長江口沉積物中硝態氮的削減機制及其歸宿研究

《長江口沉積物中硝態氮的削減機制及其歸宿研究》是依託華東師範大學，由侯立軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：長江口沉積物中硝態氮的削減機制及其歸宿研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：侯立軍
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

由於河口及其近岸帶硝態氮的過量富集，硝態氮在該環境中的自然削減（去除）過程及其歸宿研究備受關注，是當前的熱點科學問題。但是在這一複雜環境系統內，有關硝態氮的轉化機制和歸宿至今尚未被清楚地認識和了解。鑒於此，本項目選取長江口作為典型研究區，採用穩定同位素示蹤與分子生物學相結合的研究技術和手段，研究河口沉積物中硝態氮的削減通量及其時空變化特徵，剖析不同沉積環境中硝態氮的削減途徑，揭示控制硝態氮削減途徑和速率的關鍵性因素及其作用機理，並初步構建河口沉積物中硝態氮的歸宿模型，以模擬預測在營養鹽外源輸入和環境因子變化情境下河口環境系統內硝態氮的可能削減通量及其歸宿。通過本項目的開展，不僅可深化對河口氮循環過程和作用機制的理論認識，而且還可為長江口和我國其他河口的環境管理、濕地保護和硝態氮污染控制提供重要的科學依據。

結題摘要

氮是影響水體富營養化發生的關鍵生源要素之一，研究已發現其負荷量與河口有害藻類赤潮爆發、低氧-缺氧現象的發生、生態系統群落結構的變化（退化）有密切的相關關係。由於受流域人為活動影響（如化石燃料燃燒和農業化肥的大量施用），河口環境中氮素的人為輸入已經遠遠超過了它的天然輸入。據估算，目前全球每年大約有25Tg的溶解態無機氮被輸入到河口環境系統中。這些高負荷氮絕大部分是以硝態氮的形式，通過河流、大氣沉降、沿岸排污或地下水排放等途徑，最終匯入到了河口及其近岸地帶。因此，研究和認識硝態氮在河口環境中的轉化過程、機制及其歸宿，具有極其重要的科學和現實意義，這也是當今多學科共同關注的熱點科學問題之一。為此，本項目選取了長江口作為典型研究區，構建並最佳化了適合河口複雜環境條件下的穩定同位素示蹤和分子生物學研究技術和手段，在此基礎上研究了河口近岸環境系統中沉積物對硝態氮的削減通量及其時空變化特徵，剖析了淡水、以及鹹水等不同環境條件下硝態氮的削減途徑及其差異，揭示了河口環境因子（鹽度、溫度、溶解氧）、營養鹽含量水平、沉積物特性（粒徑、有機質、Fe、Mn、硫化物含量）和微生物（數量和種群組成）等對硝態氮削減途徑的影響及其作用機理，並初步構建了河口沉積物中硝態氮歸宿的收支平衡模型，相關研究成果已在《Journal of Geophysical Research》、《Applied and Envrionmental Microbiology》、《Appled Microbiology and Biotechnology》、《Continental Shelf Research》、《Applied Geochemistry》、《Chemosphere》、《中國環境科學》、以及《環境科學》等國內外重要學術期刊上發表。本項目研究進一步深化了對河口氮循環過程和作用機制的理論認識，而且可為長江口和我國其他河口的環境管理、濕地保護和硝態氮污染控制提供重要的科學依據。此外，在項目的資助下，還培養碩士研究生5名和博士研究生2名。