深圳再生水补水河流溶解N2O空间分布和产生机制

为了探究在再生水回补城市河流的条件下河流N2O的微生物产生过程及其空间变化特征,以深圳市西乡河为研究对象,分析了河水中c(溶解性N2O)、c(NH^+4-N)、c(NO^-3-N)、δ^15N^(bulk)-N2O、δ^18O-N2O、同位素异位体位嗜值(site preference,SP)及其他环境因子,并基于端元混合模型和同位素分馏模型定量计算硝化和反硝化作用对河水中N2O贡献百分比.结果表明:①随着流速降低,西乡河河水从上游的好氧环境逐渐发育成中下游的厌氧环境.②再生水进入西乡河后河水c(溶解性N2O)从1.36μmol/L沿程降至0.19μmol/L;相关性分析表明,影响c(溶解性N2O)的主要因素为ρ(DO)(R^2=0.800,P<0.01)和c(CH4)(R^2=-0.736,P<0.01).③硝化和反硝化作用对河水中N2O贡献率分别为14.36%~80.53%和19.47%~85.64%;N2O的来源在好氧河段中以硝化作用为主,在厌氧河段则以反硝化作用为主;N2O还原成N2的比例与ρ(DO)具有显著负相关关系(R^2=-0.782,P<0.01).研究显示,再生水回补城市河流引入了较高质量浓度的N2O和NO^-3-N,而河道的厌氧环境促进河水中N2O还原成N2,下游河流成为N2O的汇.

贵州百花湖分层晚期有机质降解过程与溶解N_2O循环

百花湖是一个具有季节性分层的富营养小型湖泊 ,在秋季湖水倒转期经常发生水质恶化事件 ,碳氮循环出现异常。文章研究特选择在秋初 ,湖泊分层开始消失时 ,测定了湖水中不同深度的N2 O ,CH4,CO2 ,有机和无机碳同位素以及其他化学参数变化。结果发现 :采样时百花湖在约 6m和 16m深度附近出现了两个温度不连续层 (SDL和PDL) ,并影响到有机颗粒的沉降和分解。相对而言 ,有较多的有机质在这两个层内发生降解 ,但降解的途径有所不同 ,上部主要是有氧降解 ,下部则主要是无氧降解过程。N2 O的产生和消耗与有机质的降解过程完全对应 :PDL层以上 ,ΔN2 O与AOU的线性关系反映了N2 O主要形成于硝化作用 ;PDL层以下反硝化作用导致N2 O严重不饱和 ;PDL内位于硝化作用和反硝化作用过渡带的N2 O峰 ,显然是硝化与反硝化联合作用的结果。PDL层内较大的CH4浓度变化梯度 ,说明嗜甲烷细菌可能通过氧化NH+ 4 贡献了部分N2 O。百花湖秋、冬季表层湖水N2 O都是过饱和的 ,都是大气N2 O的源 ,依据分子扩散模型计算湖泊N2 O的释放通量在 12～ 14 μmol/m·day之间 ,秋、冬季没有明显的差别。秋季底层湖水的反硝化作用是湖泊N2 O的汇 ,其消耗通量与表层的释放通量基本相当。

N_2:Ar法直接测定淹水环境反硝化产物N_2的产生速率

反硝化是活性氮变为惰性氮返回大气的最主要过程,对于控制生态系统氮平衡至关重要,然而反硝化速率的测定,特别是淹水环境的反硝化速率测定一直是一个难题。为深入研究淹水环境反硝化过程及机理,建立了可以模拟原位淹水环境的培养装置,结合可以精确测定水体N2∶A(r物质的量比)的膜进样质谱仪(MIMS),实现了直接对原状沉积物反硝化速率的精确测定。实验结果表明,MIMS在长时间(10h)连续测定情况下仍能保持良好的信号稳定性,水温12℃和30℃标样的N2∶Ar变异系数(CV)分别为0.26%和0.08%。整个实验体系(培养装置结合MIMS)重复性较好,测得不同NO-3-N浓度处理的3个平行沉积物柱样反硝化速率的CV<9.05%;培养实验所取平行水样标准偏差(SD)<0.1μmol·L-1,远小于培养期内N2浓度的实际增加量(4.5μmol·L-1),说明该系统可以满足对淹水环境反硝化速率的测定要求。应用该方法得到的沉积物反硝化速率与NO-3-N浓度关系符合米氏方程(R2=0.9992,P<0.0001);该方法和NO-3-N消失法测定的结果具有显著的线性关系(R2=0.9998,P<0.0001)。表明通过该实验体系所建立的N2∶Ar法在今后深入开展水体氮循环研究中具有良好的应用前景。

N2：Ar法直接测定水体反硝化产物溶解N_2

为了深入开展水体反硝化过程及机理研究,利用HIDEN公司生产的HPR40溶解气体质谱分析仪,通过仪器配置和条件摸索,建立了基于N2:Ar原理直接测定水体反硝化产物溶解N2的分析方法,并总结了采样技术要点.实验结果表明,膜进样质谱仪(MIMS)在长时间(10h)连续测定情况下仍能保持良好的信号稳定性,盐度为0和2%的标样的N2/Ar(物质的量比)变异系数(CV)分别0.53%和0.17%;在最佳实验条件下(恒温槽温度设为18～25℃,磁搅拌气液平衡52h,仪器信号平稳),15d内绘制了5条校准工作曲线,其斜率的相对标准偏差为3.03%,说明该方法的重复性较好;平行水样的标准偏差小于2μmol·L-1.将N2:Ar法应用于福建省九龙江表层水样的连续观测,可观察到明显的反硝化过程,表明所建立的N2:Ar法在今后各种水体反硝化过程和机理研究中具有良好的应用前景.

春季大潮日闽江河口沼泽土壤间隙水中的溶解性N_2O含量

于2010年4月大潮日（14-15日）,连续24 h采样,测定闽江河口潮汐沼泽土壤间隙水中的N2O含量,同时测定了土壤间隙水中的营养盐含量和水温等。土壤间隙水中的N2O摩尔质量浓度日变化范围为14.65-16.42μmol/L,平均值为（15.25±0.09）μmol/L,且白天高、夜晚低,但差异不显著;在涨潮阶段,土壤间隙水中的N2O含量较高,表明潮汐水会增加土壤间隙水中的N2O含量;土壤间隙水中的N2O含量与土壤温度、电导率显著负相关（n=25,p〈0.05）,与间隙水中的NH4＋—N、NO3-—N含量显著正相关（n=25,p〈0.01）。春季大潮日闽江河口潮汐沼泽土壤间隙水中的溶解性N2O含量日变化受土壤温度、盐度、间隙水中的营养盐含量和潮汐的综合影响。