Determination of experimentally enriched15N in nitrate nitrogen based on an improved method of azo dye formation

A method has been developed for determination of¹⁵N isotope ratio in nitrate nitrogen, which is a major analytical step in tracer experiments for studies of nitrate metabolism in the marine environment. The method is based on diazotization of nitrite with sulfanilic acid following reduction of nitrate to nitrite by a cadmium-copper column. The diazonium compound is then subject to the azo coupling reaction with 2-naphthol, and the azo dye formed is extracted by a solid phase extraction column. The dye eluted from the column is collected, and total nitrogen and¹⁵N content of the dye are determined by mass spectrometry. Sulfanilic acid can also remove preexisting nitrite by heating the sample under acidic conditions before passing through the cadmium-copper reduction column. The average recovery of nitrate nitrogen was 86%. A procedure for reducing the background nitrogen that derives from the analytical operations has been developed; background nitrogen was limited to about 0.25 μg-atomN. The variation in the background nitrogen levels reflects the range of error in¹⁵N determination of nitrate nitrogen by this method. Application of the present method to a¹⁵NO₃ ⁻ isotope dilution experiment for determination of nitrification rate in sea water is demonstrated.     

Studies of Oxidant Production at the Weybourne Atmospheric Observatory in Summer and Winter Conditions

Detailed studies have been made of the behaviour of gases and radicals involved in the production of oxidants at the Weybourne Atmospheric Observatory in both summertime and wintertime conditions. In June 1995 the range of meteorological conditions experienced varied such that ozone destruction was observed in clean northerly air flows reaching Weybourne down the North Sea from the Arctic, and ozone production was observed in varying degrees in air with different loadings of nitrogen oxides and other precursors. The transition point for ozone destruction to ozone production occurred at a nitric oxide concentration of the order of 50 pptv. Plumes of polluted air from various urban areas in the U.K. were experienced in the June campaign at Weybourne. Quantitative studies of ozone production in a plume from the Birmingham conurbation on 18 June 1995 showed that the measurement of ozone production agreed well with calculated production rates from the product of the nitric oxide and peroxy radical concentrations (r2=0.9). In wintertime conditions (October–November 1994) evidence was also found for oxidant production, defined as the sum of O3+NO2. At this time of year the peroxy radical concentrations (RO2) were much lower than observed in the summertime and the nitric oxide (NO) was much higher. There was still sufficient RO2 during the day, however, for a slow accumulation of oxidant. Confirmatory evidence for this comes from the diurnal co-variance of (O3+NO2) with PAN, an excellent tracer of tropospheric photochemistry. The same type of covariance occurs in summer between PAN and ozone. The results obtained in these series of measurements are pertinent to understanding the measures necessary to control production of regional photochemical air pollution, and to the production of ozone throughout the northern hemisphere in winter.     

梵净山九龙池沉积物氮同位素组成与全新世气候演变过程

湖泊沉积物氮同位素(δ¹⁵N)在古环境、古气候变化方面有着指示气候干湿变化的重要作用,但目前学界对于δ¹⁵N记录作为气候代用指标所指示的气候干湿变化特征仍缺乏深入探索。本文以贵州省梵净山九龙池湖泊沉积物为研究对象,分析并探讨δ¹⁵N所记录的梵净山地区气候干湿变化过程与特征,并结合总有机碳(TOC)、总氮(TN)和碳氮比值(C/N)数据进行对比研究,结果表明:(1)由于九龙池湖泊沉积物有机质受流域输入影响,气候湿润时,陆生植物增多,土壤湿度增大,外源输入对湖泊沉积物有机质影响增大,沉积物δ¹⁵N值偏负;气候干旱时,陆生植物减少,土壤湿度降低,外源输入对湖泊沉积物有机质影响减小,沉积物δ¹⁵N值偏正;(2)九龙池湖泊沉积物δ¹⁵N记录很好地揭示了梵净山地区全新世的气候干湿变化过程,即早期(11.5—9.2 ka B.P.)亚洲夏季风增强,气候从干旱期向湿润期转变,中期(9.2—3.0 ka B.P.)亚洲夏季风强盛,气候整体处于湿润期,晚期(3.0—2.2 k...     

太湖梅梁湾沉积物中氮铁硫转化细菌的毫米级垂向分布及对氮磷迁移转化的潜在影响

本研究在太湖梅梁湾采集沉积柱,采用一种自制的毫米级柱状沉积物自动垂向分层切割装置对表层50 mm沉积物进行垂向切割(间隔2 mm),结合高通量测序技术分析沉积物中细菌群落的毫米级垂向分布;同时采用毫米级高分辨透析技术和薄膜扩散梯度技术(DGT)分析溶解态和DGT可获取态铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)、Fe、P的垂向分布特征。结果显示,沉积物中细菌群落与溶解态和DGT可获取态氮铁磷浓度在垂向上呈现显著的异质性。细菌硝酸盐还原主要发生在-16～0 mm沉积物深度,这可能导致了溶解态和DGT可获取态NO₃^--N含量在该沉积物深度的明显减少。细菌铁还原主要分布在-32～-18 mm沉积物深度,细菌硫酸盐还原主要分布在-50～-34 mm的沉积物深度;细菌硫酸盐还原是导致沉积物溶解态和DGT可获取态铁磷浓度从-32 mm随沉积物的深度增加而显著增加的主要原因。本研究加深了对富营养化湖泊沉积物中细菌影响氮磷在垂向上迁移转化的认识。     

基于ELCOM-CAEDYM模型的淀山湖营养物投入响应关系的模拟

针对淀山湖严重富营养化的问题,应用三维水动力-水质耦合模型ELCOM-CAEDYM对淀山湖水质进行了模拟,确定了一套可应用于淀山湖水质模拟的参数,并对模拟结果进行了验证;验证结果显示,ELCOM-CAEDYM耦合模型较好地模拟了常规水质和藻类浓度动态变化,模拟结果的总体变化趋势与实测结果相符合.同时运用该模型对淀山湖营...     

基于分源物理生态耦合模型研究东海表层溶解无机氮对叶绿素季节变化的影响

东海溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)有四个主要外部来源,包括黑潮、台湾海峡、河流径流和大气沉降。为探究它们的共同作用对东海浮游植物时空变化带来的多重影响,利用添加分源模块的物理-生态耦合模型分析了东海表层不同来源DIN支持的浮游植物(以叶绿素a浓度chlorophylla,chla表征)季节变化与空间分布以及它们之间的响应关系,从而评估多源营养盐对东海陆架表层浮游植物的影响。各来源DIN支持的chl a浓度中,黑潮来源和河流径流来源先后占据主导地位,且除了河流径流来源chl a,其余三种来源chl a季节变化均呈双峰结构。不同来源chl a空间分布特征存在季节变化差异,并且各来源chl a在东海陆架不同季节存在不同的主导区域,这与不同来源DIN供给的物理过程,如环流、混合、层化以及温度变化等密切相关。研究不同来源营养盐对东海浮游植物的影响对理解多重压力下东海生态系统变化有重要意义。     

不同氮源、磷源对链状裸甲藻生长与酶活性的影响

为揭示链状裸甲藻(Gymnodinium catenatum)对不同氮源和磷源营养条件的适应机制,通过在不同营养盐浓度和形态条件下对链状裸甲藻进行一次性培养,探究了氮源、磷源对链状裸甲藻生长和酶活性的影响。结果显示,链状裸甲藻可在多种形态氮和磷的条件中生存,其中链状裸甲藻在氮浓度0～800μmol/L范围内对NH₄Cl的亲和性最高,在磷浓度0～32μmol/L范围内对三磷酸腺苷(ATP)的利用能力最低。不同氮形态处理组中,培养初期谷氨酰胺合成酶在NH₄Cl为氮源的条件下活性表达最强;培养中后期,谷氨酰胺合成酶和脲酶在尿素为氮源条件中表达最高,而各处理组中的硝酸还原酶活性均较低,表明链状裸甲藻在低硝酸盐环境中没有竞争优势。不同磷形态处理中,各组碱性磷酸酶活性随培养时间先升高后降低,酸性磷酸酶活性(除ATP处理组外)逐渐降低。ATP为磷源的处理组具有最高的碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活性,其他三个处理组酶活性表达相似。研究发现不同氮源和磷源显著影响链状裸甲藻的生长,藻细胞可通过调节谷氨酰胺合成酶、脲酶、碱性磷酸酶和酸性磷酸酶的活性对不同形态营养盐进行利...     

渤海南部海域沉积物中吸附态无机氮的地球化学特征

用分相浸取的方法对采集于渤海南部海域的29个站位的沉积物样品(表层样站27个,柱状样站2个)中的吸附形式的无机氮(包括NH4-N和NO3-N)和总氮(TN)进行了研究,探讨了它们的地球化学分布特征及其控制因素。研究表明,在表层沉积物中,NH4-N在渤海中央盆地由东北向西南方向递增,在中央区域有两个异常高值区,莱州湾内分布较为均匀,渤海湾南部为一低值区,向北逐渐增大。NO3-N在渤海中央盆地由东西两侧向中央递增,渤海湾和莱州湾内均沿着离岸方向递减。渤海南部表层沉积物中吸附态氯占TN的3．28％,表层沉积物中吸附形式的氮以NO3-N为主,占83．7％;NH4-N主要受有机质含量(OC)、氧化还原环境(Es)、黏土矿物组成的影响;NO3-N主要受水体NO3-N浓度和分布的控制。NH4-N随沉积深度增加而增加,NO3-N随深度增加而减小。TN的分布主要受陆源物质输入及沉积物粒度控制。研究区TN高而OC低且二者相关性较差,间接说明TN中有相当部分是以无机氮(IN)的形式存在,渤海沿岸排入的无机氮在沉积物积聚是造成高TN的重要原因之一。     

柑橘植株冠层氮素和光合色素含量近地遥感估测

柑橘植株营养状况的遥感监测是实现果树轻简高效管理和优质丰产的重要手段,但迄今有关基于低空遥感信息的果树营养诊断研究鲜见报道。本文采用具有490 nm、550 nm、570 nm、671 nm、680 nm、700 nm、720 nm、800 nm、840 nm、900 nm、950 nm等11个波段光谱的八旋翼飞行器(UAV)载多光谱遥感系统,获取距地面100 m高度的哈姆林甜橙植株春季冠层近地遥感信息,对比分析基于多元散射校正(MSC)和标准正态变量(SNV)两种预处理光谱和原始光谱(OS)的偏最小二乘(PLS)、多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)及最小二乘支持向量机(LS-SVM)等4种模型对冠层叶片氮素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量预测精度的影响。结果显示,距地面100 m高度的多光谱信息,通过SNV光谱预处理和MLR建模对冠层叶片氮素、叶绿素a和叶绿素b含量的预测效果均较好,预测集相关系数(Rp)值分别达0.8036、0.8065和0.8107,预测均方根误差(RMSEP)值分别为0.1363、0.0427和0.0243;而在SNV光谱预处理基础上的LS-SVM建模对冠层类胡萝卜素含量预测效果更优,Rp值达到了0.8535,RMSEP值为0.0117。表明利用机载多光谱图像信息可实现对柑橘植株冠层全氮及叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的较好估算,为大规模柑橘园植株冠层营养状况的精准和高效监测提供了一条新途径。     

中国边缘海氮循环过程和源汇格局——以南海为例

边缘海氮循环过程研究是全球海洋氮循环研究的重要组成部分,对全球氮源汇格局有显著影响,进而对全球气候变化产生反馈.人为活动和气候变化又是影响边缘海关键氮循环过程速率的重要因素.南海作为中国和西北太平洋最大的边缘海,是边缘海氮循环研究的理想场所.本文详细总结了南海近岸和海盆区的氮源汇过程及其内循环过程的最新研究进展,结果显...