氮(N)是構(gòu)建生命有機體的必需元素,是海洋生物生長中不可或缺的物質(zhì),其含量與分布影響著海洋生物生產(chǎn)力。海水中的氮有無機態(tài)和有機態(tài)兩大類,其中以性質(zhì)穩(wěn)定的硝酸鹽為海洋氮循環(huán)中氮的主要形態(tài)。隨著同位素手段的出現(xiàn)和應用,學者們利用其解決了一系列問題,特別是硝酸鹽氮、氧同位素技術(shù)的利用,打破了傳統(tǒng)方法難以解釋海洋中氮源匯以及生物地球化學過程問題的局面。時至今日,大部分的相關(guān)工作主要集中在珠江口,而珠江口之外大部分地方,其氮的生物地球化學過程研究較少。這些地方屬于寡營養(yǎng)鹽海域,但其營養(yǎng)鹽來源復雜,既有沖淡水輸入,又有黑潮入侵以及大氣沉降影響。為探究南海北部不同來源硝酸鹽貢獻及其轉(zhuǎn)化過程,本研究從兩個區(qū)域進行了不同水深的采樣:從珠江口向外延伸至南海北部海域(雨季)和南海北部海域(夏季),并測定了物化參數(shù)、硝酸鹽濃度及其氮氧同位素值,結(jié)果如下:(1)在雨季,隨著淡水-海水混合,來自土壤有機氮再礦化的硝酸鹽進入到水里。整體而言,硝酸鹽來源包括還原態(tài)氮肥(45%),土壤有機氮(29%),糞便和污水(15%),以及大氣沉降(11%)。在近岸地區(qū),硝酸鹽的不完全同化作用是硝酸鹽氮、氧同位素變重的原因,表層水中大氣沉降的貢獻為9%。由于沉降過程和底部有機物再礦化釋放的銨鹽,在中層水和底層水中可能還存在著硝化作用。在近海地區(qū),可能由于同化作用,表層水中的硝酸鹽幾乎被消耗殆盡,然而,不重的硝酸鹽氮、氧同位素值表明大氣沉降的貢獻較大(20%)。在底層水,硝酸鹽氮、氧同位素值表明沉積物孔隙水可能發(fā)生硝化和反硝化過程。(2)在夏季,受糞便和污水(63%),大氣沉降(19%),土壤有機氮(12%)和還原態(tài)氮肥(6%)的影響,在靠近珠江口的近岸上層水觀察到較高水平的硝酸鹽和較重的硝酸鹽氮同位素值。對中層水和外部區(qū)上層水,受黑潮侵入(60%),大氣沉降(32%)和固氮/硝化(8%)影響,觀察到低濃度的硝酸鹽、較輕的硝酸鹽氮同位素值以及較重的硝酸鹽氧同位素值。底層水中氮的生物地球化學過程比較復雜,硝化作用和浮游植物同化作用可能是導致硝酸鹽氮同位素較重的原因。
【學位單位】：廣東海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X142
【部分圖文】：

球化學過程息息相關(guān)，同時，氮又是海洋碳輸出的重要控量與分布能夠影響大氣 CO2的濃度甚至是全球氣候變化[海洋學家持續(xù)關(guān)注限制海洋浮游植物生長速率的因子，海始為人們所了解[6-10]。隨著人類社會的快速發(fā)展，人類活致水體缺氧、富營養(yǎng)化，甚至嚴重破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)平衡，能夠在一定程度上幫助我們緩解上述環(huán)境問題，還能夠在不同海區(qū)的封存效應，從而減緩全球氣候變暖。中形態(tài)多樣，包括溶解于水中的氮氣（N2）、二氧化氮（和氧化亞氮（N2O），無機鹽形式的硝酸鹽（NO3-）、亞硝酸鹽（，溶解態(tài)或顆粒態(tài)有機氮（DON 或 PON），以及有機氮化氮是處于不斷變化的。一種形態(tài)的氮在生物、化學和物理一種形態(tài)轉(zhuǎn)化，這些不同氮形態(tài)相互轉(zhuǎn)換的循環(huán)過程組成硝化作用、反硝化作用、同化作用、固氮作用以及氨化作用不同形態(tài)氮在海洋中的轉(zhuǎn)化過程：

有效估算各個來源的貢獻程度。目前，已有大量的研究成果表明這些來源的氮、氧同位素特征（圖 1-2）。從圖1-2 可看出，降雨及肥料 NH4+、動物糞便及廢水和土壤氮硝化作用生成的硝酸鹽氧同位素在相近的范圍內(nèi)，沒有辦法判斷是哪個主要來源決定了研究海域的氮，但是這些來源氮同位素值存在差異，因此可以根據(jù)這個特征判斷研究海域的氮源貢獻情況[65]；相反，降雨及肥料 NH4+和土壤氮硝化作用生成的 NO3-、大氣沉降 NO3-和 NO3-化肥的氮同位素具有一定的重疊，不能作為判斷的依據(jù)，但是氧同位素值存在較大差異，由此同位素特征可以區(qū)分來源。因此，硝酸鹽的氮、氧同位素特征可用來區(qū)分來源并計算其貢獻。

利用同位素研究珠江口與南海北部氮的生物地球化學過程位素發(fā)生改變，大量的研究工作中表明，這些改變都有相應的規(guī)律，有利于促進氮循環(huán)過程的研究。河口近海海域有著復雜的生物過程，隨著這些反應的進行，硝酸鹽氮、氧同位素發(fā)生變化，幫助研究人員判斷水體中氮元素的循環(huán)過程，并對氮元素受這些過程影響程度作出估算。

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本文編號：2810487