。

本系列研究从区域尺度系统研究了黄土高原地下水硝酸盐和硫酸盐污染，可为黄土高原地下水可持续利用提供科学依据。

相关成果分别发表在《Water Research》和《Environmental Pollution》。论文第一作者分别为太原理工大学苏贺副教授和西北农林科技大学李书鉴博士，李志教授为通讯作者。研究获得国家自然科学基金（42572332、42002265、42071043）的资助。

https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124531

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2025.127022