本文選題：硝酸鹽氮穩(wěn)定同位素 + 細菌反硝化法　； 參考：《中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所)》2016年博士論文

【摘要】：本論文參照相關(guān)文獻,建立和完善先進的硝酸鹽氮穩(wěn)定同位素預(yù)處理方法——細菌反硝化法,并借助國際同位素標(biāo)準(zhǔn)品驗證方法的精確度。結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)品的相關(guān)系數(shù)均優(yōu)于0.997,樣品重復(fù)測定的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.26‰,多次測定的結(jié)果較好。分析的準(zhǔn)確度與精確度也均達到較高水平,符合海水樣品測定要求�；谶@一方法,于2014年5月 6月(春季)和10月 11月期間(秋季)對南黃海、長江口及鄰近海域和中國東海開展現(xiàn)場調(diào)查,采集海水樣品分析硝酸鹽氮同位素(δ15NNO3)、氮、磷營養(yǎng)鹽以及溶解氧(DO)和葉綠素a(chl-a)等數(shù)據(jù),并通過CTD測定現(xiàn)場鹽度、溫度和水團密度等水文物理參數(shù)。此外,在黃海冷水團和長江口以及鄰近海域等典型區(qū)域開展同位素稀釋法現(xiàn)場實驗,測定硝酸鹽的同化吸收、硝化和反硝化過程速率。研究旨在系統(tǒng)闡述中國近海硝酸鹽的來源及其參與的關(guān)鍵生物地球化學(xué)過程。具體結(jié)果如下。在南黃海的四條斷面開展現(xiàn)場調(diào)查,春、秋季分別采集28和27個站位多個水層的樣品。結(jié)果顯示,調(diào)查期間陸源輸入是南黃海表層NO3的重要來源,受浮游植物同化吸收作用,NO3濃度降低而δ15NNO3值升高。該過程在春季較秋季明顯。遠離近岸海域的深層水中存在一個冷水團,春季規(guī)模大于秋季,春、秋季的平均δ15NNO3值分別為7.57‰和5.27‰。由于春季δ15NNO3高于秋季而NO3濃度低于秋季,推測冷水團中可能存在內(nèi)部硝化過程產(chǎn)生硝酸鹽。在黃海冷水團站位開展同位素稀釋實驗驗證這一推論,結(jié)果顯示春季冷水團內(nèi)以硝化過程為主,速率為0.27μmol N·L-1·h-1;而在秋季內(nèi)部硝酸鹽以消耗為主,硝酸鹽的凈吸收速率為0.52μmol N·L-1·h-1。在長江口及鄰近海域,沿三條斷面采集不同深度的海水樣品并分析各項指標(biāo)的時空變化特征。結(jié)果顯示,長江沖淡水是調(diào)查區(qū)域淺層水體(10m)NO3的主要來源,其δ15NNO3值的范圍為3.21 3.55‰。長江口及鄰近海域的部分深層水體(30m)受到黑潮次表層水的影響,其δ15NNO3值為6.03 7.6‰,略高于臺灣東北處的黑潮次表層水特征值。淺層水體中浮游植物對硝酸鹽的同化吸收作用存在季節(jié)性差異。由于春季適宜的溫度和充足的營養(yǎng)鹽條件使得浮游植物大量繁殖,進而引發(fā)有害藻華災(zāi)害爆發(fā)。因此,春季的浮游植物同化吸收硝酸鹽強于秋季水平。浮游植物同化吸收過程引起氮同位素分餾,春季和秋季的同化吸收分餾系數(shù)分別為4.57‰和4.41‰,與實驗室培養(yǎng)和其他現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)果較為接近。研究還發(fā)現(xiàn),長江口及鄰近海域深層水體中存在較明顯的硝化過程,該過程在秋季強于春季水平。硝化過程的分餾系數(shù)范圍在24 25‰之間,與先前發(fā)現(xiàn)的Nitrosospira tenuis分餾結(jié)果較為相似。通過同位素稀釋法測定硝酸鹽同化吸收過程的速率,發(fā)現(xiàn)在春、秋季鄰近長江口站位的表層水體中速率分別為0.26 1.17μmol N·L-1·h-1和0.16 0.17μmol N·L-1·h-1,調(diào)查區(qū)域內(nèi)的硝化過程則強于以往的調(diào)查水平。在中國東海南部及臺灣東部海域(僅春季)的調(diào)查中,春季和秋季分別采集了6條斷面共36個站位和6條斷面共29個站位的不同深度的海水樣品,分析了各項指標(biāo)的時空變化特征。結(jié)果顯示,黑潮次表層水入侵中國東海并在陸架分為兩個分支:一支為黑潮近岸分支,另一支則為黑潮遠岸分支。春季入侵較強,近岸分支可達到浙江沿岸海域;而秋季黑潮水的入侵較弱,僅北移至27.5°N、122°E附近。在春季,臺灣東部的黑潮次表層水的硝酸鹽濃度相對穩(wěn)定,而在臺灣東北處收到深層水的上升流補償。在黑潮分支進入東海陸架后,內(nèi)部持續(xù)發(fā)生硝化作用,產(chǎn)生硝酸鹽的同時逐漸消耗黑潮近岸分支底層的DO。這一過程可能是導(dǎo)致浙江沿岸低氧區(qū)產(chǎn)生的重要原因。結(jié)合δ15ONO3的變化特征,發(fā)現(xiàn)在春季黑潮近岸分支內(nèi)部氮氧同位素分餾比(18?:15?)為1.18,說明水團內(nèi)部硝化過程發(fā)生的同時還存在同化吸收過程。我們借助數(shù)值模擬計算了春季黑潮近岸分支的水團通量和NO3收支,發(fā)現(xiàn)自DH9斷面以北硝化作用產(chǎn)生至少~0.52 kmol·s-1的NO3,而在DH4斷面則有至少~0.11 kmol·s-1的NO3被消耗�；赗ayleigh模型,分析黑潮分支與長江水對東海南部海域的初級生產(chǎn)力的貢獻,發(fā)現(xiàn)大部分區(qū)域受到黑潮輸送NO3的影響發(fā)生同化吸收過程,引起δ15NNO3出現(xiàn)5.5‰的分餾;僅在調(diào)查海域北部的部分近岸區(qū)域,同化吸收過程由黑潮水和長江水形成的沿岸流共同控制。
[Abstract]:鏈鏂囧弬鐓х浉鍏蟲枃鐚，

本文編號：1896157