海水中一氧化氮的产生过程研究

Nitric oxide (NO) is an important pollution gas in the atmosphere, which plays significant roles in the global climate changes and environment. It widely exists in the field of life, which acting as an important growth regulation factor or signal factor for organisms. It is an important intermediate of marine nitrogen cycle. However, the study is lacking about the emission of NO and influencing mechanism from marine ecosystem. In order to study the production rates of NO from photodegradation process, nitrification and denitrification process and phytoplankton growth process, experiments of laboratory simulation and culture and field observations will be conducted using the Changjiang (Yangtze) Estuary and its adjacent sea area as the main study region. The spatio-temporal variations of NO production rates in the ocean and their relationship with different environmental factors will be discussed. The aim of this study will elaborate the main process of NO production and the major controlling factor, explore their releasing mechanism, and evaluate the contribution of NO released from marine ecosystem to the nitrogen cycle and the atmosphere. These results may have implications for further research on NO release effect on regional climate and ecological environment, and will be conducive to further understand the function and role of NO in marine ecosystem.

一氧化氮（nitric oxide, NO）是大气中一种对全球气候变化和环境有重要影响的污染物质，也是生命领域广泛存在的生物体重要的生长调节因子和信号因子，同时也是海洋氮循环的一个重要中间体。然而NO在海洋生态系统的产生及影响机制研究目前尚属空白。本项目拟以长江口及其邻近海域为主要研究海区，通过实验室和现场观测，对光降解过程、硝化与反硝化过程、浮游植物生长过程中NO的生成速率开展研究，探讨它们的时空变化特征及与环境影响因素之间的关系。本项目将明确海水中NO的主要产生过程及主控因子，并探讨其释放机制。评估海洋生态系释放NO对氮循环和大气的贡献，为深入研究NO释放对区域气候和生态环境的影响奠定基础，也有助于进一步了解NO在海洋生态系中的作用与地位。

一氧化氮（NO）是一种广泛存在的小分子化合物，是海洋氮循环的重要中间物质，而且对海洋生物的生长繁殖起着重要的调节作用。大气中NO及其氧化物二氧化氮（NO2）对全球气候变化有重要影响，可以形成酸雨，光化学烟雾及臭氧层空洞等气候和环境效应。然而海洋中NO的生物地球化学循环目前还不是很清楚。本项目复现了测定水体中NO的高效液相色谱法，组装了一套测定海水及大气中NO和NO2的走航观测系统，以用于不同条件下NO及NO2浓度的测定。以长江口及其邻近黄东海为主要研究海区，与南海做对比，研究了海水和大气中NO及NO2的时空分布和主控因子。黄东海海水中NO浓度分布表现出夏、春季节高于冬季，且在夏、冬两季均表现出黄海低于东海的特点，这与黄海较低的水温及较高的DO有关；且春、夏及冬季均在长江口及邻近海域表现出高值，这是受到了长江冲淡水输入高营养盐及高生物量的影响。黄东海海水中NO浓度远高于南海，而南海海域近岸又明显高于离岸海域。黄东海上空大气中NO与NO2浓度受到陆源和海源气团的影响，NO2/NO从青岛近海、黄海到东海呈现的下降趋势显示了气团的老化趋势和与交通释放源的距离。通过甲板培养，实验室藻类培养和模拟实验，对黄东海，南海及西北太平洋赤道海域三个典型海区进行光降解、微生物作用、浮游植物生长过程中NO的释放研究。黄东海平均NO生成速率表现为春、夏季高于冬季，这与春、夏季较高的水温以及较为活跃的生物活动有关。暗反应条件下黄东海NO生成速率明显高于南海和西北太平洋。光降解产生NO速率高于藻类和微生物的释放速率，并且随NO2-浓度的增加，温度的升高及酸度的降低而增加，因而是表层海水中NO浓度的主控因素。藻类能吸收或释放NO，明显受到温度、酸度和营养盐的影响，并在大量暴发时成为大气NO的源。暗反应下微生物作用受到生物量及生物活性、亚硝酸盐，水温等因素的影响。随着全球气温的上升，酸化、缺氧、富营养化等现象的增多，海水中NO产生有逐渐增多的趋势，并通过海气交换影响到大气环境。