珠江口水體和沉積物中氮的賦存形態(tài)及其時(shí)空分布格局.pdf

1、近三十年來(lái)，珠江流域大量的活性氮(Nr)通過(guò)河流排放至珠江口(PRE)水域，導(dǎo)致珠江口水體富營(yíng)養(yǎng)化水平日益加重，引發(fā)赤潮等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。珠江口海域作為連接珠江水系與南海海洋水體間的生態(tài)交錯(cuò)區(qū)，在去除活性氮和維持區(qū)域氮循環(huán)平衡的過(guò)程中起著重要的作用。
　　本論文通過(guò)兩個(gè)航次對(duì)PRE水體與沉積物樣品進(jìn)行采集，測(cè)定水體溶解態(tài)無(wú)機(jī)氮(DIN)，表層沉積物間隙水(DIN)，沉積物中總氮(Ntot)、可交換態(tài)氮(Nex)、固定態(tài)銨(Nf

2、ix)和有機(jī)氮(Norg)等不同形態(tài)氮的含量，同時(shí)結(jié)合氧化還原電位、溫鹽深等環(huán)境參數(shù)的分析，對(duì)珠江口水體-沉積物氮的形態(tài)與分布進(jìn)行了探究。研究取得的主要研究結(jié)果如下：
　　(1)以圓底旋蓋2.0 mL離心管為反應(yīng)容器，通過(guò)加入Griess試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，然后采用酶標(biāo)儀對(duì)生成的有色物質(zhì)進(jìn)行吸光值測(cè)定，發(fā)展了一種小體系連續(xù)快速測(cè)定水體溶解性銨鹽的方法。此方法空白吸光值低，標(biāo)準(zhǔn)曲線在0~32μmol·L-1濃度范圍內(nèi)線性良好(R2>0

3、.99)，可批量連續(xù)測(cè)定樣品。對(duì)環(huán)境樣品的測(cè)定結(jié)果表明，小體系銨鹽測(cè)定法精確度較高，與《海洋規(guī)范》中標(biāo)準(zhǔn)25.0 mL體系法測(cè)定的數(shù)值的擬合度大于99％，為水體NH+4-N的實(shí)地測(cè)定提供了一種快速有效的新方法。
　　(2)珠江口水體DIN中主要以NO3-N為主，其平均值為63.09μmol/L，NO3-N占DIN比例為51.8%；NH4-N和NO2-N的平均含量分別為11.61μmol/L和47.16μmol/L，分別占水體DIN

4、含量的9.5%和38.7%。不同季節(jié)DIN的時(shí)空分布特征為從珠江上游向珠江口下游逐漸降低，5月份水體DIN含量高于1月份水體DIN含量。
　　(3)對(duì)珠江口表層沉積物及沉積柱的不同形態(tài)氮進(jìn)行了分析測(cè)定，結(jié)果表明：1)珠江口表層沉積物Nex在Ntot中占有很小的比例，為3.42%；其中Nex-NH+4是Nex的主要存在形式；2） Norg為Ntot的主要存在形態(tài)，表層沉積物Norg平均含量占Ntot的82.8%；3)各站位Nex-N

5、H+4垂向分布特征不一。在受人為環(huán)境影響大且微生物種群豐富的珠江上游水域，Nex-NH+4含量在上層隨深度增加而增大，在中層反之，最終向底部逐漸積累；而在近海區(qū)域，Nex-NH+4含量總體處于較低的水平；4）珠江口沉積物中 Ntot的平均含量為916.47mg·kg-1。內(nèi)航道站點(diǎn)PRE-1的Ntot分布在剖面呈現(xiàn)明顯的分段特征：在上層0-20cm處，垂直分布表現(xiàn)為隨深度逐漸增加；在20-40cm段平均含量較低；40cm以下Ntot含量

6、隨著深度的增加持續(xù)積累到最大，最大值為1899.3mg·kg-1。而其他4個(gè)站位Ntot含量呈現(xiàn)為隨深度增加而逐漸減小的分布特征。Norg垂向分布特征和總氮垂向分布特征保持一致。5）存在于礦物晶格中的Nfix在垂直方向上含量變化不顯著，基本維持在140 mg·kg-1的水平。
　　(4)珠江口水體受人為污染程度較大，DIN含量保持在100μmol·L-1以上，而表層沉積物間隙水中無(wú)機(jī)氮濃度在17~30μmol·L-1范圍內(nèi)，因此珠

7、江口沉積物主要是河口水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“氮匯”，水體中的氮素通過(guò)沉積進(jìn)入沉積物，在沉積物中通過(guò)高效的微生物代謝作用，將各種形態(tài)的氮素轉(zhuǎn)化為N2排入大氣中，減少了河流向近海的氮排放。珠江口沉積物短期內(nèi)難以釋放大量的營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入珠江口水體內(nèi)，引發(fā)“內(nèi)源氮”污染的可能性小。
　　綜合研究結(jié)果表明，珠江口生態(tài)環(huán)境受人類活動(dòng)影響較大，水體活性氮水平較高，但是活躍的沉積物微生物氮匯過(guò)程可將輸入到河口水域大部分的 Nr轉(zhuǎn)化為 N2輸出河口系統(tǒng)。因此，