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分离自对虾养殖池塘的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)MP15具有高效的异养硝化-好氧反硝化性能。为了进一步研究菌株MP15的脱氮特性和脱氮机制,本研究采用氮同位素标记法,对其在氮基础降解液中的脱氮特性和机制进行了深入的研究。研究结果显示:在初始无机氮浓度为42 mg/L的氮基础降解液中,其对NH~+_4-N、NO~-_2-N和NO~-_3-N的最大去除速率分别为1.03 mg NH~+_4-N/(L·h)、1.74 mg NO~-_2-N/(L·h)和1.02 mg NO~-_3-N/(L·h)。氮代谢过程中羟胺氧化还原酶、亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的酶比活力分别为0.540 6、0.157 8和0.160 9 U/mg。对菌株MP15脱氮过程中的~(15)N同位素示踪结果显示,以NH~+_4-N作为唯一氮源时,仅产生~(15)N_2O;当菌株MP15分别以NO~-_2-N和NO~-_3-N作为唯一氮源时,可同时检测到~(15)N_2O和~(15)N_2。综合上述结果,菌株MP15对无机氮的去除主要包括:同化作用、硝化作用和反硝化作用。其中对NH~+_4-N的硝化途径为:NH~+_4-N→NH_2OH→N_2O;对NO~-_2-N的硝化-反硝化途径为:NO~-_3-N←NO~-_2-N→N_2O/N_2;其对NO~-_3-N的反硝化途径为:NO~-_3-N→NO~-_2-N→N_2O/N_2。 相似文献
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利用15 N示踪法实测南海水体反硝化速率的研究发现,培养水样在长时间密闭放置过程中也会受到外界空气的污染,且其29N2/28N2比值恒定为0.007 35。根据空气背景中29N2/28N2比值恒定的特征,提出基于质量平衡关系校正空气N2污染的方法,通过将样品实测29N2浓度扣除由外界空气贡献的29N2浓度,可获得由生物反硝化作用所产生的29N2准确浓度,进而可计算出准确的反硝化速率。经空气29N2背景校正后,29N2浓度的偏差明显小于未经校正的结果,且29N2浓度与培养时间之间的线性相关性显著加强,凸显出空气29N2背景校正是获取准确反硝化速率的关键。鉴于15 N示踪法已被广泛应用于海洋水体与沉积物反硝化速率的测定中,所提出的空气29N2背景校正方法具有重要的意义。 相似文献
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反硝化与厌氧氨氧化作用是海洋结合态氮迁出的主要途径,15N示踪法是定量反硝化和厌氧氨氧化作用的新方法,它具有灵敏度高、可同步测量反硝化与厌氧氨氧化速率的优点.本研究开展了一系列方法学实验,以确定高纯氦气驱赶水样所含气体的时间、超声赶气时间、同位素比值质谱仪测量N2含量的精度、N2含量及其同位素组成测定的工作曲线以及示踪剂的最佳添加量等,从而确立起15N示踪同步测定海水反硝化和厌氧氨氧化速率的方法.所建立方法测量N2含量的相对标准偏差小于8%,可满足海洋反硝化与厌氧氨氧化速率测定的需要.应用该方法实测了厦门筼筜湖富氧与缺氧水体的反硝化与厌氧氨氧化速率,结果表明,缺氧底层水的反硝化速率[4.10～5.47μmol/（dm3·d）]比富氧表层水[0.43～0.46μmol/（dm3·d）]明显来得高,但缺氧底层水的厌氧氨氧化速率[0.00～0.12μmol/（dm3·d）]则比富氧表层水的速率[0.52～0.67μmol/（dm3·d）]低得多. 相似文献
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南海东北部海水中N2O分布与产生机制的初步研究 总被引：6，自引：0，他引：6
2004年9月18—10月4日调查了南海东北部海水中氧化亚氮(N2O)浓度。表层海水中的N2O浓度平均值为8.40±0.79 nmol.L-1,饱和度平均为123%±11.6%,是大气N2O的源。不同区域表层海水中的N2O浓度存在明显差异,在水深200m层呈现南高、北低的分布特征。各层次海水中的N2O浓度均处于过饱和状态,N2O浓度由海水表层到底层呈上升趋势。ΔN2O与AOU间有显著的正线性相关性,说明海洋内部的硝化作用是产生N2O的主要机制。N2O的海-气通量平均值为0.72±0.36μmol.(m2.d)-1。 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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白垩纪黑色页岩与大洋红层:缺氧到富氧的过程与机制 总被引：2，自引：0，他引：2
白垩纪是地球历史中一个重要的阶段,期间发生了以黑色页岩为特征的缺氧事件和以大洋红层为特征的富氧环境等许多重大地质事件,从白垩纪大洋缺氧到富氧转化的过程与机制,提出上述两个典型事件是同一原因形成的两个不同结果。一方面,白垩纪大规模的岩浆活动,引起大气中CO2气体浓度的升高和地球内部大量热能释放,并且改变了海陆面积的对比,最终导致大气温度的升高。海水温度的升高和CO2浓度的增加导致海洋环境中溶解O2的降低,缺氧事件随之而产生。另一方面,剧烈的岩浆活动在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩,在与海水发生反应时,岩石中的铁元素进入海水中。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的大规模繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO2,并且产生等量的O2。随着海水中O2浓度的不断升高,以富含Fe3 的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。然而,由岩浆活动引起的缺氧事件和同样由其造成的富氧环境,其机制存在明显的差异,前者以物理、化学过程为主,后者除此之外还演绎了更为复杂的生物—海洋地球化学过程。 相似文献
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1998年季风爆发期南海大气边界层的日变化 总被引：1，自引：0，他引：1
在南海尚未有关于海洋大气边界层结构日变化方面的研究.研究海洋大气边界层,有利于我们更好地研究海洋表层结构变化影响机制,对发生在海洋大气边界层上的过程进行预测预报.因此了解南海海洋大气边界层的结构特征,对于我们进一步了解南海天气尺度海气相互作用有非常重要的意义.通过对1998年在南海南部(6°15′N,110°E)和南海北部(20°29′39″N,116°57′48″E)的南海季风试验中定点科考船释放一天四次的探空观测资料分析得出,季风爆发前海洋大气边界层存在规则的日变化,在中午达到深厚.季风爆发后南海北部大气边界层日变化消失,南海南部依然明显.分析表明对其日变化起重要影响的是短波辐射;潜热输送对大气边界层高度日变化影响不大.与大气边界层厚度日变化相对应,南海南部边界层内水汽日变化明显,而南海北部较不明显. 相似文献
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北黄海沉积物——水界面反硝化速率及影响因素研究 总被引：4，自引：0，他引：4
探讨近海氮的循环机制,采用乙炔抑制法和现场静态箱法对北黄海夏季局部海域的反硝化速率进行了研究,该海域反硝化速率在2.5~5.8μmol/m2.h之间,平均4.85μmol/m2.h。影响其反硝化速率的主要因素为溶解氧,其次是温度。北黄海的反硝化速率低于珠江口和长江口海域。 相似文献
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硝化作用是海洋氮循环的核心过程。作为硝化过程关键步骤的氨氧化过程的主要参与者,氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化作用的相对贡献是海洋氮循环关注的热点问题之一。本文选取渤海和南黄海20个站位的表层沉积物,通过微宇宙培养实验研究了沉积物中氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化潜势的相对贡献。结果表明,渤海和南黄海海域表层沉积物中潜在硝化速率(以氮计,下同)为0.004 6～0.283 1μmol/(g·d),其中氨氧化古菌潜在硝化速率为0.004 3～0.274 3μmol/(g·d),氨氧化细菌潜在硝化速率为0.000 4～0.056 0μmol/(g·d)。氨氧化古菌是硝化潜势的主要贡献者,在渤海海域的贡献率为59.79%～97.95%,在南黄海海域的贡献率为18.47%～94.26%。渤海海域潜在硝化速率显著高于南黄海海域。此外,本研究海域中盐度是影响潜在硝化速率的关键环境因子,对渤海海域的分析则表明越高的NO3-浓度可能指示着越高的硝化潜势。在河口及近海沉积物中,氨氧化古菌在硝化过程中起着更加重要的作用;河口和近岸沉积物硝化潜势总体高于远海。本研究为进一... 相似文献
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海洋沉积物中硝化和反硝化过程研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
硝化和反硝化过程是氮循环的中心环节。水生态环境中氮的转化受诸多因素的制约,了解这些控制要素的作用机理,对预防和消除水体富营养化或缓解初级生产的氮限制有重要意义。综述了硝化和反硝化的研究现状,着重介绍了硝化-反硝化影响因素及测量方法的研究进展,并预测了进一步研究重点。 相似文献
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冬季九龙江河口表层水体N_2O分布特征及海气通量的初步研究 总被引：1，自引：0，他引：1
氧化亚氮（N2O）因其强温室效应和潜在的臭氧破坏作用备受关注.大量研究显示河口区域,特别是人为氮源输入影响严重的区域是N2O的重要源区.随着氮肥施用量的快速增加,中国大陆河口区域对全球N2O收支势必有较大的贡献.本文研究了2009年冬季九龙江口表层水N2O浓度的分布特征及其影响因素,并评估了其海气通量.研究结果显示,冬季九龙江河口表层水体N2O浓度从盐度低至0.3时的81.7±1.7 nmol/dm3下降至盐度为27.2时的14.1±0.2 nmol/dm3,相应盐度下其饱和度分别为754%和138%;九龙江河口为大气N2O的强源区.与NO3-N、NO2-N、NH4-N等营养盐浓度的分布特征相比较可推测,2009年冬季N2O在九龙江河口的混合过程中呈不保守状态,部分N2O可能通过海气混合过程从水体迁移出.N2O的海气通量呈由高盐处向低盐处递增的趋势,变化范围在3~94μmol/（m2.d）之间. 相似文献
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本文对镍基合金中Si在弱氧化环境下表面氧化成膜特性进行了研究。利用XRD、SEM、EDS等检测手段对试样进行了检测分析,结果发现:合金表面氧化膜的形成动力学对镍基合金的Si含量非常敏感。当合金元素Si的含量较高时,由于连续的非晶SiO2膜在表层氧化铬与奥氏体基体之间的富集阻碍了Cr离子的向外扩散,导致在奥氏体区之上形成了较薄的氧化铬膜;共晶组织区域由于不会形成连续的SiO2非晶膜,仍然可以作为Cr离子的快速扩散通道,使得在该组织区域形成大量的脊状氧化物。奥氏体组织之上的氧化膜厚度与基体的Si含量成反比。 相似文献
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湿地生态系统是影响气候变化的活性气体的重要“源”或“汇”,随着人类活动的增加和气候变化的加剧,湿地生态系统活性气体对全球气候变化的影响越来越受到关注。已开展的研究主要集中于二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)和二甲基硫(DMS)等活性气体。本文综述了湿地生态系统CO2、CH4、N2O和DMS的交换通量、时空变化特征以及影响因素。然而,目前对湿地生态系统活性气体的研究还不够系统和深入,对不同类型湿地的活性气体的源汇格局,碳氮硫的耦合作用机制、人类活动和环境压迫的影响等开展系统地研究,才能定量评价其对全球气候变化的贡献,并阐明变化趋势。 相似文献
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胶州湾及周边海域大气和海水中N_2O和CH_4的分布及海气交换通量 总被引：3，自引：0，他引：3
分别于2006年8月,12月和2007年4月,10月采集胶州湾及周边海域大气和海水样品,对氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)浓度进行了测定,并设置1个连续站进行24 h连续观测.结果表明:大气中N2O春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(3.17±0.03)×10-7,(3.24±0.15)×10-7,(3.19±0.02)×10-7和(3.08±0.25)×10-7;大气中CH4春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(1.89±0.04)×10-6,(1.79±0.04)×10-6,(2.09±0.21)×10-6和(2.01±0.09)×10-6.胶州湾表、底层海水中N2O和CH4的浓度和饱和度表现出明显的季节变化,其中N2O浓度和饱和度冬季最高,春、秋季次之,夏季最低;CH4浓度和饱和度夏季最高,冬季最低.利用Liss and Merlivat(1986)公式和Wanninkhof(1992)公式估算出胶州湾海域N2O的年平均海-气交换通量分别为(11.16±14.15)和(22.42±27.56)μmol m-2·d-1;CH4分别为(7.75±6.19)和(17.76±14.84)μmol m-2·d-1.胶州湾大部分海域表层海水中N2O和CH4呈过饱和状态,是大气中N2O和CH4的净源. 相似文献
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Nitrous oxide （N2O） distribution patterns in the Bering Sea basin （BSB） and Indian Sector of the Southern Ocean （ISSO） were described and compared. In both sites, the waters were divided into four layers： surface layer, subsurface layer, N2O maximum layer, and deep water. Simulations were made to find out the most important factors that regulate the N2O distribution patterns in different layers of both sites. The results showed that in the surface water, N2O was more understaturated in the ISSO than the BSB. This phenom- enon in the surface water of ISSO may result from ice melt water intrusion and northeastward transport of the Antarctic surface water. Results of the rough estimation of air-sea fluxes during the expedition were （-0.34±0.07）-（-0.64±0.13） μmol/（m2·d） and （-1.47±0.42）-（-1.77±0.51） μmol/（m-2·d） for the BSB and the ISSO, respectively. Strongly stratified surface layer and temperature minimum layer restricted exchange across the thermocline. The N2O maximum existed in higher concentration and deeper in the BSB than the ISSO, but their contribution to the upper layer by eddy diffusions was negligible. In deep waters, a concentration difference of 5 nmol/L N2O between these two sites was found, which suggested that N2O production occurred during thermohaline circulation. N2O may be a useful tracer to study important large-scale hydrographic processes. 相似文献
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Zixuan Li Chao Xu Minfang Zheng Mengya Chen Yusheng Qiu Hantao Zhou Min Chen Run Zhang 《海洋学报(英文版)》2023,42(1):1-11
The dual isotopes(N and O) of nitrate were measured using a denitrifier bacterial method in the western South China Sea(WSCS) during September 2015 to elucidate key information during N transformation in the lower euphotic zone(LEZ)-upper mesopelagic zone(UMZ,down to 500 m in this study) continuum,which is a vital sub-environment for marine N cycle and sequestration of atmospheric CO2 as well.The N isotopic composition(δ15N) of nitrate generally decreased from 500 m toward ... 相似文献
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The dual isotopes of deep nitrate as a constraint on the cycle and budget of oceanic fixed nitrogen 总被引：1，自引：0，他引：1
Daniel M. Sigman Peter J. DiFiore Mathis P. Hain Curtis Deutsch Yi Wang David M. Karl Angela N. Knapp Moritz F. Lehmann Silvio Pantoja 《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》2009,56(9):1419-1439
We compare the output of an 18-box geochemical model of the ocean with measurements to investigate the controls on both the mean values and variation of nitrate δ15N and δ18O in the ocean interior. The δ18O of nitrate is our focus because it has been explored less in previous work. Denitrification raises the δ15N and δ18O of mean ocean nitrate by equal amounts above their input values for N2 fixation (for δ15N) and nitrification (for δ18O), generating parallel gradients in the δ15N and δ18O of deep ocean nitrate. Partial nitrate assimilation in the photic zone also causes equivalent increases in the δ15N and δ18O of the residual nitrate that can be transported into the interior. However, the regeneration and nitrification of sinking N can be said to decouple the N and O isotopes of deep ocean nitrate, especially when the sinking N is produced in a low latitude region, where nitrate consumption is effectively complete. The δ15N of the regenerated nitrate is equivalent to that originally consumed, whereas the regeneration replaces nitrate previously elevated in δ18O due to denitrification or nitrate assimilation with nitrate having the δ18O of nitrification. This lowers the δ18O of mean ocean nitrate and weakens nitrate δ18O gradients in the interior relative to those in δ15N. This decoupling is characterized and quantified in the box model, and agreement with data shows its clear importance in the real ocean. At the same time, the model appears to generate overly strong gradients in both δ18O and δ15N within the ocean interior and a mean ocean nitrate δ18O that is higher than measured. This may be due to, in the model, too strong an impact of partial nitrate assimilation in the Southern Ocean on the δ15N and δ18O of preformed nitrate and/or too little cycling of intermediate-depth nitrate through the low latitude photic zone. 相似文献
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2008年4月在三亚河设置24h观测连续站,10月在三亚湾设置13个采样站,同时采集大气、表层和底层海水样品,运用静态顶空气相色谱法对海水中溶存N2O的浓度进行了测定。结果表明,三亚湾海水中溶存N2O的浓度范围为7.57—15.04nmol/L,饱和度范围为101.8%—202.2%,均处于过饱和状态,明显受到三亚河水人为污染的影响;三亚河N2O浓度日变化范围在12.7—17.6nmol/L,饱和度范围在170.9%—236.9%,全天也均处于高度过饱和状态,表明三亚河和三亚湾都是大气N2O的源。对三亚河和三亚湾N2O浓度与盐度,营养盐的关系进行相关分析可得,其与盐度之间的关系为负相关,与硝酸盐,亚硝酸盐,氨盐的关系为正相关。此外还利用Liss提出的双层模型计算了三亚河和三亚湾的N2O海-气交换通量,分别为5.71—11.63μmol/(m2·d)、0.33—8.26μmol/(m2·d),表明三亚河与三亚湾水体中N2O的过饱和现象主要来源于城市污水的影响。 相似文献
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采用来自大洋环流模式ECCO2 (the estimating the circulation and climate of the ocean, phase II project)的再分析数据对1992—2019年北太平洋副热带西部模态水(subtropical mode water, STMW)的年代际变化特征及机制进行了分析。结果表明:STMW形成体积具有显著的年代际变化,于1992—1997年、2000—2005年和2011—2017年期间为正异常,而于1998—1999年和2006—2010年期间为负异常,由晚冬生成区混合层体积的年代际变化引起。STMW形成厚度和面积均呈现类似的年代际变化。合成分析表明, STMW形成体积正异常期间,黑潮延伸体上游南侧STMW生成区,海表涡动能相对负异常期间减小,同时预先层结相对负异常期间减弱,并伴随着海表高度异常。通过混合层收支分析发现,混合层形成体积年代际变化与海洋预先层结调控的混合层底卷吸作用变化同步且大小相当,而与海气形成率变化无关。增强(减弱)的海洋预先层结通过调控STMW形成区冬季混合层底卷吸过程,阻碍(促进)冬季混合层加深,最终使得STMW形成体积减少(增加)。进一步分析表明, STMW形成体积年代际变化受与太平洋年代际涛动相关的风应力旋度异常的远场调控。 相似文献
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海洋中生源活性气体的来源与迁移转化 总被引：1，自引：1，他引：0
海洋生源活性气体主要包括二甲基硫（DMS）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、一氧化碳（CO）、挥发性卤代烃（VHCs）和非甲烷烃（NMHCs）等。它们通过海-气交换进入大气，不仅在全球碳、氮和硫循环中发挥关键作用，而且会直接或间接地对环境和气候变化产生重要影响。海洋释放的活性气体一类属于温室效应气体（CH4、N2O、VHCs和CO等），另一类会在大气中发生化学反应，控制着大气氧化平衡和臭氧浓度（VHCs和NMHCs）。而DMS属于负温室效应气体，其在大气中被快速氧化形成硫酸盐气溶胶，进而对云的形成和辐射强迫产生重要影响。本文综述了国内外海洋生源活性气体的研究现状，着重介绍了DMS、CH4和N2O的来源、迁移转化、海-气通量及其影响机制，并指明了该领域存在的科学问题及今后的研究方向。 相似文献