溢油胁迫下海洋微藻脂肪酸合成过程中碳稳定同位素分馏效应

为了研究溢油对海洋生态系统中海洋微藻生长的影响,本文探讨了在不同含量燃料油180号水溶性成分(WAF)胁迫下纤细角毛藻脂肪酸碳稳定同位素比值(δ13C)的变化。结果表明,在燃料油WAF胁迫下,微藻生长过程中脂肪酸合成速率均受到不同程度的影响,尤其是不饱和脂肪酸16∶1和18∶4的δ13C值与油浓度(WAF)成大致的线性关系,这说明燃料油的毒害作用不仅使海洋微藻类不饱和脂肪酸合成过程受到影响,同时引起脂肪酸合成过程发生碳稳定同位素分馏效应。因此,部分不饱和脂肪酸如16∶1等可作为溢油对海洋微藻类胁迫程度评价的生物标志物。     

原油分散液对小新月菱形藻C、N稳定同位素组成的影响

以微藻类小新月菱形藻(Nitzschia closterium)为研究对象,通过设置不同的原油分散液(WAF)浓度,分别进行了急性(4 d)和亚急性(29 d)毒理实验;通过细胞计数、丙二醛(MDA)测定、稳定同位素组成分析等方法测定了原油分散液(WAF)对小新月菱形藻生长曲线、C和N稳定同位素组成(13C、15N值)的影响。结果表明,WAF在低浓度(1.0 mg/L)长期作用下对小新月菱形藻的生长有促进作用,而较高浓度(5.0 mg/L)则使藻细胞生长受到抑制;小新月菱形藻的丙二醛含量随时间及WAF浓度增大而逐渐增加,最高可达1.65倍。WAF在低浓度(1.0 mg/L)作用下,藻细胞的13C、15N值都趋于增大,而较高浓度(5.0 mg/L)则使藻细胞的13C、15N值趋于变小,这表明,微藻类的C、N稳定同位素组成能够从一定程度上反映污染程度,因此可作为海洋溢油污染监测的一种新指标。     

黄渤海刺参稳定同位素组成特征的初步研究

本文应用元素分析仪及稳定同位素质谱仪联用技术对黄渤海刺参的碳、氮稳定同位素组成进行分析,同时,通过潜在食物源对刺参生长的贡献率进行计算,研究两海域刺参稳定同位素组成特征及其原因。刺参碳、氮稳定同位素测定结果显示,渤海刺参δ13C值、δ15N值的分布范围分别为-15.660‰~-12.027‰和7.463‰~11.238‰;黄海刺参δ13C值、δ15N值的分布范围分别为-16.062‰~-12.527‰和3.966‰~7.243‰。两海域刺参δ15N值分布范围存在明显差异,表明δ15N值能够有效区分黄渤海不同刺参样品。食源贡献率计算结果显示,渤海刺参食源相对贡献率依次为浮游生物、SOM、POM、海带和孔石莼;黄海刺参食源相对贡献率依次为孔石莼、海带、POM、SOM和浮游生物。食源相对贡献率的不同为两海域刺参δ15N值的差异提供了依据。相关结论能为稳定同位素技术应用于刺参的产地溯源研究提供理论依据。     

密闭培养对纤细角毛藻稳定同位素组成的影响

为研究碳源对赤潮藻生长的影响,以赤潮藻纤细角毛藻（Chaetoceros gracilis）为研究对象,在密闭条件下进行培养,模拟赤潮发生时碳源缺乏的生长环境;分析碳源不足对纤细角毛藻不同生长阶段的差异影响,采用密闭培养的方法,分别在正常组和缺氮组的营养条件下培养纤细角毛藻,测定生物量、营养盐浓度和碳氮稳定同位素组成等重要监测指标.结果表明:不同营养条件对纤细角毛藻的生物量存在显著影响.在正常组,c（NO₃--N）（NO₃--N为硝酸盐）随着培养时间呈下降趋势,ρ（NO₂--N）（NO₂--N为亚硝酸盐）和ρ（NH₄+-N）（NH₄+-N为铵盐）与藻类生物量呈显著正相关,ρ（PO₄3--P）（PO₄3--P为磷酸盐）和c（SiO₄2--Si）（SiO₄2--Si为硅酸盐）与藻类生物量呈显著负相关;在缺氮组,c（NO₃--N）、ρ（NO₂--N）、ρ（NH₄+-N）、ρ（PO₄3--P）和c（SiO₄2--Si）均与藻类生物量呈显著负相关.整个试验周期中,正常组和缺氮组δ13C和δ15N值越来越正.其中,正常组的δ13C值比缺氮组的更正,平均高2.286‰;缺氮组的δ15N值比正常组的更正,平均高3.307‰.正常组和缺氮组的δ13C、δ15N值与生物量均呈显著正相关.研究显示,碳源和氮源的不足分别会导致更正的δ13C和δ15N值,推测赤潮发生会导致δ13C和δ15N值偏正,赤潮藻的碳氮稳定同位素组成可以作为赤潮监测的指标和方法.      

上覆水中碳氮浓度对黄河沉积物反硝化速率的影响

通过室内培养测定泥水界面N₂通量,研究了黄河沉积物的反硝化速率,分析了沉积物反硝化速率与上覆水碳、氮浓度和耗氧速率的响应关系。结果表明,对照处理（CK）平均反硝化速率为14.81±9.43 μg N/m2/h。碳、氮添加处理中,N1（4.5 mg N/L）和C1（2.4 mg C/L）沉积物反硝化速率最高,均值分别为21.99±12.45和24.33±14.38 μg N/m2/h。理论上,NO₃-N和溶解性有机碳添加浓度分别为9.8和4.0 mg/L时沉积物反硝化作用最大,且反硝化作用的最佳碳氮比为2.3。不同碳、氮水平上沉积物反硝化速率与耗氧速率的响应关系并不一致。低碳氮水平下反硝化速率与耗氧速率显著正相关;低碳、高氮水平下反硝化速率与耗氧速率不相关;而高碳、低氮水平下反硝化速率则与耗氧速率显著负相关。     

营养条件对微藻碳、氮稳定同位素组成的影响

以5种微藻(甲藻3种,硅藻、绿藻各1种)为试验材料,探讨了不同营养条件对微藻不同生长阶段碳氮稳定同位素组成的影响.结果表明,不同纲微藻的δ13C值和δ15N值在稳定生长期高于指数生长期,且与生长速率没有相关性(P0.05).硅藻的δ13C值低于甲藻和绿藻,绿藻和甲藻的δ13C值比较相近;甲藻的δ15N值低于硅藻和绿藻,绿藻和硅藻的δ15N值比较相近,且同属甲藻纲的海洋原甲藻、塔玛亚历山大藻和强壮前沟藻的δ15N值有较大的差异.5种微藻在不同营养条件(营养盐充足、缺氮、缺磷)下培养,氮限制和磷限制导致微藻具有更正的δ13C和δ15N,磷限制的影响不明显,且弱于氮抑制.     

石油烃类污染物对中肋骨条藻和微型原甲藻的毒性效应研究

选择中肋骨条藻（Skeletonema costatum）,微型原甲藻（Prorocentrum minimum）作为受试生物,测定了原油、燃料油分散液（WAF）以及添加溢油分散剂后的乳化液（DWAF）对两种微藻的毒性效应参数。结果表明:低浓度的原油WAF和DWAF以及燃料油DWAF均对中肋骨条藻的生长起促进作用,其中,当原油WAF浓度为0.3 mg/L时,促进作用最强;而原油DWAF浓度低于0.5 mg/L时,开始促进生长,当浓度低至0.1 mg/L时,种群增长速率最大。两种微藻在4种不同石油烃类污染物体系中的96 h-EC₅₀差异较大,96 h-EC₅₀值介于0.07~30.77 mg/L之间;其中燃料油DWAF毒性最强,对中肋骨条藻和微型原甲藻的96 h-EC₅₀分别为0.45 mg/L和0.07 mg/L;而微型原甲藻对原油WAF毒性效应敏感性最低,其96 h-EC₅₀高达30.77 mg/L。     

长江口及其邻近海域表层沉积物的有机质物源变化分析

2013~2015年,在长江口-杭州湾及其邻近海区采集表层底质样品112个,进行总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳同位素（δ13C）、有机氮同位素（δ15N）和C/N的测定,得到碳氮元素的空间分布特征;并与2006年的数据对比,观察TOC、TN和有机碳δ13C的空间变化。将研究区划分为北部的长江水下三角洲和南部的浙闽内陆架沉积区两部分,结果表明:TOC和TN在北部由陆向海先升高后降低,在浙闽内陆架沉积区表现为向海增加,并在122°~123°E范围内的29°N附近出现高值;有机碳δ13C由陆向海变轻,且在长江水下三角洲比浙闽内陆架沉积区要低,变化较南部慢;2006年和2015年的数据对比表明,近年来,TOC和TN降低,有机碳δ13C变轻,碳氮元素的空间分布更加均一,这些变化在123.5°E以西的长江口地区表现得尤为明显。     

石林地区典型土壤剖面有机碳、氮含量分布特征研究

本文对石林地区草地（SL1）、园地（SL2）、林地（DP）、荒地（XNC）和居民地（QST）土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）含量以及有机质稳定碳、氮同位素（δ¹³C、δ¹⁵N）进行了剖面研究。结果显示：（1）在0~10 cm土层,SOC含量呈QST（29.25 g/kg） > SL1（21.53 g/kg） > SL2（21.18 g/kg） > XNC（9.42 g/kg） > DP（9.19 g/kg）;随着剖面深度增加,SOC含量在SL2、DP、XNC和QST均呈现逐渐减小后趋于稳定的变化,在SL1呈锯齿形下降趋势。所有土壤剖面C/N值均随土壤深度增加而减少。（2）有机质δ¹³C随剖面深度的增加,在SL1、SL2和XNC均呈先增加后减小最后趋于稳定的变化,在DP呈先减小后增加,并到一定深度后呈"S"形波动,而在QST表现出增加趋势。（3）所有剖面土壤δ¹⁵N呈不规则波动变化。综上所述,在石林地区不同土地利用类型下土壤pH、植被类型和人为扰动引起的有机质来源与分解状况的差异,是影响SOC、TN含量和δ¹³C、δ¹⁵N变化的重要因素。     

微藻无机氮利用过程中的稳定氮同位素分馏

选用两种δ15N差异显著的铵态氮和硝态氮,分别设置不同浓度的铵态氮和硝态氮来处理莱茵衣藻和蛋白核小球藻,通过分析微藻的稳定氮同位素组成变化,来研究微藻利用不同浓度、不同形态无机氮过程中的稳定氮同位素分馏特征。结果显示,在未添加无机氮的条件下,微藻利用有机氮时,生长缓慢,稳定氮同位素基本上不存在分馏;在添加低浓度无机氮(≤20 mmol/L)时,微藻的生长和稳定氮同位素分馏都随着无机氮浓度的增加而增加;而添加高浓度无机氮(20 mmol/L)时,微藻的生长趋于稳定,铵态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏继续加大,而硝态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏反而减小,可能与此时微藻硝酸还原酶的活力减小有关。     

太湖西苕溪流域地表水、地下水硝酸盐污染特征及来源

为探寻西苕溪流域地下水中NO₃--N的污染来源,对西苕溪流域地表水、地下水体的NO₃--N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO₃--N同位素对其来源进行解析. 结果显示,西苕溪流域地表水的ρ(NO₃--N)为1.07～3.45 mg/L,ρ(NO₂--N)为0.15～0.35 mg/L;地下水中ρ(NO₃--N)为3.24～15.31 mg/L,平均值达9.26 mg/L. 下游地区地下水的ρ(NO₂--N)较高(0.26～4.25 mg/L),平均值达3.00 mg/L. ρ(NO₃-)与ρ(Cl-)的关系显示,西苕溪地表水、地下水存在比较稳定的NO₃--N输入来源. NO₃--N同位素分析结果显示,地表水的δ15N为7.0‰～16.7‰,说明上游NO₃--N主要来源于土壤有机氮的矿化,中下游则主要受到农业施用化肥与人类生活污水二者的共同影响;地下水的δ15N为14.3‰～27.1‰,说明调查区域内的地下水受人畜粪便和生活污水的影响可能更为强烈,另外,地下水中存在的反硝化作用也是造成地下水δ15N增高的原因.      

浒苔衰亡过程中营养盐的释放过程及规律

为探究浒苔衰亡过程中营养盐的释放规律,在实验室内模拟浒苔衰退过程中主要营养盐氮、磷的释放过程。结果表明:浒苔藻体重量和叶绿素含量分别呈现下降趋势,第12 d时,漂浮浒苔和培养浒苔的藻体重量分别下降到0.46 g和0.79 g,叶绿素含量分别下降到0.64 mg/g和0.99 mg/g。实验组水体中的磷和总无机氮（DIN）浓度均呈现先下降后上升的趋势,漂浮浒苔实验组的磷和DIN浓度增加量高于培养浒苔实验组,到第12 d时,漂浮浒苔实验组的磷和DIN浓度分别达到3.95 μmol/L和76.55 μmol/L。从第6 d开始漂浮浒苔向水体中大量释放NH₄-N,使得总无机氮浓度迅速升高。大量聚集漂浮浒苔的衰亡会引起水体缺氧,并释放大量的营养盐,导致水体的恶化,因此必须及时的清理海面聚集的漂浮浒苔。     

冬季巢湖SPOM来源、空间变化及营养盐效应

为研究枯水期巢湖水体悬浮颗粒物（SPM）营养元素组成及其潜在环境效应,分析了2020年1月巢湖18个采样点表层水体SPM含量、颗粒有机质（SPOM）含量及氮磷组成,并利用颗粒有机碳、氮同位素组成及C/N研究了冬季巢湖SPOM的来源及其空间变化. 结果表明,悬浮颗粒物总磷(PP)浓度为0.032~0.065 mg/L,平均值为0.049 mg/L;悬浮颗粒物无机磷(PIP)浓度为0.018~0.046 mg/L,平均值为0.032 mg/L,是PP的主要组分,二者浓度均呈西湖区>东湖区>中湖区的空间分布特征. 悬浮颗粒物总氮(PN)浓度为0.254~0.424 mg/L,平均值为0.342 mg/L,其中悬浮颗粒物有机氮(PON)占比较高,表明颗粒态氮以湖泊内源性有机来源为主. 巢湖表层水体SPOM的δ13C范围在?28.72‰~?26.68‰之间,δ15N为3.34‰~9.97‰,C/N为2.51±0.95,指示冬季枯水期水体SPOM主要来自内源水生生物碎屑,而陆源径流输入对湖泊颗粒物影响较小. 研究显示:冬季巢湖悬浮颗粒有机质主要来自湖泊内源,具有潜在的营养盐效应,污染控制需要相应的策略.      

沁河上游硝酸盐的定量源解析及其季节性差异

沁河流域人为源硝酸盐输入增加了河流富营养化的风险.为识别沁河上游硝酸盐来源,分别于2017年10月、2018年3月和2018年6月在沁河上游采集了28个河流表层水样,联合稳定同位素（δ15N-NO₃-和δ18O-NO₃-、δD-H₂O和δ18O-H₂O）和水化学参数（Cl-、NO₃--N、NH₄+-N）评估了沁河上游河流硝酸盐源与关键过程,并基于贝叶斯混合模型量化了不同硝酸盐来源的贡献.结果表明:①沁河上游溶解无机氮以NO₃--N为主,秋季[（2.40±1.17）mg/L]高于春季[（2.11±1.03）mg/L]和夏季[（1.50±0.61）mg/L];受积雪融化的影响,春季δ18O-NO₃-（13.0‰±3.13‰）显著高于夏季（2.90‰±3.12‰）和秋季（6.62‰±1.30‰）.②SIAR同位素模型结果表明,沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥.在春、夏、秋3个季节,土壤氮的硝化对沁河上游硝酸盐的贡献比例分别为27.8%、39.5%和39.3%,化肥贡献比例分别为29.1%、40.2%和41.9%.春季（24.7%）大气沉降的贡献比例高于夏季（2.4%）和秋季（10.6%）.③沁河上游硝酸盐主要受硝化过程的影响,没有发生明显的反硝化过程.研究显示,春季、夏季和秋季沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥的硝化,硝酸盐污染防治应考虑化肥的使用效率和抑制硝化过程的发生.      

氮、磷浓度对伪鱼腥藻生长及光合生理的影响

以伪鱼腥藻（Pseudanabaena sp.）为研究对象,研究了不同氮、磷浓度对伪鱼腥藻生长、叶绿素荧光参数（F_v/F_m、α、rETR_max、I_K）及类胡萝卜素与叶绿素a比值等的影响,并应用Monod和Droop方程考察氮、磷营养盐对伪鱼腥藻生长动力学的影响,分别计算得到伪鱼腥藻对总磷的半饱和常数K_sP,细胞内磷份额Q₀与对总氮的半饱和常数K_sN。结果表明:氮、磷浓度对伪鱼腥藻的生长影响极显著（P<0.01）,在氮浓度为0~230.4 mg/L内,伪鱼腥藻的生物量与氮浓度呈正相关,磷浓度>1.28 mg/L会抑制伪鱼腥藻生长。氮浓度对各叶绿素荧光参数有显著影响（P<0.05）,磷浓度对F_v/F_m、I_K有显著影响（P<0.05）,而对rETR_max、α影响不显著（P>0.05）。K_sP≪K_sN,伪鱼腥藻对磷具有更好的亲和性,伪鱼腥藻能够正常生长的细胞最小内磷份额Q₀为0.0486 μg/mg,低于该值则藻细胞的增殖停止。类胡萝卜素与叶绿素a比值与氮、磷营养盐浓度呈负相关。     

珠海淇澳与广州南沙湿地3种植物稳定碳氮同位素组成比较

研究了珠海淇澳和广州南沙3种湿地植物互花米草、芦苇和短叶茳芏的碳、氮含量及其稳定同位素的组成,结果表明外来入侵的C₄植物互花米草在植物体的C含量、C/N值、底泥的δ13C值（-23.83‰）和δ15N值（6.56‰）均显著与本地植物芦苇和短叶茳芏的不同,外来入侵种互花米草对土壤微生物的影响依赖于其密集的根系,使其入侵的潮间带土壤微生物种类、酶活性显著升高,体现出互花米草对湿地系统中C、N循环的深刻影响,为此有必要控制该外来入侵植物的蔓延生长。所测定的芦苇和短叶茳芏的δ13C值,表明采样地的芦苇属于C₃植物,而短叶茳芏则为C₄植物。本研究为进一步探讨这3种湿地植物-土壤系统中的C、N循环提供了基础资料。     

氮磷形态与浓度对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响

以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scendesmus obliquus）为研究对象,分别以硝酸钠、氯化铵和尿素为氮源,以磷酸氢二钾、甘油磷酸钠和三磷酸腺苷为磷源,配置不同浓度的氮磷培养基（氮浓度1.00,4.00,8.00mg/L,磷浓度0.20,2.00mg/L）,通过一次性培养实验研究2种藻氮、磷饥饿时对不同形态和不同浓度氮磷的生长响应.结果表明,2种藻对氮、磷的形态和浓度响应均不同,且藻种之间也有明显的响应差异.铜绿微囊藻在3种浓度硝酸钠培养下比生长速率无显著差异,而斜生栅藻的比生长速率在硝酸钠4.00mg/L时达到最高,说明1.00mg/L的硝酸钠已满足铜绿微囊藻对氮的生长需求,斜生栅藻对氮的需求高于铜绿微囊藻.铜绿微囊藻在1.00,4.00mg/L氯化铵和尿素培养下的比生长速率相同,且比生长速率和现存量均高于同浓度硝酸钠培养组,说明相比于硝酸钠,铜绿微囊藻更喜欢利用还原态的氯化铵和尿素.但当氯化铵浓度高达8.00mg/L时,铜绿微囊藻比生长速率低于相同浓度尿素和硝酸钠培养组,也低于低浓度氯化铵培养组,说明高浓度氯化铵不利于铜绿微囊藻的生长.然而,斜生栅藻在8.00mg/L氯化铵培养下比生长速率和现存量与尿素培养时无显著差异,而且均高于硝酸钠培养组,说明斜生栅藻对氯化铵的耐受能力比铜绿微囊藻高.3种形态的磷均能被铜绿微囊藻和斜生栅藻利用,但铜绿微囊藻用高浓度有机磷培养时的现存量更高,斜生栅藻则在高浓度无机磷培养下生长更好,说明铜绿微囊藻比斜生栅藻能更好的利用有机磷,高浓度的无机磷不利于铜绿微囊藻生长.太湖目前铵氮浓度降低显著,水体无机磷占比很低,溶解态有机磷浓度占比较高,这些都更有利于蓝藻形成优势.