陆源DON的生物可利用性及其对近海富营养化的贡献

Under high anthropogenic impact, there are potential ecological health risks for the increasing concentration of dissolved organic nitrogen (DON) in coast. Aims at the difficulty of quantizing on the effect of terrestrial DON load to the coastal eutrophication for its complex sources and forms, the bioavailability of terrestrial DON and its contribution to the coastal eutrophication will be studied in Jiaozhou Bay and adjacent coastal Yellow Sea. Based on site survey, field and laboratory incubation experiment, the dynamic mechanism of the bioavailability of terrestrial DON will be revealed, the coupling effect between the availability of dissolved inorganic nitrogen (DIN) and the bioavailability of terrestrial DON will be clear, and the bioavailability of different terrestrial DON will be known. Based on the numerical test, the contribution of the bioavailability of terrestrial DON to the coastal eutrophication will be clarified, combined by the three-dimensional eco-hydrodynamic model with Mulit-G DON in Jiaozhou Bay and adjacent coastal Yellow Sea. The innovativeness will be arrived mainly in the clarification of the control effect of the remineralization dynamic rate of DON to its contribution rate of eutrophication, and the clarification of the coupling effect between the availability of DIN and the bioavailability of terrestrial DON. It is important to understand the impact of human activities on coastal eutrophication, and it can further lay a foundation for the bioavailable nitrogen budget in offshore area.

围绕高强度人类活动影响下，近海受溶解有机氮（DON）浓度升高潜在的生态健康风险，针对陆源DON因来源组成复杂而难以量化对近海富营养化影响的问题，选择胶州湾和邻近黄海对比，开展陆源DON的生物可利用性及其对近海富营养化的贡献研究。通过现场观测、现场培养实验和室内生物培养实验，揭示不同来源DON生物可利用性的动力学机制，明确无机氮营养盐水平与陆源DON生物可利用性的耦合作用，在此基础上，认识近海中不同来源的陆源DON生物可利用性；结合三维水动力-多变量(Multi-G)-DON生态动力学模型，通过数值试验，阐明陆源DON生物可利用性对近海富营养化的贡献。本项目可望在阐明再矿化动力学速率对DON的富营养化贡献率的控制作用，明确无机氮营养盐水平与陆源DON生物可利用性的耦合作用上有所创新。本项目不仅对深入理解人类活动对近海富营养化影响有重要意义，而且可为进一步理清近海生物可利用氮收支奠定基础。

围绕高强度人类活动影响下，近海受溶解有机氮（DON）浓度升高潜在的生态健康风险，本项目通过现场调查、现场和室内培养实验、数值模型等综合手段，系统开展了典型陆源DON的生物可利用性及其对近海富营养化的影响研究。在揭示不同来源DON生物可利用性的动力学机制，明确生物可利用DON结构组成特征及其浮游植物生长的营养盐调控作用基础上，结合构建的复合富营养化指数和多变量(Multi-G)-DON生态动力学模型，深入认知了陆源DON在近海生态系统中的生物可利用性，阐明了陆源DON生物可利用性对胶州湾富营养化的贡献。形成如下主要结果：一是陆源DON的生物可利用性的理化特征明显，与来源有关，受分子量大小、亲水性等结构组成特征和温度等环境因素显著影响，生活源/畜禽养殖源、农业源/城镇面源和林业源DON生物可利用性依次降低，可分类为高、中、低三类，亲水性组分DON生物可利用性略高，随温度升高DON矿化速率显著加快；二是生活源DON对浮游植物生长起重要氮源供给作用，是中肋骨条藻、米氏凯伦藻等浮游植物生长的重要氮库，约45%可被浮游植物直接快速吸收利用，还有约25%通过微生物降解后再吸收利用，其较高的生物可利用性主要由亲水性DON组分贡献（69%），组分上主要是类蛋白质类，而低分子DON生物可利用性较低，主要与其类腐殖质组分有关；三是在解析富营养化和赤潮发生关键控制要素基础上，构建了近海复合富营养化指数和赤潮发生风险度指数，结合构建的胶州湾MG-DON模型模拟计算表明，陆源DON输入对胶州湾富营养化的贡献相当于陆源DIN的1/3，湾东部的海泊河生活源DON输入对胶州湾富营养化的贡献大于湾西北部的大沽河农业源DON。本项目对深入理解人类活动对近海富营养化影响有重要意义，并可为进一步理开展海湾富营养化污染防治提供理论支撑。