长江口外缺氧区水柱中硝酸盐的氮氧同位素特征

长江口外海域是我国著名的舟山渔场等大型渔场的所在地。近年来，长江口外海域的硝酸盐含量不断升高，导致该海域富营养化频发以及出现季节性的水体缺氧现象。因此，了解长江口外缺氧区硝酸盐的生物地球化学过程显得尤为重要。目前，长江口外缺氧区硝酸盐形态、浓度方面的研究已经取得了相当深入的进展，但在硝酸盐各个潜在来源的贡献大小以及生物地球化学过程等方面问题尚需采用新方法才能解决。本申请针对这一现状，计划通过对长江口外缺氧区水柱硝酸盐的氮、氧同位素进行详细的研究，结合缺氧区水柱各层次的化学参数，讨论长江口外缺氧区水柱各层次硝酸盐的各个潜在来源的贡献大小，回答长江口外缺氧区水柱各层次硝酸盐是否发生反硝化作用，反硝化作用的程度有多大。

目前我们已经按计划完成了研究任务，并已经将冬季的数据以论文形式发表4篇（1篇为SCI论文，3篇中文核心论文），很好地完成原定的研究目标；另外，夏季的数据结果正在撰写文章，预计2014年至少还能发表2篇相关论文（至少1篇SCI收录）。. 长江口外海域硝酸盐形态、浓度方面的研究已经取得了相当深入的进展，但在硝酸盐各个潜在来源的贡献大小以及生物地球化学过程等方面问题还是一片空白。本项目针对这一现状，通过对长江口外海域水柱硝酸盐的氮、氧同位素进行详细的研究，结合水柱各层次的化学参数，讨论长江口外海域水柱各层次硝酸盐的各个潜在来源的贡献大小，回答长江口外海域水柱各层次硝酸盐是否发生反硝化作用和硝化作用，半定量回答反硝化和硝化作用的程度有多大。. 对长江口外海域冬季（初春）和夏季硝酸盐的氮氧同位素进行了测试，结合其他化学参数，对长江口外硝酸盐的生物地球化学过程进行了初步讨论。根据冬季（初春）和夏季长江口外海域NO3-、NO2-、NH4+的浓度大面分布，即北边的D断面NO3-浓度较高，而NO2-、NH4+浓度较低，南边的F和P断面则反之，表明长江冲淡水对D断面的影响较为明显。硝酸盐的δ15N和δ18O结果表明，长江冲淡水中的硝酸盐，化肥的贡献率为85%，污水的贡献率为15%；长江口外海域硝酸盐同位素的特征并不是长江口淡水端元与咸水端元混合的结果，而是体现了冬季（初春）长江口外氮的生物地球化学过程相对比较活跃；D、F、P三个断面NO3-的δ15N与δ18O接近1:1升高，表明三个断面都发生一定程度的反硝化作用，利用Rayleigh方程估算的长江口外反硝化程度为0-72%，平均为26%；此外，长江口外海域冬季（初春）还存在较为强烈的硝化作用，基本上，较强的硝化作用和反硝化作用是同时存在的，形成硝化-反硝化耦合作用，集中表现在D断面和P09站，其中，P09站可能由于温度较高所致，而D断面则是丰富的营养盐以及较高的生物量促使了硝化-反硝化耦合作用的发生。这也是北边的D断面NO3-较高，而NO2-、NH4+较低的分布特征最为重要的原因。夏季的硝酸盐氮氧同位素结果表明，长江口外缺氧区（P1，P2，D1站位）发生较为显著的反硝化作用，根据Rayleigh方程计算得到，这三个站位平均反硝化率为60.6%。