东海沉积物中氮的形态研究

论文摘要

氮是海洋环境中维持海洋生物生命活动的重要生源要素之一,其循环是整个生物圈物质和能量循环的重要组成部分。它既是浮游植物生长的重要营养元素,也是引起水体富营养化的主要因素之一。海底沉积物是海洋中氮的“源”和“汇”,研究沉积物中氮的形态可以更好地认识沉积物中氮的循环过程与再生机制,为生态系统的可持续发展提供理论基础。本论文在实验室原有方法的基础上,进一步研究和完善了不同形态氮的提取测定方法。在此基础上,对2002年9月东海陆架6个站位(E4、A13、E5、E6、P4、P5)柱状沉积物中的不同形态氮进行了测定分析,探讨了不同形态氮的生物地球化学行为。除E6站,其它站位柱状沉积物样品中,有机态氮是氮的主要存在形态,平均含量占总氮量的66 %,固定态铵的含量次之,平均占到总氮的32 %,而E6站由于所处地质环境的不同,沉积物中固定态铵含量最高,占到总氮量的55 %,有机氮占总氮量的43 %,可交换态氮的主要存在形态为可交换态铵,可交换态硝酸盐的含量最低,只有可交换态氮量的1 %。这些数据说明沉积物中的氮并不是如人们以往普遍认为的以有机氮占绝对优势,无机氮亦起着重要的作用。在用碳/氮比值分析物质来源时,固定态铵的存在可对所得认识产生重要的影响。因所处地理环境的差异,导致不同站位沉积物中氮的含量具有明显的区域性分布特征。长江口附近(E4、A13站),接受长江冲淡水带来的大量陆源物质,沉积物中氮的含量高;在陆架外缘(P4站),主要受黑潮影响,泥质区营养盐含量丰富,具有高生产力,因而沉积物中氮的含量亦比较丰富;东海陆架中部区域(E6站),由于陆源输送较少,该区域沉积物中氮的含量最低。长江口附近站位(E4、A13)沉积物中氮的含量与长江口年输沙量、径流量以及重大的天气环境变化有一定的相关性;而受入海径流量影响较小的其它海域站位,沉积物中各形态氮的含量随深度增加而逐渐减少,反映出近几十年来人口剧增、氮肥使用量增多对环境产生的影响。沉积物中有机碳均与有机氮、固定态铵以及可交换态铵间存在显著相关性,而有机碳与可交换态硝酸盐相关不显著。有机质在表层沉积物中迅速降解,0~10cm是有机质的主要降解层次。有机碳的降解速率比有机氮略小,与沉积物中有机氮优先于有机碳被降解的情况相一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 海洋沉积物中氮的生物地球化学循环
• 1.2 氮的物理化学界面迁移过程
• 1.2.1 氮的吸附、解吸过程
• 1.2.2 氮的界面扩散过程
• 1.3 海洋沉积物中氮的形态与分布
• 1.3.1 可交换态氮
• 1.3.2 固定态铵
• 1.3.3 有机氮
• 1.4 影响沉积物中氮分布的因素
• 1.4.1 环境因子
• 1.4.2 生物因素
• 1.4.3 沉积物本身性质
• 1.5 各形态氮的测定方法及研究现状
• 1.5.1 总氮的测定方法
• 1.5.2 可交换态氮的提取测定方法
• 1.5.3 固定态铵的提取测定方法
• 1.5.4 有机氮的测定方法
• 1.6 本论文研究目的和意义
• 2 实验部分
• 2.1 仪器和试剂
• 2.1.1 仪器
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 实验试剂的配制
• 2.2 样品采集与预处理
• 2.3 分析方法
• 2.4 实验测定方法的条件选择
• 2.4.1 不同形态氮的分析方法
• 2.4.2 不同形态氮的测定步骤
• 3 东海沉积物中氮的形态研究
• 3.1 东海概况
• 3.2 长江口附近（E4）沉积物中氮的形态研究
• 3.2.1 E4 站沉积物中各形态氮的含量及垂直变化
• 3.2.2 E4 站沉积物中总氮的年代变化
• 3.2.3 沉积物中各形态氮与有机碳之间的关系
• 3.3 长江口北岸（A13）沉积物中氮的形态研究
• 3.3.1 A13 站沉积物中各形态氮的含量及垂直变化
• 3.3.2 A13 站沉积物中总氮的年代变化
• 3.3.3 沉积物中各形态氮与有机碳之间的关系
• 3.4 浙江近岸（E5）沉积物中各形态氮的分布
• 3.4.1 E5 站沉积物中各形态氮的含量及垂直变化
• 3.4.2 E5 站沉积物中总氮的年代变化趋势
• 3.4.3 沉积物中各形态氮与有机碳之间的关系
• 3.5 东海陆架（E6）沉积物中各形态氮的分布
• 3.5.1 E6 站沉积物中各形态氮的含量及垂直变化
• 3.5.2 E6 站沉积物中总氮的年代变化
• 3.5.3 沉积物中各形态氮与有机碳之间的关系
• 3.6 黑潮影响区（P4、P5）沉积物中各形态氮的分布
• 3.6.1 P4 站沉积物中氮的形态研究
• 3.6.2 P5 站沉积物中氮的形态研究
• 3.7 小结
• 4. 东海柱状沉积物中氮的成岩过程
• 4.1 沉积物TOC/TN 及TOC/TON 比值变化及有机质的来源
• 4.2 沉积物有机质的降解研究
• 4.2.1 有机质的降解速率常数
• 4.2.2 沉积物中有机质的相关性
• 4.3 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢