珠江广州河段-珠江口氮的生物地球化学特征及其对生态系统的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 岳维忠 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 施平 |
| 关键词 | 珠江口，氮形态，生源凝胶蛋白颗粒氮，硝化与反硝化，生态环境效应 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 其他题名 | Biogeochemical Characteristics of Nitrogen and Its Influence on Ecosystem in the Guangzhou segment of Pearl River to Pearl River Estuary |
| 英文摘要 | 河口系统是海陆交互作用的重要地带，是海水和淡水系统的生态交错区，河口周边区域频繁的人类活动使氮污染问题尤为突出。珠江是我国第二大河流，珠江口是国内最典型的河口之一，前人虽然在氮营养盐的污染来源、形态及分布特征、形态转化与生物地球化学循环过程、富营养化状况等方面，取得了较为系统、全面的认识及成果，但在不同形态氮中，对珠江口水体中有机氮研究较少，尽管其所占比例低于无机氮，但有机氮可矿化为铵，从而引发一系列硝化与反硝化等氮循环过程，且生源有机氮耦合了氮的生物、化学过程，在氮移除过程中具有不可替代的重要作用。而目前对有机氮尤其是颗粒有机氮的分布与来源以及影响氮移除过程的机制缺乏系统深入的研究。本论文选取珠江口水体为研究对象，对不同形态氮的时空分布、来源及其在河口的生物地球化学过程进行了较深入地分析；并采用考马斯亮蓝染色法探讨了珠江口生源凝胶蛋白颗粒氮（CSP）的分布及其对颗粒氮来源与分布的指示意义；开展了培养实验，分析生源颗粒有机物沉降对沉积物表层反硝化过程及其相关反硝化功能基因的影响；采用多种评估方法就珠江口超负荷氮进行了环境质量评价分析。论文得出了以下几点主要认识：丰水期和枯水期珠江口水体中的无机氮（DIN）均以NO3-N为主，NH4-N次之，NO2-N占比最少，枯水期NO3-N的占比与丰水期相比明显下降，而NH4-N的占比较丰水期有所增加。就溶解态氮而言，DIN为主，溶解态有机氮（DON）占比较少，在总氮组成中溶解态氮占绝对优势，颗粒态氮（PN）较少。硝酸盐氮浓度表层均大于底层，而氨氮浓度表层小于底层。各种无机氮浓度总的平面变化趋势为珠江口上游向外海方向降低，在盐度锋面带区域由海源自生的DON增加使DON浓度升高。颗粒氮（PN）的平面分布整体表现为从近岸向外海逐渐降低，其含量受地表径流输送、水体中生物作用和底质再悬浮的共同影响。珠江口夏季CSP浓度73.7 to 685.3 μg BSA eq L?1(平均325.3 ± 227.4μg BSA eq L?1)，CSP丰度平均为 3.82×106±2.44×106ml-1 。CSP浓度从空间分布上大体呈现出 虎门上游河流段>外海口>伶仃洋混合区的分布特征。考马斯亮蓝染色分光光度法结合显微镜观测方法判断出CSP的来源与活性。在上游河流段CSP以陆源输入为主；而混合区的CSP则属于较老和降解程度较大的有机氮；在外海口，CSP主要受初级生产控制，属于新鲜活泼有机质。CSP是珠江口颗粒态有机氮的重要组成部分，估算珠江口以CSP形态输送的氮通量约为6.0× 106 mol N d-1，表明CSP是珠江口重要的颗粒有机氮库。研究分析了富含蛋白的中肋骨条藻（Skeletonema costatum）和多糖颗粒对珠江口沉积物反硝化速率和反硝化功能基因的影响。研究结果表明：这两类有机物的添加能够刺激微生物矿化过程的发生，细菌的16S rRNA丰度和反硝化过程有关的基因nosZ 与 nir S丰度得到显著提高，从而提高了反硝化速率。水体中生源有机颗粒沉降可促进沉积物-水界面中氮移除过程，并且这种促进作用与生源有机颗粒自身的可利用性呈正相关。揭示了珠江口水体自源有机颗粒物的增加是促进沉积物的反硝化过程的重要因素。采用综合污染指数WQI、N/P比值和两种富营养化评估方法就珠江口超负荷氮引发的水质恶化、水体中氮磷比结构变化和富营养化水平增加等不同生态环境效应进行了分析。结论如下：（1）珠江口海域综合污染指数WQI的变化范围为0.55~12.98，平均值为6.88，无机氮是珠江口的主要污染指标， WQI受到陆源污染物输入的影响较大。（2）珠江口海域所有站位的N/P比值几乎都偏离Redfield比值，变化范围为50.78~258.12，平均值高达192，呈典型的磷限制营养状态。从近30年时间尺度N/P的变化趋势分析得出，由于陆源输入和地表径流携带的大量氮素在珠江口不断积累，使N/P比值不断升高。（3）枯水期调查期间珠江口富营养化指数EI的变化范围为 3.84～70.42，平均值为38.24，呈严重富营养化水平。珠江口绝大多数站位属VIp磷限制潜在性富营养级，属于典型的磷限制潜在性富营养水平。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18139]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 岳维忠. 珠江广州河段-珠江口氮的生物地球化学特征及其对生态系统的影响[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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