IRMS: supporting the Nitrate Directive by using isotope fingerprints for detecting the sources of nitrate pollution

Význam tématu

Nitrátové znečištění vod představuje riziko pro lidské zdraví a ekosystémy, vede k eutrofizaci a snižuje kvalitu pitné vody. Identifikace původu nitrátů je klíčová pro cílená opatření a dodržování Nitrátové směrnice EU.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje, jak kombinovaná analýza isotopů dusíku (δ15N/δ14N) a kyslíku (δ18O/δ16O) nitrátových iontů umožňuje rozlišit hlavní zdroje znečištění (zemědělská hnojiva, odpadní vody, srážková voda a půdní procesy).

Použitá metodika a instrumentace

Realizováno prostřednictvím Thermo Scientific EA IsoLink IRMS systému pro analýzu δ15N a δ18O z AgNO3 převodu a GasBench II systému pro in-situ produkci N2O z vodných vzorků. Technikou se získávají vysoká citlivost a přesnost isotopických poměrů.

Hlavní výsledky a diskuse

Multidimenzionální graf δ15N vs. δ18O ukazuje odlišné oblasti pro srážky, syntetická hnojiva, půdní nitrát, splašky a biologicky formované nitráty. Nitrifikace, denitrifikace a smíchání více zdrojů mohou modifikovat izotopové signatury, což zdůrazňuje nutnost doplňkových geochemických parametrů a lokálního kontextu.

Přínosy a praktické využití metody

• Podpora rozhodování v ochraně vodních zdrojů
• Hodnocení účinnosti čistíren odpadních vod
• Monitorování zemědělských praktik a souladu s legislativou

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace multi-izotopických přístupů s dalšími geochemickými ukazateli, rozvoj on-line měření pro kontinuální monitoring a rozšíření aplikací na nové regiony.

Závěr

Izotopová analýza nitrátů poskytuje silný nástroj pro identifikaci a kvantifikaci zdrojů znečištění, umožňuje efektivní řízení vodních zdrojů a podporuje dodržování environmentálních směrnic.

Reference

1. Xue D. et al. Present limitations and future prospects of stable isotope methods for nitrate source identification in surface- and groundwater. Water Research, 43, 1159–1170 (2009).
2. Kendall C., Elliott E.M., Wankel S.D. Tracing Anthropogenic Inputs of Nitrogen to Ecosystems. In: Stable Isotopes in Ecology and Environmental Science, Blackwell Publishing, 375–449 (2007).
3. McClelland J.W., Valiela I. Linking nitrogen in estuarine producers to land-derived sources. Limnology and Oceanography, 43(4):577–585 (1998).
4. Mariotti A., Lancelot C., Billen G. Natural isotopic composition of nitrogen as a tracer of origin of suspended organic matter in the Scheldt estuary. Geochimica et Cosmochimica Acta, 48:529–555 (1984).
5. Risk M.J. et al. The use of δ15N in assessing sewage stress on coral reefs. Marine Pollution Bulletin, 58(6):793–802 (2009).
6. Heaton T.H.E. et al. An isotope study of the sources of nitrate in groundwater in Malta. Journal of Hydrology, 414–415:244–254 (2012).
7. Gooddy D.C. et al. A multi-stable isotope framework to understand eutrophication in aquatic ecosystems. Water Research, 88:623–633 (2016).