随着现代农业的发展,农药、复合肥等的过量和不合理使用,规模化养殖的畜禽粪便、生活污废水的排放,使得水体硝酸盐污染逐渐成为世界关注的环境问题。我国西南岩溶区地下水资源占全国水资源的四分之一,岩溶地下水对于促进国民经济建设和可持续发展占据重要地位。岩溶地下水系统发育地表、地下双层空间结构,雨水、地表水、地下水之间转化迅速,自净能力差,污染物极易进入,导致其硝酸盐污染问题较为严重。鉴于地下水资源的重要性和岩溶地下水系统的脆弱性,研究西南岩溶农业区地下河系统地球化学特征和硝酸盐污染情况,解析硝酸盐污染端源,对比年际尺度上硝酸盐污染程度及来源变化,定量评估各污染端源的贡献比例,对于岩溶环境保护,岩溶水资源的合理利用,区域可持续发展提供科学依据,为治理地下水硝酸盐污染奠定理论基础。本研究以重庆市青木关地下河流域为研究对象,流域内分设大气降水、地表水、土壤水、地下河水等7处样点,于2017年5月²018年4月通过野外水文地质调查、周期性取样、室内检测和模型分析等方法,研究其水文地球化学月动态变化规律、地下河水文过程与水化学组分来源、硝态氮时空变化特征、硝酸盐污染来源识别;对比了2008年²017年硝酸盐污染程度及来源变化。提出相应污染治理的措施。结果分析表明:研究区内大气降水、地表水、土壤水的水温均受气温影响,夏秋高、冬春低,而地下河出口姜家泉的水温常年变化不大,与当地平均气温基本一致。姜家泉pH平均值为7.15±0.15,鱼塘和岩口落水洞、旱地和林地pH平均值相似,且均呈现旱季高雨季低的特点,雨水和大鹿池pH值较低。各水体中阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^–、SO₄^2–、Cl^–为主,其主要离子都有其各自时空变化特征,但均受地质背景、岩溶作用、人类活动等因素影响。对地下河水12种水化学指标进行主成分分析,提取了3个主成分,其累计贡献率达79.2%,PC1反映了水岩作用以及硝酸污染的影响,HCO₃^–、Ca²⁺、Mg²⁺、NO₃^–-N等离子质量浓度上升,伴随着电导率值也升高;与PC2有着高度正相关的是Cl^–、K⁺、Na⁺、电导率,反映了农业施肥、污废水排放等人类活动对地下河的影响;PC3反映了研究区内较高的SO₄^2–背景值。青木关地下河系统硝酸盐污染风险较大,地表水NO₃^–-N超标率为19%,地下河水和土壤水NO₃^–-N检测结果达不到Ⅲ类水质的占比高达44%和51%。在空间上,由于沿途不断接受雨水、地表水、土壤水等水体汇入,下游姜家泉NO₃^–-N质量浓度较上游岩口落水洞处高;在时间上,雨水和大鹿池NO₃^–-N质量浓度一直较低且变幅不大,而土壤水NO₃^–-N质量浓度一直较高,休耕期后有所下降,岩口落水洞和鱼塘以及姜家泉的NO₃^–-N质量浓度5⁶月受农业施肥影响,波动上升,6⁹月受降水影响升高或降低,9月后随农业活动减少而波动式下降。利用δ¹⁵N-NO₃^–和δ¹⁸O-NO₃^–值并结合IsoSource模型,对研究区各水体硝酸盐污染来源进行定性与定量相结合的解析。大鹿池位于人口相对密集的居住区,且该处发生同化作用,其硝酸盐污染主要来源于土壤有机氮和降水、化肥中的NH₄⁺,平均贡献率分别为48.3%和26.1%。鱼塘处的氮氧同位素特征值变化幅度较大,显示动物粪便与污废水在其污染源中占主导地位,平均贡献率高达59.6%。受鱼塘水汇入影响,岩口落水洞硝酸盐污染源与其相似,动物粪便与污废水平均贡献率高达65.1%。旱地A、B层土壤水受背景值和农业活动影响,硝酸盐主要源于土壤有机氮、降水和化肥中的NH₄⁺;林地A、B层土壤水硝酸盐主要源于土壤有机氮,大气沉降平均贡献率高于其他样点。姜家泉处硝酸盐来源最为复杂,为动物粪便与污废水、土壤有机氮、降水和化肥中的NH₄⁺、大气沉降的混合输入,其平均贡献率分别为46.9%、34.5%、16.5%和2.1%。受土地利用类型变化影响,十年间岩口落水洞和姜家泉处NO₃^–-N平均质量浓度分别升高了8倍和近5倍,说明地下河系统硝酸盐污染日益严重。两地δ¹⁵N-NO₃^–平均值由2008年的-0.25±2.09‰、4.19±0.92‰升高为10.68±4.93‰、8.53±3.12‰,说明其硝酸盐污染源也发生变化。由于落水洞附近大量农家乐的粪便污水排放,使其污染源中动物粪便与污废水贡献率显著升高;而姜家泉污染源变的更为复杂,在2008年原有基础上增加动物粪便与污废水、大气沉降2个污染端源。