海岸带的脱氮过程研究进展

人类活动产生大量含氮化合物经河流进入海岸带,造成海岸带水体富营养化等问题。海岸带的氮循环是全球氮循环的重要一环,其中反硝化作用和厌氧氨氧化作用均是将活性氮转化为惰性氮回到大气这个氮源,因此两者均被称为脱氮作用。脱氮过程将累积在海岸带的活性氮转化为氮气回到大气中,对改善海岸带环境起着重要作用。海岸带的脱氮作用主要发生在沉积物中,且以反硝化作用为主。15N同位素对技术是测定脱氮速率最常用的方法,它可以同时测定反硝化和厌氧氨氧化速率,但是在应用的过程中需注意同位素分馏效应的影响。     

基于稳定同位素的SPAC系统水分转化研究进展

大气-土壤-植被连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)系统水分转化过程是生态水文学重要的研究内容。稳定同位素作为天然的示踪剂能有效示踪、整合和指示SPAC系统中的水分输入、输出以及转化过程。笔者在简述稳定同位素应用原理的基础上，以垂直方向上SPAC系统水分运移的视角，阐释基于稳定同位素技术的土壤-根系界面水分运移、植物传输水分中存在的分馏和植物冠层-大气界面水分交换的研究进展，探讨了SPAC系统水分转化研究中稳定同位素技术在分馏机制、时间分辨率与空间异质性方面的局限性。认为未来基于稳定同位素的SPAC水分转化研究还需着重在以下3个方面进行：(1)借助广泛应用于其他领域的便携式同位素分析仪对各种同位素水池同位素组成进行原位观测；(2)结合多种同位素分析水体同位素组成来分析土壤-根系界面水分运移过程，进一步确定树木水分来源，提高识别和划分的准确性，并以此完善稳定同位素应用模型；(3)利用同位素标记盆栽实验精准控制叶片吸水的水源，高分辨率地解析叶片吸水的发生位置以及时间；(4)结合控制性同位素标记实验并利用离心技术提取木质部导管中的汁液水，对比分...     

湖泊水体中氮的生物地球化学过程及其生态学意义

通过大量文献资料和实际数据分析,讨论了浅水型湖泊水体中氮的生物地球化学过程及其生态学意义.以太湖流域为例,采用入湖河流多年水文和水质监测数据,分析了流域内氮的主要来源、不同来源的相对贡献及入湖通量的年变化规律.利用氮形态转化的文献资料,讨论了入湖河流、湖泊水体和沉积物环境氮的形态转化过程及控制形态转化的物理化学条件.结合湖泊富营养化机制,讨论了氮的湖相循环及氮、氮磷比对藻类的限制性作用.围绕湖泊富营养化中氮的生物地球化学过程及其生态学意义,提出未来需要重点解决的关键科学问题.     

城市水体氮污染类型及同位素溯源研究

城市中各类含氮污染物的排放对环境产生了各种危害，明确氮污染的来源及循环规律可为环境治理提供一系列的专业依据.文章阐述了氮污染的机理、产生的危害、城市水体氮污染现状及污染类型，综述了城市水体氮污染溯源研究的最新进展.地表水主要受总氮、硝态氮和铵态氮污染影响，大部分水体仅满足Ⅳ～Ⅴ类水质标准，人为活动是城市水体氮污染的主要贡献者.此外，更进一步对水体氮污染来源示踪技术（水化学分析法、同位素示踪法、微生物源追踪技术（MST）及同位素源解析模型等）和端元物质中硝酸盐氮氧同位素特征值进行汇总，为氮污染溯源和明确氮污染迁移规律提供了可靠的依据.本综述对城市水体的氮污染溯源及氮污染防治工作具有重要意义.     

湿地氮循环及其对环境变化影响研究进展

论述了湿地氮素通过大气氮沉降、生物固氮、人为氮和径流氮输入等输入途径和植物收获、土壤NH3 挥发、反硝化气态损失、淋滤、径流输出等输出过程以及通过固氮作用、矿化(氨化)作用、硝化作用、反硝化作用等进行生物地球化学循环,提出量化氮与碳、磷之间的关系是目前研究中存在的主要问题,指出在湿地系统内氮迁移量及其与不同环境要素间的关系是下一步研究的主要方向,探讨了湿地氮循环对全球环境变化的影响.     

室外器皿蒸发同位素实验研究

通过室外器皿蒸发同位素实验,分析同位素时段平均分馏系数与温度、相对湿度、器皿蒸发量3种单因素之间的函数关系,并构建基于质量守恒原理和3种不同函数关系的蒸发分馏同位素模型,模拟器皿剩余水体同位素组成变化.实验结果表明,分馏系数与蒸发量关系是所得到的分馏关系中最为稳定而有效的.     

考虑稳定同位素浓度垂向变化的蒸发分馏模型

针对同位素水文中经常应用的瑞利分馏模型因建立在假定静止水体中的稳定同位素充分混合的基础上,而没有考虑水体同位素组成的垂向差别,从而与自然界的实际过程不甚吻合的缺憾,利用微元分析方法结合质量守恒定律、fick扩散定律、瑞利分馏原理,在考虑水体的稳定同位素组成的垂向差别,以及此差别引起的扩散作用的前提下,重新推导了静止水体在仅受蒸发作用下的同位素组成的微分方程模型,给出了其微分方程与相应的定解条件,并指出了模型应用中分层取样应注意的问题.该模型的建立使定量分析湖泊等水体的同位素组成有了更为精细的数学基础.     

锶及其同位素在环境地球化学研究中的应用

近年来.随着同位素地球化学理论和测试分析技术的逐步发展和完善.锶及其同位素应用越来越广泛,目前已在很多领域的研究中显示出莺要的作用.本文主要从环境生物地球化学角度加以论述.其应用主要包括四个方面:(1)用Rb-Sr系统进行地质测年;(2)利用锶同位素进行古环境的研究;(3)用锶同位素进行物源示踪;(4)用锶同位素计算流域的风化速率.文章最后.简要地对锶及其同位索的研究作了总结和展望.     

氮的污染及生物脱氮技术研究进展

氮的环境污染是严重的,多种形态的氮(氨氮、硝氮和亚硝氮)都会对环境造成污染,如水体富营养化是氮环境污染物的一种表现.由于在不同氧化还原环境条件下它们可相互转化,单独去除其中某种状态的氮意义不十分重要.介绍了硝化-反硝化脱氮的化学计量、质量守恒和能量转化途径,以及氮的转化和几种脱氮技术——ANAMMOX、SHARON、OLAND等.这些技术的探索为含氮污水处理、地下水污染控制和水体的富营养化防治提供应用基础,也可对氮的区域污染控制、面源氮污染防治提供技术指导.     

南海氮循环几个重要过程研究的新进展

边缘海连接陆地和开阔大洋,是氮循环过程非常活跃和复杂的区域.南海是世界上最大的边缘海之一,是研究边缘海氮循环的热点区域.重点总结和归纳了南海外源氮输入、上层水体氨氮动力学过程和水体颗粒氮动力学过程的新进展:南海氮循环过程广泛受到人为活动的影响,表现为人为排放进入南海的外源氮持续增加;南海上层水体氨氮的动力学过程与营养盐跃层有关,并受到黑潮入侵的影响;上层水体中不同颗粒氮同位素信号高度相似,表明氮元素的快速运转;有别于其他陆架边缘海,南海颗粒氮同位素特征在向下传输过程中存在显著改变.     

鱼耳石的碳、氧稳定同位素成分研究

鱼耳石是沉淀在真骨鱼类内耳中的结石,矿物成分为碳酸盐类的文石.鱼耳石每日生长一条环带,且其形成过程中在文石矿物和鱼生活周围的水体之间达到(或接近于达到)氧同位素平衡,因而18O/16O的同位素分馏与温度密切相关.鱼耳石中的碳同位素分馏与鱼生活周围的水体不平衡,但可以记录鱼类的性成熟和食物源方面的变化.因此,鱼耳石的氧、碳稳定同位素成分(δ18O和δ13C)真实地记录了鱼类的生态环境和变化,可视为一种天然的环境变化的标记.伴随着微取样技术和同位素质谱仪分析灵敏度的提高,鱼耳石的同位素成分研究近年来在渔业和海洋环境重建方面得到了广泛的应用.     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

不同沉积环境下原油氮同位素的地球化学特征

氮是原油中的重要组成元素,但是由于原油含氮量较低,碳氮比高,造成氮同位素样品制备困难。为揭示不同沉积环境原油的氮同位素分布特征及其主要影响因素,依据杜马斯燃烧法原理,利用EA-IRMS连用技术测定几个典型沉积盆地原油的氮、碳同位素组成。结果表明:不同沉积环境原油氮同位素组成具有明显的差异,海相沉积环境原油氮同位素明显轻于陆相沉积环境的原油;陆相沉积环境中原油氮同位素组成特征受沉积环境的盐度及氧化还原程度的影响,源于弱氧化-弱还原环境的原油氮同位素组成明显偏重,这是该沉积环境有利于反硝化作用的进行所致;原油的氮同位素组成可以有效用于原油的油源分析和对比,原油的氮同位素组成可能是油气地球化学中一项重要指标。     

内源硫影响污染河湖磷营养盐环境行为的研究进展

硫和磷都是生物地球化学循环中重要的生源要素,两者的环境行为和耦合机制共同影响着污染河湖内源污染的释放.本文总结了污染河湖沉积物中硫与磷的环境行为以及它们之间耦合机制的最新研究进展,指出硫驱动的磷释放进而造成的水体富营养化是污染河湖中值得重视的环境问题,并同时对硫循环与其他生物地球化学循环耦合过程的研究提出展望,以期为治理污染河湖中的内源污染提供借鉴.     

土壤中非传统稳定同位素研究进展

过去十几年来,非传统稳定同位素在地球表生环境中的应用得到广泛关注.土壤处于地球表层特殊的空间位置,与其他各圈层不间断地进行物质和能量交换.结合已有的相关研究,本文对非传统稳定同位素在土壤中的分馏行为和重要应用潜力进行了论述,重点以Mg,Fe,Si和Hg等元素同位素为代表,从风化和成土过程、营养元素在植物-土壤之间的循环及重金属污染三个方向阐述土壤基础研究存在的重要科学问题.简要总结了近几年的研究现状,指出目前土壤中非传统稳定同位素值得深入研究的方向.非传统稳定同位素在土壤研究中的应用,是将稳定同位素地球化学与土壤学、环境生态学等学科交叉与融合的典型范例,是土壤学科发展的一个重要趋势.     

Fe同位素地球化学进展

Fe同位素是近年来发展起来的一门新兴的同位素地球化学方法,影响Fe同位素分馏的因素主要有生物有机作用和无机作用两种方式,研究证明,生物有机过程可以使Fe同位素产生大的分馏效应,因此根据Fe同位素组成的变化可以推测古环境中生命活动的存在,在一定的条件下无机作用也可能产生大的分馏效应,并可用于研究沉积物源的变化和古海洋环境的演化,Fe同位素有可能成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学方法。     

流域中氮素迁移转化的研究进展

氮肥是农业生产中必要的营养元素,但过量施用氮肥不仅降低化肥的利用率,而且氮素流失极易引起水体富营养化。氮素通过不同介质相互转化,影响着农田和水体沉积物中氮的含量,从而通过不同途径迁移转化到水体,对水环境造成污染。通过查找国内关于流域中氮素迁移转化的相关文献,对流域中氮素的形态分布、污染特征和氮素迁移转化的途径及影响因素进行了论述,简述了氮污染物的控制措施和今后的研究重点。     

拉萨河铀同位素分布特征与环境指示意义

水体环境中铀及其同位素含量的变动对于区域生态环境的保护具有重要意义。目前,对于处于环境敏感区的拉萨河水体中铀及其同位素的研究鲜有报道。为了解拉萨河流域水体中铀及其同位素的分布特征,利用拉萨河中下游和堆龙曲支流2017年7月采集的16个采样点的水样,采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）Element 2测量得到水样中的铀及同位素(238U、235U和234U)含量并进行分析。结果表明,拉萨河水体中铀浓度显著高于世界河流铀浓度均值,与青藏高原河水中铀浓度相当,略低于黄河干流河水中铀浓度。铀及其同位素与K+有同源性,与Mg2+及SO42-有异源性,而与其它水化学参数无显著相关关系。拉萨河水体中235U和238U具有很好的相关性,未发生显著的同位素分馏现象。拉萨河水体出现较高的(234U/238U)AR值,最主要原因是水体中234U的富集或者流失,在水-岩交换作用的影响下234U在α反冲作用下易于进入水体。羊八井附近采样点具有高铀浓度的特点,反映出其水体环境具有较好的氧化条件。     

稳定碳、氮同位素在生态系统研究中的应用

在简要介绍了稳定同位素测定方法之后，对稳定碳、氮同位素在生态系统领域中关于系统的碳源、能量流动、营养结构、污染物的生物放大作用及系统稳定性变化的应用研究作了较为系统的论述，并对稳定碳、氮同位素在赤潮研究、环境污染治理、生态动力学建模及有机分子化合物系列示踪技术等方面的应用提出展望。     

夏季珠江口冲淡水对氨氧化古菌的空间演替及分布规律的影响

氮在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用，通常能限制海洋生物的生产力.硝化反应是氮循环的核心环节，且氨氧化反应是硝化作用的限速步骤，再加上氨氧化古菌(Ammonia Oxidizing Archaea, AOA)是氨氧化反应的主力军，因此海洋氨氧化古菌成了研究热点.通过对夏季珠江口的不同深度水体进行研究，以氨氧化古菌的功能基因氨单加氧酶(amoA)作为分子标记，运用454高通量测序技术和定量PCR在DNA和cDNA水平上来分析氨氧化古菌的群落结构组成、多样性和基因丰度分布特征.结果表明，夏季珠江口的淡水来源站位(A2B)有着最高的氨氧化古菌群落多样性，但丰度最低；自由生活型的氨氧化古菌丰度是附着生活型的10～1 000倍，这可能是氨氧化古菌的主要生存策略；盐度是影响夏季珠江口氨氧化古菌群落结构组成的主要环境因子，而其amoA基因丰度与环境因子之间没有显著性差异；表层和底层AOA群落之间的差异较自由生活的与附着的群落之间更为明显.研究表明在cDNA水平上对功能微生物类群进行探究的必要性，有助于增进水体氨氧化古菌群落响应环境变迁的认识.