長(zhǎng)江口濱岸潮灘沉積物反硝化作用及N_2O的排放和吸收

1、長(zhǎng)江口濱岸潮灘沉積物反硝化作用及 n_20的排放和吸收【摘要】：近幾十年來高強(qiáng)度的人類活動(dòng)，如化肥的施用和排污，導(dǎo) 致河口地區(qū)氮素輸入逐年上升，河口、近海水體快速富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)今 世界面臨的一個(gè)重大環(huán)境問題。河口濕地作為容納凈化陸源污染物、 削減其入海通量的天然屏障，在控制河口和近海水體營(yíng)養(yǎng)狀況以及全 球氮循環(huán)過程中扮演著十分重要的角色。 據(jù)估算，河口濕地通?？汕?除1060%的氮負(fù)荷，反硝化反應(yīng)在其中起到了非常重要的作用。 反硝化是全球氮循環(huán)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 是將陸地、水體生態(tài)系統(tǒng)等氮庫(kù) 中生物可利用態(tài)氮轉(zhuǎn)化成惰性氣態(tài)氮?dú)w還到大氣圈中的主要途徑，在保持巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈氮素平衡中起著極

2、為重要的作用。 缺氧條件下，N0_3-被還原為N_2和N_20,因?yàn)镹_2在大氣中的 豐富含量，不會(huì)因?yàn)榈氐牟粩噍斎攵鴮?dǎo)致這個(gè)氮匯達(dá)到飽和，反硝化被認(rèn)為是去除污水或者富氧環(huán)境中氮素的最好手段。然而N_20是一種最重要的溫室氣體，增溫效應(yīng)顯著且在大氣層滯留期長(zhǎng)， 具有非 常高的增溫潛勢(shì)。此外N_20的氧化導(dǎo)致了臭氧層的破壞；在平流層 低部，N_20分解產(chǎn)生的NOx經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后形成HN0_X酸性降水， 同時(shí)作為溫室氣體加劇溫室效應(yīng)。 因此，近年來全球N_2O排放和吸 收源匯通量以及其在大氣層中濃度的上升受到了廣泛關(guān)注。在河口濱岸地區(qū)，海陸交互作用陸源物質(zhì)在河口地區(qū)沉降、堆積，使得河口地 區(qū)沉積物

3、成為陸源氮、碳的巨大匯庫(kù)，同時(shí)潮灘植被的生長(zhǎng)和埋藏， 使得潮灘濕地成為全球氮、碳庫(kù)的重要組成。在淤長(zhǎng)型潮灘地區(qū)，潮yiT論女第表超冢灘的演替、植被生長(zhǎng)對(duì)沉積物中生源要素的分解、釋放、埋藏等生物 地球化學(xué)過程有著重要的影響。河口濱岸濕地這一復(fù)雜巨系統(tǒng)內(nèi)生源 要素的來源、分布、富集、遷移和轉(zhuǎn)化等生物地球化學(xué)循環(huán)過程已成 為當(dāng)前河口濱岸環(huán)境地球化學(xué)等領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目 長(zhǎng)江口濱岸潮灘復(fù)雜環(huán)境條件下物質(zhì)循環(huán)研 究”國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 長(zhǎng)江口潮灘沉積物一水界面氮的季節(jié)性 遷移與反硝化作用”上海市科委和環(huán)保局項(xiàng)目 長(zhǎng)江口潮灘環(huán)境質(zhì)量 調(diào)控預(yù)測(cè)模型研究”上海市基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)

4、目 長(zhǎng)江口潮灘污染物源 匯通量及其生態(tài)效應(yīng)”教育部?jī)?yōu)秀青年教師資助計(jì)劃長(zhǎng)江口濱岸潮 灘氮的界面交換通量與循環(huán)機(jī)制研究”華東師范大學(xué)2005年優(yōu)秀博 士生培養(yǎng)基金等研究課題為依托，在廣泛收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)、 前人研究成果的基礎(chǔ)上，以大量野外采樣、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和室內(nèi)模擬、分 析相結(jié)合，首次在我國(guó)河口、濱岸地區(qū)系統(tǒng)開展了潮灘濕地反硝化以 【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)江口濱岸潮灘反硝化 N_2O排放和吸收【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)【學(xué)位級(jí)別】：博士【學(xué)位授予年份】：2006【分類號(hào)】：X52【目錄】：表格目錄/ Listoftables21-23 插圖目錄/ Listoffigures23-28第一章緒論28-

5、421.1研究背景和研究意義28-301.2全球和河口濱岸 潮灘氮循環(huán)30-371.3論文研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)37-40參考文獻(xiàn) (References) 40-42第二章研究區(qū)域地理環(huán)境概況 42-562.1自然環(huán)境 42-452.2人類活動(dòng)對(duì)濱岸環(huán)境的影響45-492.3采樣斷面分布和概況49-53參考文獻(xiàn)(References): 53-56第三章技術(shù)路線和研究方法 56-663.1技術(shù)路線56-573.2反硝化速率測(cè)定方法的選取 57-593.3野外 采樣和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)59-613.4實(shí)驗(yàn)室樣品處理、培養(yǎng)和取樣 61-623.5樣 品分析方法62-633.6數(shù)據(jù)計(jì)算63-64參考文獻(xiàn)(Refe

6、rences) 64-66第 四章長(zhǎng)江口濱岸潮 灘沉積物-水界面 反硝化作用及其 時(shí)空分異 66-994.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展66-734.2研究方法73-744.3潮灘環(huán)境 因子空間分布和季節(jié)變化74-764.4潮灘上覆水體中可溶態(tài)無機(jī)氮含量及其季節(jié)變化76-774.5長(zhǎng)江口潮灘表層沉積物地球化學(xué)參數(shù)及其 季節(jié)變化77-794.6潮灘沉積物反硝化作用的季節(jié)變化79-804.7潮灘沉積物反硝化作用的空間分異80-824.8環(huán)境因子對(duì)反硝化作用速率的影響82-894.9小結(jié)89-91參考文獻(xiàn)(References) 91-99第五章長(zhǎng)江 口濱岸潮灘沉積物、水體環(huán)境中N_20自然產(chǎn)生速率及其時(shí)空

7、分布規(guī) 律99-1185.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展 99-1015.2研究方法101-1025.3 長(zhǎng)江口濱岸潮灘上覆水體中的N_20102-1035.4潮灘沉積物中N_20自然產(chǎn)生速率的空間分異103-1045.5潮灘沉積物中N_20自然產(chǎn)生速 率的季節(jié)變化104-1065.6沉積物、水體環(huán)境中 N_20產(chǎn)生機(jī)制分析 106-1085.7環(huán)境因子對(duì)沉積物中N_20自然產(chǎn)生速率的影響 108-1115.8小結(jié) 111-113參考文獻(xiàn)(References) 113-118第六章長(zhǎng)江口濱岸潮灘-大氣界面N_20的排放與吸收118-1456.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 和進(jìn)展118-1206.2研究方法120

8、-1216.3崇明東灘光灘帶-大氣界面 N_2O交換通量121-1256.4崇明東灘海三棱蔗草鹽沼帶-大氣界面 N_2O交換通量及其季節(jié)變化125-1306.5潮灘植被生長(zhǎng)對(duì)通量的影響 130-1346.6N_2O交換通量變化與環(huán)境因子變化回歸方程134-1366.7小結(jié)136-138參考文獻(xiàn)(References) 138-145第七章長(zhǎng)江口潮灘演替 過程中沉積物碳氮庫(kù)容量變化特征145-1717.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展145-1477.2研究方法147-1487.3崇明東灘光灘帶沉積物氮、碳庫(kù) 容量特征和季節(jié)變化148-1517.4崇明東灘鹽沼帶沉積物氮、碳庫(kù)容量 特征和季節(jié)變化151-1587.5崇明東灘鹽沼帶演替過程中沉積物氮、碳庫(kù)容量特征158-1607.6崇明東灘鹽沼帶沉積物S (15)N變化分析及其 指示意義160-1627.7崇明東灘鹽沼帶沉積物S (13)C_(org變化分析及其指示意義162-1647.8崇明東灘鹽沼帶演替過程中沉積物S (15)N和 C/ N 特征 164-1657.9小結(jié) 165-167 參考文獻(xiàn)(References) 167-171 第八章結(jié)論171-1768.1主要結(jié)論171-1758.2研究展望17