通过系列条件实验建立了天然海水硝酸盐氮同位素组成测定的氨蒸馏法，并利用在美国访学的机会掌握了海水硝酸盐氮、氧同位素组成测定的化学转化法，运用这两种方法测定了白令海及西北冰洋、热带太平洋海域和中国南海硝酸盐氮同位素组成以及中国东海硝酸盐氮、氧同位素组成，获得的主要结果如下:　　 白令海和西北冰洋真光层水体中硝酸盐δ15N值较高，主要是浮游生物同化吸收硝酸盐过程中氮同位素分馏所致。根据白令海上层水体硝酸盐δ15N值与硝酸盐浓度之间的负相关关系，计算出浮游生物吸收硝酸盐过程中氮同位素的分馏系数(ε)为4.2‰。西北冰洋陆坡区中深层水体硝酸盐δ15N值较高(～6‰)，高于加拿大海盆深层水与其他开阔大洋深层水的典型值(～5‰)，可能是水体反硝化作用引起的同位素分馏所致。白令海和加拿大海盆深层水体硝酸盐δ15N值分别为5.1‰和4.9‰，与开阔大洋深层水的典型值(～5‰)接近。　　 热带太平洋东、西部海域海水N*值和硝酸盐δ15N值均证明，东部海域的反硝化作用要强于西部海域。由海水硝酸盐δ15N值与残留硝酸盐比例的关系，计算出热带太平洋反硝化作用导致的氮同位素分馏系数为22‰。利用氮及其同位素组成的质量平衡估算出热带太平洋东部海域200-800m区间反硝化作用导致的氮损失通量为0.30±0.05mgN/m2/d。　　 浮游生物对硝酸盐的同化作用导致东海上层水体硝酸盐δ15N值和δ18O值较高，其最高值可分别达到19.4‰和22.0‰。黑潮水体由于具有强的生物固氮作用，对东海外陆架海水硝酸盐δ15N的分布产生了明显的影响。生物固氮作用引入的贫15N硝酸盐导致硝酸盐δ15N的低值出现在受黑潮水影响的海域，硝酸盐δ15N最低值可达0.2‰，且东海中深层水体硝酸盐δ15N和δ18O平均值分别为6.0‰和3.6‰。受生物固氮作用和氮内部循环过程的影响，东海海域200m以浅水体硝酸盐δ18O/δ15N比值高于中深层水体。黑潮水和长江冲淡水输入的硝酸盐也影响着相应海域硝酸盐δ15N和δ18O的分布。　　 南海100m以浅可测定层次水体硝酸盐的δ15N值较高，主要是浮游生物同化吸收硝酸盐过程中氮同位素的分馏所致。南海100m层水体硝酸盐δ15N的平均值为5.0±0.4‰，低于南海深层水的相应值（5.7±0.1‰），这与南海存在的生物固氮作用密切相关。利用氮及其同位素组成的质量平衡估算出南海的生物固氮速率为0.66mgN/m2/d，稍低于同航次利用15N2示踪法得到的生物固氮速率（0.90±0.55mgN/m2/d），可能是由于部分氮通过反硝化作用或厌氧氨氧化作用从水体中迁出的缘故。南海中层水硝酸盐的δ15N值要高于100m层和深层水，并在500m层出现硝酸盐δ15N的极大值（6.1±0.2‰），这是由于北太平洋中层水的入侵所致。南海深层水硝酸盐δ15N的平均值为5.7±0.1‰，高于开阔大洋深层水的典型值(～5‰)，与西北太平洋深层水硝酸盐δ15N的平均值（5.7±0.7‰）相一致，说明南海深层水来自于从吕宋海峡输入的北太平洋深层水。