全球降雪理化因子分布特征与雪水微生物氮循环

论文摘要

氮化合物是大气降水中的主要无机污染物,大气降雪对冬季湿沉降的贡献超过了90%,然而大气降雪中氮化合物的重要性和贡献,以及相关微生物氮循环过程在大气降雪中的作用目前还不清楚。本研究收集了2016年和2017年的两年共27个大气降雪样品,其中80%的样品来自中国,运用理化分析、分子生物学技术和15N同位素示踪技术结合湿沉降机理分析和统计学分析研究了主要污染因子和微生物氮循环过程。（1）主成分分析表明,SO42-、Ca2+、Mg2+、K+、颗粒物浓度和颗粒物体积平均粒径为第一主成分,氮化合物（NH4+、NO2-、NO3-）为第二主成分;根据主成分得分值将样点划分为三类,得分值越高表示污染越重,采样点的空气质量指数（AQI值）也符合这一规律。（2）通过中和因子分析、富集因子分析、水同位素(δ18O和δD)分析,结果表明此研究中收集的雪水是未受污染的大气降雪,符合离子平衡;确定了主要阴离子污染源SO42-和NO3-是人为来源,主要阳离子Ca2+、Mg2+、K+是土壤来源;与主成分分析结果一致,SO42-对污染负荷的贡献率（61%）高于NO3-（29%）;同一纬度的沿海地区和内陆地区的样点水同位素比率相似,证明海洋对降雪污染的影响很小。（3）分子生物学技术检测微生物氮循环过程的基因丰度,包括氧化过程（好氧氨氧化、厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化）和还原过程（反硝化、硝酸盐异化还原成氨（DNRA））,功能基因的分子定量分析显示,氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）的丰度较高,且AOB丰度始终大于AOA。然而,其他氮循环过程中的基因丰度均低于检测限。（4）利用15N同位素示踪技术测定微生物转化率表明,上述五个过程的潜在活性很低,与分子生物学研究结果基本保持一致。综上所述,研究结果表明,微生物氮循环过程并不是造成中国新鲜降雪污染的主要生物过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 降雪中的污染物以及干湿沉降去除污染物的意义
•     1.2.1 降雪中的污染物
•     1.2.2 冬季干湿沉降及其意义
•   1.3 空气中的氮循环微生物
•   1.4 国内外研究进展
•   1.5 研究内容和技术路线
•   1.6 研究意义
• 第2章 样品采集与实验方法
•   2.1 实验设计以及样品的采集与保存
•   2.2 雪水样品理化因子测定的实验与分析方法
•     2.2.1 雪水基本理化指标的测定方法与机理分析计算方法
•     2.2.2 雪水中颗粒物粒径分布测定的实验方法
•   2.3 分子生物学测定雪水氮循环微生物实验方法
• 15N同位素示踪技术测定雪水氮循环微生物实验方法'>  2.4¹⁵N同位素示踪技术测定雪水氮循环微生物实验方法
• 18O和 δD的实验方法'>  2.5 水同位素分析雪水中δ¹⁸O和 δD的实验方法
•   2.6 数据处理及统计分析方法
• 第3章 空间尺度上雪水理化指标及机理分析
•   3.1 雪水基本理化指标
•   3.2 离子平衡分析
•   3.3 中和因子分析
•   3.4 富集因子分析
•   3.5 水同位素分析
•   3.6 本章小结与讨论
•     3.6.1 本章小结
•     3.6.2 讨论
• 第4章 雪水理化指标的主成分分析及时间尺度上的特征
•   4.1 主成分分析中的累积贡献率
•   4.2 主成分分析中的特征向量
•   4.3 主成分得分值结合AQI值分析
•   4.4 雪水理化指标在时间尺度上的特征
•   4.5 本章小结与讨论
•     4.5.1 本章小结
•     4.5.2 讨论
• 第5章 雪水中氮循环微生物的丰度及活性
•   5.1 雪水中氮循环微生物功能基因的丰度
•   5.2 雪水中氮循环微生物种群结构-构建克隆文库
•   5.3 雪水中氮循环微生物的活性
•   5.4 本章小结与讨论
•     5.4.1 本章小结
•     5.4.2 讨论
• 结论
• 参考文献
• 研究生期间发表论文及参加科研项目情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 员东丹

导师: 王晓玲,祝贵兵

关键词: 大气降雪,氮污染物,微生物氮循环过程,分子生物学,同位素示踪技术

来源: 吉林建筑大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 气象学,环境科学与资源利用

单位: 吉林建筑大学

分类号: P426.63;X51

总页数: 70

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