海洋环境中的厌氧铵氧化研究进展

海洋环境中的厌氧铵氧化过程作为实现固定态氮从海洋生态系统中移除的一个新途径,广泛地存在于各种海洋环境中,包括永久性缺氧水体、沉积物、海冰甚至海底热液,是海洋氮循环过程中一个非常重要的环节。开展海洋环境中厌氧铵氧化过程的研究可以更好地量化海洋氮循环过程中的收支,而这一收支在很大程度上影响着全球的气候变化。介绍了海洋环境中厌氧铵氧化过程研究历史,并分别讨论了在大洋缺氧水体和沉积物中厌氧铵氧化速率的分布情况,同时还总结了海洋环境因子如温度、氧气、硫化氢、NO3-/NO2-、NH4+以及有机物等对厌氧铵氧化的影响。最后探讨了该领域研究中所存在的问题并指出了亟待开展的工作:特定大洋缺氧水体中厌氧铵氧化与反硝化的争议以及近岸缺氧水体中厌氧铵氧化的研究;陆架及深海大洋沉积物中厌氧铵氧化的深入研究;对于全球海洋氮循环收支的重新评估。     

新疆准噶尔盆地独山子泥火山天然气地球化学特征

独山子泥火山位于新疆准噶尔盆地南缘, 地处北天山山前坳陷带的独山子背斜轴部。本文通过分析独山子泥火山喷出天然气组分及其碳同位素研究, 对天然气的来源进行了判识。3个天然气样中δ¹³C₁值均在–41‰左右, C₁/(C₂+C₃)<20, 为热成因气; δ¹³C_(C2-C1)在15‰左右, iC₄/nC₄和C₂/C₃值均较高, 说明天然气曾遭受了厌氧微生物降解作用; 其中两个喷口的天然气δ¹³C_CO2值超过+10‰, 说明天然气在受微生物降解后发生CO₂还原作用二次生成甲烷, 而另外一个喷口δ¹³C_CO2值无正异常, 未发生CO₂还原作用。不同喷口相同成因天然气在储藏或运移过程中发生不同的改造作用, 说明泥火山不同喷口对应不同的天然气运移通道或储藏条件。     

海底泥火山的甲烷迁移与转化及其对海洋碳输入的影响

海底通过泥火山释放的富甲烷流体是海洋甚至大气重要的碳源之一,对该系统内甲烷迁移与转化过程开展研究,有助于精确估算其碳排放总量。系统调研了国内外文献,认识到泥火山的碳排放具有强烈的时、空变化特征。在时间上,甲烷的排放主要发生在泥火山的喷发期和平静期,而在其消亡之后只出现微量的渗漏;在空间上,一个单独的泥火山中心、翼部和外缘分别发育强甲烷气泡泄漏、中等强度富甲烷和溶解无机碳(DIC)的流体泄漏以及大面积的DIC微渗漏;甲烷厌氧氧化和碳酸盐岩沉淀作用在翼部最强,对碳排放的拦截最有效,而在中心和外缘均较慢。全球陆坡和深水盆地沉积物通过泥火山向上释放的深部来源的甲烷通量为0.02 Pg C·a-1,这些碳可能引发海水缺氧、酸化和影响海-气交换通量,从而在千年尺度甚至更短时间内影响海洋吸收大气二氧化碳的能力。将来需要进一步对海底泥火山的发育数目和喷发周期进行统计,对不同类型的泥火山开展精细调查,以准确评估沉积物中自下而上的碳排放对海洋碳循环的影响,完善全球碳循环模式。     

海洋沉积物孔隙水硫酸盐的硫、氧同位素组成及其对硫生物地球化学过程的指示

海洋沉积物中由微生物硫酸盐还原作用(MSR)驱动的碳、硫耦合作用及甲烷消耗，是影响全球碳、硫循环和气候变化的关键生物地球化学过程。准确认识微生物硫酸盐还原代谢过程及其环境影响因子，是探究MSR驱动的碳、硫循环及生态环境效应的重要基础。沉积物孔隙水中硫酸盐的硫、氧同位素组成是揭示MSR过程及其驱动的硫循环的重要方法。本文从细胞内代谢途径和胞外硫循环过程角度，厘清影响孔隙水硫酸盐硫、氧同位素组成的硫的生物地球化学过程，阐述其在示踪有机质驱动和甲烷驱动的硫酸盐还原过程类型及“隐秘”硫循环的意义，为探究微生物硫酸盐还原作用在地球表层环境演化中的作用提供新启示。     

湛江湾沉积物中反硝化和厌氧氨氧化细菌的丰度、多样性及分布特征

采用实时荧光定量PCR、高通量测序等方法对湛江湾沉积物中四个月份的反硝化细菌与厌氧氨氧化细菌的多样性和丰度进行了分析。结果表明:湛江湾沉积物中反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌丰度在四个月份的变化和空间分布趋势为:nirS型反硝化细菌在二月份最高,四月份最低,且其平均丰度有从湛江湾湾内向湾口附近呈现先升高再降低的趋势;nirK型反硝化细菌丰度在九月份最高,十一月份最低;nosZ型反硝化细菌在四月份最高,其余月份变化不大;厌氧氨氧化细菌丰度在九月份最高,二月份最低。通过相关性分析结果表明,亚硝酸盐、铵盐等共同调控着湛江湾沉积物中反硝化和厌氧氨氧化细菌丰度变化。系统发育分析表明:湛江湾中存在着一些广泛分布的反硝化细菌,但也生活着一些新奇的nirK型和nosZ型反硝化细菌。对于厌氧氨氧化细菌而言,其主要属于浮霉菌门及Candidatus Scalindua属,具有较高的耐盐性,另外湛江湾海区的厌氧氨氧化细菌也生活着一类在其他地方没有的新分支。典范对应分析分析结果表明:硝酸盐显著影响湛江湾反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的群落结构。湛江湾沉积物中反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌存在特殊的竞争与共存的关系,且由亚硝...