同位素示踪法定量沉积物硝氮的还原路径

发布时间：2023-04-02 20:03

　　在缺氧环境下,生物倾向于使用其他物质作为电子受体替代氧气,为生化反应提供能量。硝酸盐是良好的电子受体,在沉积物中硝氮的还原过程包括反硝化过程、厌氧氨氧化过程和硝酸盐异化还原成铵(DNRA)过程。这三个过程构成了硝氮的还原路径,并在一定程度上调控了沉积物含氮营养盐的移除与留存以及温室效应气体氧化亚氮(N2O)的排放。全球变化大背景下,近岸和湿地沉积物中有机质埋藏的增加将改变三个过程的速率及其比例,进而影响气候反馈。其中反硝化和厌氧氨氧化的速率量化可以通过同位素配对技术(IPT)实现。同样消耗硝氮的DNRA,其速率的量化仍存在一定的困难。由于DNRA破坏了IPT的计算前提假设,DNRA的存在与否会影响IPT计算的准确性,造成反硝化的高估和厌氧氨氧化的低估。本文针对DNRA对IPT的影响进行了数值模拟评估,同时基于扩散法设计一种新的实验流程用于沉积物氨氮同位素的测定,以量化DNRA过程,并通过野外观测以及有机质添加培养实验验证模拟结果及方法的可行性。根据模拟实验结合沉积物具体情况,DNRA通常不会影响到IPT对于脱氮速率的计算准确性。青海盐湖沉积物的野外观测结果表明,盐湖沉积物中反硝化和DN...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 沉积物的氮循环
        1.1.1 沉积物不同形态氮分布
        1.1.2 反硝化过程
        1.1.3 厌氧氨氧化过程
        1.1.4 硝酸盐异化还原成铵(DNRA)
        1.1.5 氧化亚氮
    1.2 研究方法
        1.2.1 氮同位素
        1.2.2 脱氮速率的测定
        1.2.3 氨氮同位素的测定
    1.3 科学问题
        1.3.1 如何衡量DNRA对于IPT计算准确性的影响
        1.3.2 海洋生物可利用氮收支不平衡
        1.3.3 DNRA过程在沉积物中的作用
第二章 沉积物硝氮还原路径计算
    2.1 IPT概况
        2.1.1 IPT发展历程梳理
    2.2 DNRA过程对IPT计算的影响
        2.2.1 简化公式推导
        2.2.2 加入DNRA过程模拟
        2.2.3 同位素稀释模型
    2.3 小结
第三章 九龙江有机质添加脱氮实验
    3.1 九龙江采样
        3.1.1 九龙江流域概况
        3.1.2 样品采集
    3.2 沉积物脱氮有机质添加实验
        3.2.1 样品预处理
        3.2.2 泥浆培养实验
        3.2.3 N₂和N₂O同位素测定
        3.2.4 泥浆实验中的DNRA过程
    3.3 实验结果
        3.3.1 实验结果数据
        3.3.2 潜力速率与环境承载量
        3.3.3 数据可视化分析
        3.3.4 实验中的问题
    3.4 小结
第四章 青海盐湖沉积物硝氮还原路径
    4.1 氨氮同位素测定
        4.1.1 现有方法
        4.1.2 实验流程设计
        4.1.3 扩散效率验证
        4.1.4 有机干扰扩散实验
        4.1.5 同位素测定
        4.1.6 DNRA速率的测定
    4.2 青海盐湖沉积物采样
        4.2.1 青海盐湖概况
        4.2.2 采样地点
        4.2.3 采样方法
    4.3 沉积物分层实验
        4.3.1 实验预处理
        4.3.2 泥浆培养实验
        4.3.3 N₂和N₂O同位素测定
    4.4 青海盐湖沉积物硝氮还原路径数据
    4.5 讨论
第五章 结论与展望
    5.1 脱氮速率的计算
    5.2 有机质添加对于脱氮的影响
    5.3 硝氮还原路径与“潜力”概念完善
    5.4 氨氮同位素测定技术
参考文献
致谢



本文编号：3779857