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珠江口作为珠江流域的入海口,位于华南广东省的最南端,其南面通向南海北部,周围紧邻着经济高度发达、人口稠密的珠江三角洲经济区。珠江口的氮循环受到周边区域的工业、农业、水产养殖和生活污水排放的影响日益严重,富营养化等一系列相关的生态负面效应随之而来。珠江口内部氮元素的迁移转化情况亟待研究了解。 本研究主要专注于珠江口内的水环境中沉积物内各种氮移除过程及其脱氮速率。 本研究采用了目前在脱氮研究领域最先进的同位素配对技术计算模式,此方法用氧化亚氮的氮同位素比值修正了厌氧铵氧化对反硝化速率计算造成的干扰,并且将各反应的氧化亚氮产率以及厌氧铵氧化的氮气产率都考虑进计算中;此种同位素配对计算模式可以在同位素质谱仪测量结果的基础上,对沉积物中硝化、反硝化、耦合硝化反硝化和厌氧铵氧化各自产生的氮气产率和氧化亚氮的产率给出准确的计算结果。 本研究于2013年秋季的11月,沿着珠江口伶仃洋河口湾内主水道的一条断面展开现场采样调查和现场培养。通过5个站点A1、A3、A4、A6和A9的水体、沉积物样品的采集以及同时展开的甲板培养实验,我们定性地确定了主航道断面上沉积物环境中存在的氮元素脱气移除微生物过程的种类,并定量地计算出该断面上原位沉积物的各种脱氮微生物路径的脱氮反应速率:各站反硝化速率范围是71.9±118.3至1473.2±2407.1μmolN m-2 h-1,各站厌氧铵氧化速率范围是1.8±1.2至3.2±0.7μmolN m-2 h-1,各站耦合硝化反硝化占总反硝化比例的范围是67.3%至93.9%。 在泥浆培养实验中,各类脱氮路径的潜在脱氮速率被测定。经泥浆培养实验判定,A1站不存在厌氧铵氧化,其余站位均存在厌氧铵氧化;所有站位均存在协同反硝化。协同反硝化反应路径在珠江口沉积物中首次被发现,并且这也是协同反硝化反应在全世界水环境中首次被真实的培养实验所确认。并且,针对原位培养的分析表明,在所有5个站点中,协同反硝化的氧化亚氮产率与反硝化的氧化亚氮产率之比值皆高于厌氧铵氧化的氮气产率与反硝化的氮气产率之比值。 在以上基础上,我们将珠江口中各个环境因子同断面上各个站点的原位脱氮速率相对照,由于沉积物自身的高异质性特征以及上覆水对沉积物内部的影响有限,原位脱氮速率与各个水体环境参数的对应关系不甚明显。