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氮(N)是生物生命活动的基本营养元素，N循环是整个生物圈物质和能量循环的重要组成部分。近几十年来，环境和资源问题的日益突出促进了人们对海洋生态系统的研究及对海洋资源的开发和利用，海洋中的N循环亦受到了广泛关注。尤其是20世纪90年代以来，随着国际地圈与生物圈计划(IGBP)、全球海洋通量联合研究(JGOFS)、全球海洋生态系统动力学研究(GLOBEC)等重大国际合作计划的实施，海洋中的N循环研究取得了重大进展。
本文主要对海洋沉积物中的N循环过程进行了阐述，包括海洋沉积物中N的生物地球化学循环(海洋中N与生物生产过程的关系、早期成岩作用及N的去营养化、沉积物中N循环及其控制机制、颗粒N的形成及其功能、N与其他生源要素循环的关系)及沉积物中N循环的研究方法等，以期对进一步开展N循环的研究有所帮助。 相似文献
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挥发性卤代烃(Volatile halocarbons,VHCs)是大气中一类重要的痕量温室气体和主要的臭氧层破坏者,在全球气候变化中起着十分重要的作用。大量研究表明海洋是大气中VHCs的重要源汇区,研究海洋中VHCs的生物地球化学循环,对于进一步了解海洋中的VHCs对未来全球气候的影响具有重要意义。本文针对国内、外有关海洋中VHCs生物地球化学循环研究的进展进行了综述,介绍了VHCs在海洋中的来源和产生机制、它的分布规律及其影响因素,从而归纳了VHCs在海洋中的迁移转化过程。针对目前缺乏对于海洋中VHCs的生物、非生物形成机制及其在海洋中迁移转化机制的具体过程的深入研究,以及有限航次的海洋中VHCs的浓度监测数据和源汇收支不平衡的问题,提出未来的研究需要加强海洋中VHCs的来源、生成机制、迁移转化机制及其影响因素的深入探究,开展更系统的长时间尺度和空间维度上的全球海域中VHCs大数据监测,并完善海-气通量的计算方法,准确估算海洋中VHCs的源汇。 相似文献
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沉积物中的异化硝酸盐还原过程对于海洋氮循环起着至关重要的作用。基于15N标记的培养技术是目前测定沉积物异化硝酸盐还原的主要手段。准确快速测定15N标记的产物(29N2、 30N2)是量化异化硝酸盐还原各个过程速率的关键。本研究自行组装膜进样质谱系统用于29N2和30N2的测定,对其测量条件进行了优化。结果表明,进样蠕动泵进样流速0.80 mL/min,进样时间3~3.5 min,恒温槽温度20~25℃,同时铜还原炉温度在300~600℃的条件下,^29N2/^28N2和^30N2/^28N2的测试精密度分别可以控制在0.1%和1%以内,比较适合29N2和30N2的测定。利用自组装的膜进样质谱系统结合15N标记的培养技术研究了青岛石老人沙滩沉积物中的异化硝酸盐还原过程。石老人沙滩沉积物不存在将硝酸盐完全还原为氮气好氧的反硝化。厌氧铵氧化、厌氧反硝化和异化硝酸盐还原为铵(Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium,DNRA)的潜在速率(以湿沉积物N计)分别为(0.05±0.01) nmol/(cm^3·h),(2.32±0.21) nmol/(cm^3·h)和(1.02±0.15) nmol/(cm^3·h)。厌氧反硝化是硝酸盐异化还原主要的贡献者,其比例接近70%,其次是DNRA,比例可达30%,而厌氧铵氧化的贡献最低,仅为1%。在N2产生过程中,主要贡献者是反硝化,厌氧铵氧化的贡献仅为2%。 相似文献
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海洋沉积物中还原性无机硫和活性铁的地球化学过程与沉积物环境质量演变密切相关。本研究利用改进的冷扩散法和盐酸萃取法分别对烟台夹河口北部海域深约4 m的柱状沉积物中的酸性可挥发硫(AVS)、黄铁矿硫(CRS)、元素硫(ES)和活性铁(FeⅡ和FeⅢ)进行了测定,并从地球化学机理方面探讨了硫与铁的分布特征及其耦合机制。结果表明,烟台夹河口北部近海深层柱状沉积物中还原性无机硫以CRS为主,其次是AVS和ES,其中AVS含量垂向分布较均匀,而CRS和ES含量在垂向上呈表层和底层高,中间层低的趋势;活性铁以Fe(Ⅱ)为主,其随深度增加而增加,Fe(Ⅲ)随深度逐渐降低,大部分Fe(Ⅲ)被还原为溶解态的Fe(Ⅱ),并且与硫酸盐还原产生的H_2S相结合生成CRS和ES,导致CRS和ES在柱状沉积物底部积累;同时研究表明,较低的硫化度和矿化度,活性铁不是还原性无机硫累积的限制因子。 相似文献
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粒度标(GSL)和氧化还原度(ROD)在渤海南部海域沉积物环境硏究中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
渤海是我国重要的油气田经济海区,目前已陆续开发。沉积物类型及其氧化还原环境的研究对于了解沉积物的形成、来源,以及埋葬后的早期成岩作用具有重要意义。海洋沉积的环境是海洋地质学的重要研究内容之一,以往这方面的研究大多集中于地球化学领域,而从化学角度研究这个问题的报道则很少,且缺乏系统性(Parker et al,1983;宋金明等,1992),尤其是海洋沉积物现场环境研究更不多见,其研究方法和手段亦较少。沉积物类型及其氧化还原环境是影响许多元素产生、转移、循环的重要因素,也是海洋沉积物环境研究的核心内容(刘宝珺,1980),以往沉积物粒度数据基本上全都是通过地质机械分析方法得到的,而海洋沉积物氧化还原环境研究也仅仅停留在定性描述上,仅用一个或几个参数辅助说明沉积物是呈氧化性或是还原性,缺乏对此的定量表征。
鉴于以上,作者经过调査研究提出了用纯化学手段研究沉积物类型的标准一“粒度标(GSL)”和定量表征沉积物氧化还原环境的“氧化还原度(ROD)”(宋金明等,1993;宋金明等,1994)。结果表明,上述两项标准与实测结果符合较好,为水化学领域科技人员提供了新的研究方法,对探讨浅水养殖环境和海洋工程评价,特别是对海上油气田开发的平台及管线的腐蚀环境分析有重要的理论和现实意义。 相似文献
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海洋中的氮化物,已知主要以NO3-、NO2-、NH4+及有机氮的形式存在。它们通过浮游生物及微生物等的作用,构成了一个循环。
在氮循环中, NH4+、NO2-及NO3-之间可能的转化过程是
NH3?NH2OH?N2O2?NO2-?NO3-。
NH3氧化为NO2-及后者进一步氧化为NO3-的反应,按照热力学的趋势,可自发进行,并且,在达到平衡时,氮基本上已转化为NO3-。这在一些氮的转化实验及季节循环中,均已得到证明。
氮的转化实验及海洋中各种形态氮的季节循环,虽已有不少研究,但尚缺乏较为完整的资料。
对于自有机氮转化为NH4+与进一步转化为NO2-及NO3-的速率,也已有人作过一些研究。但是,都没有很好考虑影响反应速率的各种因素。不同海区所得結果,自然亦有所不同。
本文的目的,是讨论海洋中各种氮化物是否处在热力学平衡状态。 相似文献
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二甲基硫(DMS)是海水中一种最重要的、含量最丰富的还原态挥发性生源有机硫化物,前体β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的降解过程受各种因素影响。其中主要包括温度、DMSP的浓度、氧气、盐度、酸度、颗粒粒度、藻类生长期、季节变化、氧化压力、抑制剂等。它们均与DMSP降解速率呈一定的函数关系,并对DMSP的降解产物产生影响。藻类是DMSP的主要来源,因此着重讨论了温度、盐度、酸度等对不同浮游植物细胞内DMSP与DMS生物生产和转化过程的影响。结合海洋硫循环的研究现状和海洋化学发展的趋势,探究了用颗粒态DMSP与Chla的比率来量化碳和硫通量的方法及DMSP裂解酶活性的检验技术。大气中CO2压力持续增加导致的海洋酸化对藻类中DMSP降解过程的影响也是进一步研究的重点。 相似文献
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β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)是一种在海洋中普遍存在的重要生源有机硫化物,其降解产物二甲基硫(DMS)挥发到大气中会形成云凝结核,进而对大气温度产生负反馈效应。DMSP主要由浮游植物和部分细菌生物合成,在浮游食物链和微食物环中进行传递和转化,并进一步通过食物网进入更高营养级。浮游生物是驱动全球碳、硫循环的关键环节,在DMSP生物地球化学循环中的作用越来越受到人们的重视。本文针对DMSP的来源、归宿及在浮游食物链中的传递和转移等方面进行综述,介绍了浮游食物链和微食物环在DMSP传递、转化中的作用。DMSP在海洋食物链中仍有不少传递和降解途径为研究空白,今后应针对目前的研究不足深入开展DMSP的产生、传递和转化机制研究,进一步完善DMSP的生物地球化学循环机制。 相似文献
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腐殖质是地表普遍存在的天然有机物,对海洋中重要的微量营养元素-铁（Fe）的分布及生物地球化学循环具有重要的影响作用。本文对腐殖质的来源、分布及对海水中溶解态铁的迁移转化的影响做了总结,特别论述了其在河口及沿岸水域的行为。大量研究表明河口、沿岸及开放海水中溶解态铁分布的变化可以用腐殖质的浓度及其铁结合能力的变化来解释。腐殖质的络合作用不仅能够阻止溶解态铁（DFe）在河口、沿岸等水域被去除,而且能够通过洋流将DFe迁移至外海及大洋区域,此外还能增加铁的溶解度及对海水中浮游植物的生物可利用性,并且促进铁的氧化还原循环。研究还发现两者之间的络合强度受到盐度、pH等理化因素的影响。盐度是影响HS与DFe配合能力的重要影响因素,盐度增加,导致HS中可以与Fe配合的位点数量降低,配合总量呈现指数降低,而pH的增加可以增加HS与DFe的配合量。另外HS还能影响海水中DFe的氧化还原,并以此影响浮游植物对DFe的吸收利用。因此腐殖质对溶解态铁的有机络合作用是影响其海洋生物地球化学循环的一个重要参数,进一步研究海水中腐殖质的浓度和分布具有重要的意义。 相似文献
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部分元素对氧化还原环境非常敏感,氧化还原条件往往决定着这些元素的迁移或富集,这些元素被称为氧化还原敏感性元素(redox sensitive elements,RSE).除Fe、Mn外大部分RSE在氧化环境条件下以溶解态离子形式存在于海洋水体而发生迁移,在还原环境条件下则容易从海洋水体中析出向沉积物中迁移并发生富集.RSE的这种特性常被用来判断现代或地质历史中的沉积环境.本文在总结RSE与沉积氧化还原环境判别的基础上,分析了影响RSE地球化学行为的因素,进而探讨了RSE应用中存在的主要问题及今后研究方向.RSE及相关指标在沉积环境判别中的应用主要包括:氧化还原状态的识别、指示海洋水体生产力变化、指示海洋水体的局限程度、指示沉积物物源等.影响或控制RSE迁移、转化、沉积和富集的主要因素有:成岩作用、陆源物质加入、粒控效应、Fe-Mn氧化物/氢氧化物的吸附、有机质含量、水体局限、人类活动等.迄今对部分RSE的迁移富集机制还不十分清楚,元素指标的应用较粗略.近期在RSE的应用中应重视样品的选取与保存、测量分析技术的提升以及多指标的互相印证,通过综合分析判断,才能得出更接近实际的结果. 相似文献
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2007年夏季航次对南海越南上升流区的三个站位进行现场采样,利用微电极技术测定了沉积物间隙水中的溶解氧(DO溶解氧分子)、锰(Mn2+)、铁(Fe2+)的浓度和氧化还原电位,估算了DO的通量、消耗速率和有机碳的消耗速率.在沉积物间隙水中DO浓度随深度的增加而迅速降低,渗透深度为9-48mm.在沉积物深处还检测到Mn2+和Fe2+.采用元素分析仪测定了沉积物中总有机碳(TOC)含量和总氮(TN)含量,三个站位沉积物中的TOC含量为0.7%-1.03%,TN含量为0.052%-0.10%,C/N为10.5-16.0.从C/N可以看出,该研究区域沉积物中的有机物有部分来源于陆源输入,其中一个站位位于湄公河冲淡水区域,其C/N最大.从氧化还原电位来看,三个站位的沉积环境都属于还原性环境.此研究首次测量了南海越南上升流区沉积物的氧化还原化学成分,对于认识该海区海底生物地球化学具有重要意义. 相似文献
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长江河口及邻近海域表层沉积物中铁溶解和磷释放活性的动力学表征 总被引：1，自引：0，他引：1
运用溶解动力学实验及活性连续体模型表征了长江河口至东海邻近海域表层沉积物中铁(Fe)和磷(P)的活性。通过动力学数据拟合得到了活性组分的理论含量m0和表观速率常数k。结果表明，Fe(Ⅱ)普遍存在于表层沉积物中，这应是高活性有机络合态Fe(Ⅲ)絮凝/沉淀到沉积物中后快速还原的结果。沉积物中黏土及总有机碳（TOC）含量对Fe(Ⅱ)的m0及其k值起重要控制作用。从长江河口至邻近海域沉积物中Fe(Ⅱ)均以FeCO3形态为主，FeCO3的溶解及与之相结合磷(主要为交换态P和自生P)的释放导致Fe(Ⅱ)和P具有相似的溶解动力学特征。与吸附于Fe(Ⅱ)矿物相的P相比，与Fe(Ⅱ)矿物相共沉淀的P的m0较高，但k较低。与TOC含量较低的粗粒沉积物中的Fe(Ⅲ)相比，TOC含量较高的细粒沉积物中Fe(Ⅲ)的m0值较小，但k值较大。以上特征是Fe不同的氧化还原过程导致的。Fe(Ⅲ)氧化物的含量(m0)和活性(k)总体上控制着与之相结合P的含量(m0)及溶解活性(k)。虽然传统活性Fe形态分析未能揭示出长江河口沉积物中活性Fe的富集作用，但溶解动力学表征结果表明，Fe的絮凝/沉淀导致河口沉积物中活性Fe的明显富集，且该过程主要发生在盐度明显增加的低盐度河口区。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(9)
基于ERA5再分析资料和卫星观测资料,本文揭示了2010年3月9—11日一次层积云发展-消亡过程中东海黑潮海洋温度锋对其的影响机制。研究发现,在层积云的发展阶段,海洋锋通过垂直混合机制影响层积云;而在维持阶段,海洋锋通过气压调整机制影响层积云;在消亡阶段,海洋锋对云的影响较弱。进一步研究表明,海洋锋能影响层积云的垂直结构,在维持阶段层积云的云底/顶高度在冷(暖)洋面下降(抬升),这对应于海洋锋强迫出的下沉(上升)气流。该结果说明东海黑潮海洋锋对大气行星边界层和层积云的垂直结构具有不可忽视的影响。 相似文献
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生物活性铁(Fe)进入生物地球化学循环中能够调节碳循环,影响海洋初级生产力,间接影响全球气候变化。决定Fe生物可利用度的关键因子是可溶Fe含量,其中大气气溶胶的长距离传输是上层海洋获取生物可利用Fe的重要来源。近年来,对气溶胶中的Fe及溶解度的研究取得了重要进展,包括对不同区域Fe质量浓度和溶解度的观测以及对Fe溶解度影响因素的讨论。基于以上研究成果,汇总了近二十年全球部分陆地和海洋站点观测所得的不同粒径气溶胶颗粒物中的Fe质量浓度及其溶解度数据;重点介绍了气溶胶沉降入海洋前影响Fe溶解度的主要因素,包括Fe的来源、大气物理过程以及大气化学和传输混合过程等,并就各影响因素间的关联及相对重要性展开讨论;对未来气溶胶Fe的研究方向和方法提出建议。 相似文献
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近20a,人们对海洋浮游生物N代谢、真光层N循环以及各种途径的N通量有了比较全面的了解。这在很大程度上取决于~(15)N技术在生物海洋学研究中的应用。不论是N的吸收实验与再生实验,还是营养动力学研究和不同N源相互作用研究,以及解N作用和硝化作用,从室内模拟到现场测定,从单胞藻生长观测到浮游植物-浮游动物N循环试验,无一不与~(15)N技术有关。特别是海洋学研究领域的一个全新的概念——“新生产力”——也是~(15)N技术的应用产物。这个概念的提出,又使得~(15)N技术的应用超出了海洋生态系物流研究的范围,而成为生源要素生物地化循环研究乃至海洋对大气 相似文献
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《热带海洋学报》2017,(2)
大气沉降向海洋表层输入大量的铝,然而关于铝对海洋浮游植物的影响却少有研究报道。目前,铝对在海洋碳和氮循环中起着重要作用的固氮生物影响的研究还较少。文章以Aquil培养基(无氮硅营养盐)半连续培养单细胞海洋固氮蓝藻Crocosphaera watsonii,利用流式细胞技术和~(15)N同位素示踪法,研究铝(0、0.2、2和20μmol×L~(–1))对Crocosphaera watsonii生长和固氮作用的影响。数据表明,3个铝处理组Crocosphaera watsonii细胞大小、光合色素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转化效率(F_v/F_m)都显著降低,生长速率和固氮速率明显受到抑制。结果表明,在营养充足条件下,铝对Crocosphaera watsonii生长和固氮具有抑制性作用。 相似文献