基于苔藓氮含量和氮同位素的太白山大气氮沉降研究

利用石生苔藓氮含量和氮同位素研究太白山地区大气氮沉降量及来源。对太白山不同海拔高度上石生苔藓样品氮含量(ω(TN))和氮同位素值(δ15N)进行分析,并对南北坡数据进行比较。南坡苔藓ω(TN)与海拔高度(Laltitude)的关系为ω(TN)=5.23-3.00×10-4Laltitude(R2=0.05),北坡为ω(TN)=3.48-3.00×10-4Laltitude(R2=0.14);南北坡苔藓ω(TN)随海拔高度变化规律不明显;根据前人经验估算出南坡大气氮沉降量最大值和最小值分别为122.11、48.07kg/(hm2·a),平均值为70.57 kg/(hm2·a);北坡大气氮沉降量最大值和最小值分别为61.66、21.72 kg/(hm2·a),平均值为39.03 kg/(hm2·a);南坡苔藓δ15N主要集中在-6‰~-2‰,北坡苔藓δ15N主要集中在-5‰~-1‰,太白山地区主要氮源为农业或土壤氮的自然释放。     

氮沉降显著降低植物氮同位素组成

过去几十年,中国的氮排放和氮沉降显著增加,对陆地生态系统的氮循环产生了深刻影响,氮同位素可以用来示踪生态系统氮循环的变化。之前的研究认为氮沉降导致了植物δ15N的降低。但是前人的研究都没有考虑到不同地区气候因子的差异对植物氮同位素的影响,因此前人的这一结论还需进一步验证。百望山、东灵山和贡嘎山分别地处北京市内、北京市与河北交界处和青藏高原东部,这三个地区氮沉降水平有显著差别,气候条件也存在明显的不同。本研究对三个地区的大量植物进行了氮含量和同位素的测定。结果显示:百望山、东灵山和贡嘎山所有植物的平均氮含量分别是2.350%±0.11%、2.531%±0.07%和2.484%±0.06%,三个地区氮含量不存在显著差异。百望山、东灵山和贡嘎山所有植物的平均氮同位素值分别为-4.069‰±0.20‰、-0.873‰±0.25‰和-1.185‰±0.12‰,百望山δ15N较东灵山与贡嘎山明显偏负,但是东灵山和贡嘎山之间没有显著差异。为了去除气候因子对同位素的影响,本研究以百望山的年均温度和年均降雨量为基点,对东灵山和贡嘎山的植物δ15N进行温度和降雨校正。去除温度和降雨对同位素的影响后,东灵山和贡嘎山所有植物的平均氮同位素值分别变成了1.012‰±0.25‰和2.389‰±0.15‰。贡嘎山最高,百望山最低,并且三个地点之间存在显著δ15N差异。另外,本研究还对三个地区同一生活型植物的氮同位素和氮含量进行了比较,也得到了相似的结果。因此,我们的研究充分表明,大气氮沉降增加显著降低了植物的δ15N。     

现代湖泊沉积有机氮同位素与废水氮输入演化

湖泊沉积有机氮同位素组成与有机质的来源有关。沉积有机氮降解过程中一般不发生氮同位素分图1红枫湖现代沉积物有机氮同位素组成变化Ｆｉｇ.1Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆδ15ＮｏｒｇｗｉｔｈｄｅｐｔｈｓｉｎａｍｏｄｅｒｎｓｅｄｉｍｅｎｔｃｏｒｅｏｆＨｏｎｇｆｅｎｇＬａｋｅ.馏,降解前后有机质氮同位素组成基本相同。由于现代湖泊陆源有机质输入稳定,因此沉积有机氮同位素组成主要取决于水生有机质(水生生物)。而水生生物的氮同位素组成又取决于其同化吸收的ＤＩＮ的氮同位素组成和同化吸收率。受人类活动的影响,湖泊外源ＤＩＮ输入发生了较大的变化,其结果反映在湖泊水体ＤＩＮ负荷和^δ15Ｎ值的变化。随     

石生苔藓组织氮含量和氮同位素指示贵阳地区大气氮沉降与迁移的研究

利用苔藓组织氮含量和氮稳定同位素研究了贵阳市大气氮沉降的来源、沉降和迁移。结果表明,贵阳地区苔藓氮含量的变化特征很好地指示了区内大气氮沉降的空间变化。贵阳市区苔藓氮同位素与郊区或农村地区差异明显,区内城市与农村有不同的氮源。苔藓氮同位素从市区往外逐渐偏正(-8.87‰~-2.48‰),说明来自市区的铵在逐渐减少,而来自农村的铵的贡献逐渐增加。贵阳地区从市区往外苔藓氮含量随距离指数降低(y=1.5e-0.13x+1.26),而氮同位素随距离对数升高[y=2.54ln(x)-12.227],揭示了源自市区的大气铵(NHx)向周边的扩散迁移呈指数降低的变化规律。运用极限法求解苔藓氮含量和氮同位素组成随距离变化的函数,发现市区铵沉降的影响范围小于41 km,在17.2 km以外的地区,市区铵沉降低于背景农业铵沉降值。     

硝酸盐氮氧同位素在海洋氮循环中的应用进展

海洋中硝酸盐的来源及生物地球化学作用是氮循环研究的重要内容。为更好地认识海洋中氮的循环,确定海洋中硝酸盐的来源以及研究氮的生物地球化学作用显得尤为重要。由于不同来源的硝酸盐往往具有不同的氮、氧同位素,并且硝酸盐的生物地球化学作用信息也会反映在氮、氧同位素上。因此,近十年来,利用氮、氧同位素方法研究海洋硝酸盐问题正日益受到国内外研究人员的重视。本文综述了海水硝酸盐N、O同位素分析方法的研究进展,以及用硝酸盐中N、O同位素来研究海洋硝酸盐的不同来源和示踪其地球化学过程这两方面的研究进展,并指出研究中的不足,最后对我国海洋硝酸盐研究现状进行了讨论并提出符合我国国情的研究方向。     

贵阳雨水无机氮沉降的氮、氧同位素特征

雨水中氮沉降主要以铵盐(NH+4)和硝酸盐(NO-3)形式存在,这与地表生态氮循环和酸雨等环境问题直接相连.我们测定了贵阳地区雨水中的NH+4和NO-3的氮氧同位素值,讨论了氮素形态分布及其同位素组成特征,探讨了雨水中溶解无机氮的成因.雨水中的NH+4和NO-3平均值分别为0.81和o.51mg N/L;铵盐的δ15N平均值为-4.7‰,较硝酸盐的δ15N平均值负,雨水中硝酸盐δ18O值为25.2‰～40.1‰,平均值为34.2±4.3‰,季节性差别不显著.     

运用氮、氧同位素技术判别常州地区地下水氮污染源

本文运用氮、氧同位素技术对常州地区地下水氮的污染来源进行了研究.结果表明：潜水和微承压水中NO3-含量高,平均含量为38.32 mg/L,δ^15N为4.818‰～32.834‰,δ^18O为12.502‰～20.757‰,反映了多数潜水和微承压水受到了厩肥和污水的污染;中深层承压水（第1承压水、第2承压水、第3承压水）中NO3^-含量低,NO3^-平均含量为0.52 mg/L,未受到氮污染,δ^15N为2.163‰～6.208‰,δ^18O为17.051‰～23.201‰,NO3^-应主要来源于早期形成时的大气降水.     

青藏高原冰川氮记录研究进展

近年来,青藏高原冰川持续退缩,显著影响区域气候与生物地球化学循环.作为重要的营养元素,氮在生态系统中的循环备受关注.冰川中含氮化合物的迁移转化是冰冻圈地区氮循环的重要环节.基于青藏高原地区冰川氮记录研究,综述了近年来冰芯氮记录的历史变化,指出不同区域的变化趋势存在差异,认为一定程度上受亚洲地区人类活动排放污染物的影响....     

浅论地下水中的氮污染

近几十年随着工农业生产的发展,农村、城市的地下水都存在着不同程度的氮污染问题,地下水逐渐成为氮元素的"储存库".而含水层对氮的自净能力极为有限,且氮对地下水的污染具有后遗效应[1],使得氮污染对地下水水环境的危害重大.论述地下水中氮的来源,氮污染的危害、途径,影响其迁移的因素及其循环转化机理,并提出防治对策.     

长江氮的输送通量

1997年枯水期(11～12月)和1998年丰水期(8月和10月),对长江流域从金沙江至河口干流和主要支流、湖泊各种形态的氮(N)进行了调查。各种形态N的基本输送模式为,从上游至河口通量逐渐增加,其中以硝酸盐(NO₃-N)、溶解无机氮(DIN)、总溶解氮(TDN)和总氮(TN)最显著,这与它们的稳定程度有关。长江口各种形式N的输出通量大部分是由中、下游贡献的,特别是枯水期。支流和湖泊贡献的N大约占输出通量的一半以上,其中洞庭湖水系贡献最大,鄱阳湖水系次之。长江枯、丰期三态无机N的输送和输出通量中,NO₃ N占绝大部分。各种形式的溶解N输送和输出通量中,DIN是主要的。在所有形式的N中,溶解形式的N占绝大部分。长江枯、丰期干、支流各种形式N通量和长江口各种形式N的输出通量主要受径流量所控制,与人类活动密切相关。并提出了长江各种形式N的输送方程式。     

石墨消解仪-自动定氮法测定植物果实中的全氮

通过测定植物果实中的氮元素含量,能够掌握植物生长状况,为提高优质果实的产量提供重要信息。目前分析测试植物果实中全氮的方法为传统凯氏定氮法,主要步骤为消解、蒸馏和滴定,消解时间约90min,蒸馏滴定时间约10～20min,分析测定过程较为繁琐,容易产生人为误差,不适于大批量植物果实样品的分析检测。为了缩短植物果实样品全氮的分析测定时间、提高工作效率,避免人为误差以及解决消解过程中样品飞溅和白烟逸出的问题,本文使用石墨消解仪对样品进行消解,加入浓硫酸和催化剂并加盖回流塞,使用全自动定氮仪进行分析测定,消解过程中样品不发生损失,白烟不逸出,消解时间约50min,蒸馏时间约3min,试剂消耗量小,相对误差和相对标准偏差均小于5%。本文建立的方法能够满足实验室快速、准确检测大批量植物样品中全氮的分析需求,已在中国地质调查局地调招标项目和河北省农用地土壤污染状况详查项目中得到了应用。     

河流可溶性有机氮研究进展

河流DON不但记录了流域侵蚀的过程,还记录着DON的生物地球化学信息,河流可溶性有机氮其流动是流域生态系统氮循环的重要组成部分。本文综述了河流可溶性有机氮的性质、来源、环境效应、时空变化以及同位素技术应用的最新研究进展,并指出今后河流DON的研究方向。     

硝酸盐氮氧稳定同位素分馏过程记录的海洋氮循环研究进展

海洋生态系统中的氮素生物地球化学循环主要是由微生物的代谢过程来驱动的,包括氮固定、氮同化、硝化以及反硝化和厌氧氨氧化过程,这些过程都伴随着不同程度的氮氧同位素的分馏,直接影响着海洋硝酸盐中的氮氧稳定同位素组成.因此,通过检测海洋硝酸盐中的氮氧稳定同位素信号,就可以捕捉到海洋中发生的具体氮素循环过程.细菌反硝化法是这一研究最有力的手段,通过细菌的作用把硝酸盐中记录的氮氧稳定同位素信号转化到N2O中,再通过痕量N2O的同位素质谱测定和分析,准确地反映海洋中发生的氮素转化过程.硝酸盐氮氧稳定同位素分馏过程为深入理解海洋氮循环提供了一个重要的工具,有力推动了海洋氮素生物地球化学的研究,在近10年来取得了重要进展.     

容量法测定植物中氮

介绍了容量法测定植物中氮.方法检出限2×10-3,经国家级标准物质检验,结果与标准值相符,精密度RSD(n=8)0.8%～4.4%.     

松针中游离氨基酸浓度和氮同位素对环境氮响应

<正>增加的氮沉降使得一些原先氮缺乏的生态系统有着过多的氮供给。氮饱和会对植物带来一系列的影响,比如矿物的不平衡(必须矿物Mg,K,P相对于N的缺乏;针叶的发黄;菌根数量的减少;抗冻性降低;甚至会导致森林退化和生物多样性减少。在引起某种植物种类数量大量变化之前,植物自身的新陈代谢会对高氮输入做出响应,表现为叶片中氮浓度增加和游离氨基酸的累积。这些新陈代谢的变化可用于指示该植物物种,采样点,或是生态系统是否受到过量氮沉降的影响。     

海洋氮循环中稳定氮同位素变化与地质记录研究进展

海洋氮稳定同位素信号包含了关键的生物地球化学信息,是辨识海洋氮来源、了解海洋氮循环过程的重要途径和手段,该信号通过海洋沉降传递可保存在海洋沉积物中,用以追溯地质历史时期海洋系统中的生物地球化学循环和海洋环境演变。近几十年的研究表明,固氮作用和反硝化作用在海洋氮循环中发挥着关键作用,但海洋环境的时空多变、海洋氮循环过程和物质来源复杂,未来需要结合现代观测、地质记录,综合海洋、生物、地质多个学科,考虑水文环境、地质过程和气候演变等多种因素,才能深刻理解海洋氮循环和气候、环境变化的耦合关系。     

氮同位素技术的应用:土壤有机氮作为地下水硝酸盐污染源的条件分析

在土壤排水良好、氧化的地下水环境中,地下水的氮同位素组成反映了源的特征。当地下水硝酸盐的δ15N值在+4‰～+9‰范围内时,这个值域指示地下水硝酸盐污染源是土壤有机氮或化肥与粪便的混合。通过分析对比前人研究资料,地下水中硝酸盐是否来自土壤有机氮的转化,其前提条件是研究区土壤有机氮是否丰富,特别是包气带中是否积累了大量有机氮转化的NO3-,并以石家庄市地下水硝酸盐污染为例,说明了这种条件分析在氮同位素技术应用时的重要性。通过包气带岩性、有机质和NO3-含量分析、施肥区与未施肥区灌水试验对比,土壤有机氮不是石家庄市地下水NO3-的一个主要污染源。当地下水硝酸盐低浓度时(1991),85.7%的样品NO3-的δ15N值在+6.1‰～+8.4‰范围内,指示污染源主要为化肥与粪便的混合,而当现今的高浓度时,样品硝酸盐的δ15N均值(+9.9‰±4.4‰)大于+8‰和超过半数(65%)样品的δ15N值大于+8‰,指示污染源主要是粪便或含粪便的污水。     

湖南砂矿金刚石中杂质氮的存在形式和孤氮的分布特点

利用顺磁共振、紫外-可见吸收光谱和红外吸收光谱研究了湖南砂矿金刚石中杂质氮的存在形式和孤氮的分布特点。顺磁性氮的主要形式是孤氮心,氮的交换相互作用对和S=1的氮对心。非顺磁性氮的主要形式是双氮的和小片状氮的集合体。孤氮心分布的不均匀性不仅表现在晶体之间,而且体现在一个晶体的内部。氮的交换相互作用对和S=1的氮对心的出现与否和浓度大小的决定因素是晶体的孤氮浓度和孤氮在其中的分布特点。     

利用樟树叶片氮含量和同位素组成初探武汉市大气氮沉降和氮源

为了解武汉市不同城市功能区大气氮沉降的具体特征,对城市交通区、工业区、文教区和市郊交通区、文教区5个功能区的樟树叶片及根际土壤的氮含量和氮同位素组成进行测定,发现城市公路、工厂附近和大学校园的樟树叶片的氮含量明显高于市郊大学校园和公路.城市公路、工厂附近的樟树叶片的氮同位素分别受控于汽车尾气排放的氮氧化物(NOx)、工...     

植物叶片氮同位素(δ15N)指示大气氮沉降的探讨

大气氮沉降的植物监测还未得到重视,尤其是氮同位素(δ15N)示踪技术的研究在国内基本还没有开展。大气中的氮能够被叶片吸收而成为植物生长的氮源使得叶片氮同位素可以用于指示大气氮沉降,但影响因素甚多其可靠性不确定。本文总结了大气氮沉降输入及其被叶片的吸收机制,进而探讨利用叶片氮同位素识别大气氮沉降存在的问题。此外,近年来的研究表明,苔藓氮同位素是指示和评价大气氮沉降的可靠工具,还探讨了苔藓氮同位素指示大气氮沉降的可行性和优势,目的在于促进从氮同位素的角度认识地表植物对大气氮的吸收,为深入开展植物氮同位素指示大气氮沉降的研究提供理论依据。