亚热带海区硝酸盐氮、氧同位素组成的生物地球化学解读 ——以西北太平洋及南海为例

论文摘要

本研究运用反硝化细菌还原法,测定亚热带西北太平洋及南海海水硝酸盐氮氧同位素组成。获取硝酸盐氮氧同位素组成空间分布特征,探讨该海域氮循环过程。获得以下认识:（1）在亚热带西北太平洋亲潮-黑潮混合区和南海,真光层的生物吸收存在空间分布的差异。亚热带西北太平洋真光层中硝酸盐δ15N平均值为6.3%。,包含来自亚极地的硝酸盐同位素信号（δ15N=10.8‰）。南海西部真光层底部硝酸盐δ15N平均值为5.3-5.7‰,真光层中的硝酸盐主要来自次表层水体补充。（2）无论是亚热带西北太平洋还是南海的采样区域内,大气氮沉降都是次表层硝酸盐δ15N极小值重要的贡献端元。基于同位素平衡模型,粗略估算在亲潮-黑潮混合区,大气氮沉降的速率为40 μmolN·m-2·d-1;南海大气氮沉降的速率为57 μmolN·m-2·d-1,与南海的固氮作用速率相当。（3）亚热带西北太平洋的北太平洋中层水（North Pacific Intermediate Water,NPIW）硝酸盐氮同位素高值信号主要来自于东太平洋的反硝化区。在自东向西的输运过程中,受水团上方低值水体混合的影响,北太平洋中层水的高值信号逐渐减小,亲潮-黑潮混合区形成新的北太平洋中层水时已经降至约6.5‰。使用NPIW在南海示踪,发现NPIW中含有的硝酸盐氮同位素高值信号在进入南海后逐渐衰弱,厚度由800m减小为200m。表明南海深层水和表层水在南海南部对南海中层水体的混合,使得北太平洋中层水中存在的硝酸盐氮同位素高值信号被逐渐掩盖。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 海洋氮循环关键过程
•     1.1.1 固氮作用
•     1.1.2 氮的再生吸收与硝化作用
•     1.1.3 同化作用
•     1.1.4 反硝化作用
•     1.1.5 大气沉降
•   1.2 硝酸盐氮、氧同位素及其在海洋学中的应用
•     1.2.1 海洋中同位素分馏
•     1.2.2 海洋中硝酸盐氮氧同位素研究现状
•   1.3 研究内容与研究目标
•     1.3.1 科学问题
•     1.3.2 研究目标与研究内容
• 第二章 材料与测样方法
•   2.1 引言
•   2.2 反硝化细菌还原法
•     2.2.1 样品营养盐浓度测定
•     2.2.2 细菌培养
•     2.2.3 细菌收获及样品处理
• 2O气体测定'>  2.3 N₂O气体测定
•     2.3.1 工作原理
•     2.3.2 仪器调试
•     2.3.3 上机测样
•     2.3.4 重现性测试
•     2.3.5 质量控制
•     2.3.6 数据校正
•   2.4 小结
• 第三章 亚热带西北太平洋硝酸盐氮、氧同位素组成
•   3.1 引言
•   3.2 研究区域与方法
•     3.2.1 亚热带西北太平洋水文概况
•     3.2.2 样品采集
•     3.2.3 样品测定
•     3.2.4 卫星遥感数据
•   3.3 结果
•     3.3.1 亚热带西北太平洋理化参数分布特征
•       3.3.1.1 表层海水温度及叶绿素特征
•       3.3.1.2 垂向水文分布特征
•     3.3.2 亚热带西北太平洋硝酸盐浓度及同位素组成
•       3.3.2.1 硝酸盐浓度分布
•       3.3.2.2 硝酸盐同位素组成
•   3.4 讨论
•     3.4.1 亚热带西北太平洋75 m以浅硝酸盐氮同位素值升高
•     3.4.2 亚热带西北太平洋次表层硝酸盐氮同位素极小值的解释
•       3.4.2.1 大气沉降可能是亲潮-黑潮混合区次表层硝酸盐氮同位素极小值的重要成因
•       3.4.2.2 箱式模型估算
•     3.4.3 亚热带西北太平洋中层水硝酸盐氮同位素极大值的解释
• 15N极大值成因探讨'>      3.4.3.1 中层水硝酸盐δ¹⁵N极大值成因探讨
• 15N极大值降低成因探讨'>      3.4.3.2 中层水硝酸盐δ¹⁵N极大值降低成因探讨
•   3.5 小结
• 第四章 南海及邻近海域硝酸盐氮、氧同位素组成
•   4.1 引言
•   4.2 研究区域与方法
•     4.2.1 南海水文概况
•     4.2.2 样品采集
•     4.2.3 样品测定
•     4.2.4 卫星遥感数据
•   4.3 结果
•     4.3.1 南海及菲律宾海理化参数分布特征
•       4.3.1.1 表层海水温度及叶绿素特征
•       4.3.1.2 垂向水文分布特征
•     4.3.2 南海及菲律宾海硝酸盐浓度及同位素组成
•       4.3.2.1 硝酸盐浓度分布
•       4.3.2.2 硝酸盐同位素组成
•   4.4 讨论
•     4.4.1 南海西部硝酸盐同位素组成特征
• 15N升高的可能原因'>      4.4.1.1 南海西部真光层硝酸盐δ¹⁵N升高的可能原因
•       4.4.1.2 南海西部次表层-中层水硝酸盐氮氧同位素值升高解释
• 15N极小值'>    4.4.2 南海次表层硝酸盐δ¹⁵N极小值
• 15N极小值'>      4.4.2.1 固氮作用引起亚热带环流区次表层硝酸盐δ¹⁵N极小值
• 15N极小值'>      4.4.2.2 固氮作用与大气氮沉降引起南海次表层硝酸盐δ¹⁵N极小值
•       4.4.2.3 箱式模型估算
•     4.4.3 南海和菲律宾海中层水空间分布
•   4.5 小结
• 第五章 总结
•   5.1 主要结论
•   5.2 创新点
•   5.3 不足与展望
• 参考文献
• 附录
•   附表
•   附图
•   硕士在读期间参与的科研项目
•   硕士在读期间参加的航次
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林峰

导师: 张润

关键词: 细菌法,硝酸盐,同位素,南海,西北太平洋

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 厦门大学

分类号: P593

总页数: 92

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