长江口滨岸潮滩沉积物反硝化作用及N_2O的排放和吸收

1、长江口滨岸潮滩沉积物反硝化作用及 n_20的排放和吸收【摘要】：近几十年来高强度的人类活动，如化肥的施用和排污，导 致河口地区氮素输入逐年上升，河口、近海水体快速富营养化是当今 世界面临的一个重大环境问题。河口湿地作为容纳净化陆源污染物、 削减其入海通量的天然屏障，在控制河口和近海水体营养状况以及全 球氮循环过程中扮演着十分重要的角色。 据估算，河口湿地通常可清 除1060%的氮负荷，反硝化反应在其中起到了非常重要的作用。 反硝化是全球氮循环中的关键环节， 是将陆地、水体生态系统等氮库 中生物可利用态氮转化成惰性气态氮归还到大气圈中的主要途径，在保持岩石圈、水圈、生物圈和大气圈氮素平衡中起着极

2、为重要的作用。 缺氧条件下，N0_3-被还原为N_2和N_20,因为N_2在大气中的 丰富含量，不会因为氮素的不断输入而导致这个氮汇达到饱和，反硝化被认为是去除污水或者富氧环境中氮素的最好手段。然而N_20是一种最重要的温室气体，增温效应显著且在大气层滞留期长， 具有非 常高的增温潜势。此外N_20的氧化导致了臭氧层的破坏；在平流层 低部，N_20分解产生的NOx经化学反应后形成HN0_X酸性降水， 同时作为温室气体加剧温室效应。 因此，近年来全球N_2O排放和吸 收源汇通量以及其在大气层中浓度的上升受到了广泛关注。在河口滨岸地区，海陆交互作用陆源物质在河口地区沉降、堆积，使得河口地 区沉积物

3、成为陆源氮、碳的巨大汇库，同时潮滩植被的生长和埋藏， 使得潮滩湿地成为全球氮、碳库的重要组成。在淤长型潮滩地区，潮yiT论女第表超冢滩的演替、植被生长对沉积物中生源要素的分解、释放、埋藏等生物 地球化学过程有着重要的影响。河口滨岸湿地这一复杂巨系统内生源 要素的来源、分布、富集、迁移和转化等生物地球化学循环过程已成 为当前河口滨岸环境地球化学等领域的热点问题之一。本文以国家自然科学基金重点项目 长江口滨岸潮滩复杂环境条件下物质循环研 究”国家自然科学基金项目 长江口潮滩沉积物一水界面氮的季节性 迁移与反硝化作用”上海市科委和环保局项目 长江口潮滩环境质量 调控预测模型研究”上海市基础研究重点项

4、目 长江口潮滩污染物源 汇通量及其生态效应”教育部优秀青年教师资助计划长江口滨岸潮 滩氮的界面交换通量与循环机制研究”华东师范大学2005年优秀博 士生培养基金等研究课题为依托，在广泛收集国内外相关研究文献、 前人研究成果的基础上，以大量野外采样、现场监测和室内模拟、分 析相结合，首次在我国河口、滨岸地区系统开展了潮滩湿地反硝化以 【关键词】：长江口滨岸潮滩反硝化 N_2O排放和吸收【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2006【分类号】：X52【目录】：表格目录/ Listoftables21-23 插图目录/ Listoffigures23-28第一章绪论28-

5、421.1研究背景和研究意义28-301.2全球和河口滨岸 潮滩氮循环30-371.3论文研究的主要创新点37-40参考文献 (References) 40-42第二章研究区域地理环境概况 42-562.1自然环境 42-452.2人类活动对滨岸环境的影响45-492.3采样断面分布和概况49-53参考文献(References): 53-56第三章技术路线和研究方法 56-663.1技术路线56-573.2反硝化速率测定方法的选取 57-593.3野外 采样和现场观测59-613.4实验室样品处理、培养和取样 61-623.5样 品分析方法62-633.6数据计算63-64参考文献(Refe

6、rences) 64-66第 四章长江口滨岸潮 滩沉积物-水界面 反硝化作用及其 时空分异 66-994.1国内外研究现状和进展66-734.2研究方法73-744.3潮滩环境 因子空间分布和季节变化74-764.4潮滩上覆水体中可溶态无机氮含量及其季节变化76-774.5长江口潮滩表层沉积物地球化学参数及其 季节变化77-794.6潮滩沉积物反硝化作用的季节变化79-804.7潮滩沉积物反硝化作用的空间分异80-824.8环境因子对反硝化作用速率的影响82-894.9小结89-91参考文献(References) 91-99第五章长江 口滨岸潮滩沉积物、水体环境中N_20自然产生速率及其时空

7、分布规 律99-1185.1国内外研究现状和进展 99-1015.2研究方法101-1025.3 长江口滨岸潮滩上覆水体中的N_20102-1035.4潮滩沉积物中N_20自然产生速率的空间分异103-1045.5潮滩沉积物中N_20自然产生速 率的季节变化104-1065.6沉积物、水体环境中 N_20产生机制分析 106-1085.7环境因子对沉积物中N_20自然产生速率的影响 108-1115.8小结 111-113参考文献(References) 113-118第六章长江口滨岸潮滩-大气界面N_20的排放与吸收118-1456.1国内外研究现状 和进展118-1206.2研究方法120

8、-1216.3崇明东滩光滩带-大气界面 N_2O交换通量121-1256.4崇明东滩海三棱蔗草盐沼带-大气界面 N_2O交换通量及其季节变化125-1306.5潮滩植被生长对通量的影响 130-1346.6N_2O交换通量变化与环境因子变化回归方程134-1366.7小结136-138参考文献(References) 138-145第七章长江口潮滩演替 过程中沉积物碳氮库容量变化特征145-1717.1国内外研究现状和进展145-1477.2研究方法147-1487.3崇明东滩光滩带沉积物氮、碳库 容量特征和季节变化148-1517.4崇明东滩盐沼带沉积物氮、碳库容量 特征和季节变化151-1587.5崇明东滩盐沼带演替过程中沉积物氮、碳库容量特征158-1607.6崇明东滩盐沼带沉积物S (15)N变化分析及其 指示意义160-1627.7崇明东滩盐沼带沉积物S (13)C_(org变化分析及其指示意义162-1647.8崇明东滩盐沼带演替过程中沉积物S (15)N和 C/ N 特征 164-1657.9小结 165-167 参考文献(References) 167-171 第八章结论171-1768.1主要结论171-1758.2研究展望17