大亚湾典型滨海湿地氮迁移转化过程及净化机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵春宇 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 黄小平,江志坚 |
| 关键词 | 滨海湿地，氮，转化，净化，大亚湾 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 其他题名 | Transportion and transformation processes and purification mechanism of nitrogen in typical coastal wetlands of Daya Bay in South China Sea |
| 英文摘要 | 健康的滨海湿地生态系统在保障海岸带生态安全和可持续发展方面具有重要作用。近年来，随着沿海城市人口的持续增长和经济的快速发展，大量营养物排放到近岸海域，造成近岸生态系统的富营养化。滨海湿地由于其“绿色过滤器”的作用，在近岸营养物质净化方面具有重要作用。本论文以亚热带典型海湾—大亚湾滨海湿地为研究区域，通过现场调查研究与室内模拟实验的方法，探讨了不同类型湿地沉积物有机质主要来源及其贡献，研究了湿地沉积物氮的形态组成及其界面交换过程，阐释了湿地沉积物中氮的关键转化过程及其控制因素，探究了湿地红树林和底栖微藻对氮的累积存储，在此基础上分析了大亚湾湿地氮的迁移转化过程及氮的净化机理，为深入理解滨海湿地氮的生物地球化学循环及其管理保护提供基础。本论文的主要研究结果如下：（1）基于δ13C和δ15N稳定同位素技术，对大亚湾滨海湿地沉积物有机质来源进行了判别。枯水期和丰水期，δ13C和δ15N的平均值分别为-23.3±1.5‰和6.1±2.3‰，24.8±1.9‰和5.7±2.7‰；陆源输入是沉积物有机质主要来源，平均贡献61.5%。与枯水期相比，丰水期沉积物的δ13C较低、TOC和TN较高，表明雨水对陆源物质的冲刷作用可能是沉积物有机质的主要来源。在红树植物覆盖的地区，红树凋落物的输入占有机质来源的占60.3%。（2）滨海湿地沉积物间隙水中NH4-N是主要的氮形态，其平均含量约占DIN的85.82%~99.67%，且随着深度的增加而增加。通过连续多级提取对沉积物可转换态氮（TTN）进行研究，发现强氧化剂可提取态氮（SOEF-N）是其最主要的组成部分，占TTN的92%，其中，河口湿地沉积物的SOEF-N的含量最高。通过室内培养对湿地沉积物/水界面交换进行研究，发现丰水期各断面DIN的界面平均交换速率为0.41±1.26 mmol/(m2·d)，沉积物表现为DIN的源；而枯水期DIN的平均交换速率为-0.23±1.69 mmol/(m2·d)，沉积物表现为DIN的汇。（3）利用微宇宙培养实验对大亚湾滨海湿地沉积物的关键转化过程进行研究，发现沉积物的矿化速率在1.88~15.12 mg/(kg·d)之间，平均速率为6.45±3.47 mg/(kg·d)。蛋白酶和脲酶的活性分别在2.35~18.05 mg/(g·d)和10.99~47.45 μg/(g·d)之间，平均值分别为8.52±4.21 mg/(g·d)和25.34±11.11 μg/(g·d)。矿化速率主要受TOC和TN的调控，最高值出现在红树林断面。沉积物硝化过程中氨氧化（Va）和亚硝酸盐氧化速率（Vn）分别在3.28~24.24 μmol/(kg·h)和3.59~17.74 μmol/(kg·h)之间，平均速率分别为12.90±5.67 μmol/(kg·h)和11.29±4.31 μmol/(kg·h)，丰水期高于枯水期。对湿地沉积物的脱氮速率进行测定，发现其平均脱氮速率为11.4 μmol N/(kg·h)，其中，反硝化速率占了总脱氮率的84.2%-100%，其主要的驱动因子分别为温度、Eh和NH4-N。亚硝酸还原酶的活性远高于硝酸还原酶，平均值分别为4.97±2.40 μmol/(g·d)和15.28±5.27 μmol/(g·d)。与光滩湿地相比，红树林使湿地脱氮能力高出48.2%。（4）通过现场采样和室内培养实验，对底栖微藻和红树植物氮净化能力进行研究。结果表明，总体上胞内铵态氮（IC-NH4）含量最高，平均值为148.75±147.31 μmol/L，约占胞内溶解无机氮（IC-DIN）的90.8%，大约有27.1%的NH4-N、17.3%的NO3-N和23.8%的NO2-N累积在底栖微藻内。红树林的根、茎和叶等器官的平均氮累积速率分别为0.68±0.36 mg/d、0.64±0.44 mg/d和1.10±0.53 mg/d，且随着氮输入的增加吸收速率不断增高。在河口断面的高潮带、红树林断面的高潮带和低潮带，其凋落物分解常数分别为14.00 a-1、12.45 a-1和12.35 a-1，不同程度的氮输入及干湿交替对凋落物的分解无显著影响。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18168]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵春宇. 大亚湾典型滨海湿地氮迁移转化过程及净化机制[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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