溶解有机氮光铵化影响因子及在南海北部空间分布格局
批准号:
42076033
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
宋贵生
依托单位:
学科分类:
海洋化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋贵生
中文摘要
光化学过程对海洋生物地球化学循环具有重要影响。溶解有机氮(DON)光铵化是有机氮向无机氮转变的重要途径之一,对海洋氮循环和初级生产具有重要贡献,但是对DON光铵化影响因素的认识还远远不足,亟需研究解决。本项目拟在南海北部海区开展如下研究:(1)探讨内因(溶解有机物来源、元素组成与光学性质)与DON光铵化表观量子产率(AQY)的定量关系;(2)综合研究环境因子(温度、盐度、pH和溶解氧浓度)与光铵化AQY的定量关系;(3)结合上述定量关系以及太阳辐射和温盐等大面观测数据资料,构建南海北部真光层内DON光铵化从河口到海盆的空间分布格局。对内、外因如何影响DON光铵化的系统研究是本项目的主要创新点,其特色是以室内光照实验与现场大面观测相结合,构建南海北部光铵化跨河口、陆架、陆坡和海盆的空间分布规律,并厘清其主要调控因子。该研究将有助于深入认识海洋氮循环,为海洋生态模型提供基础数据。
英文摘要
Photochemical processes significantly impact major biogeochemical cycles in marine ecosystems. Photoammonification is an important pathway of transforming dissolved organic nitrogen (DON) into dissolved inorganic nitrogen, thereby affecting the marine nitrogen cycle and primary production. However, our knowledge remains limited about the factors controlling photoammonification and about its quantitative contribution to the nitrogen cycle on regional and global scales. Using natural water samples collected in the northern South China Sea, this study aims (1) to quantify the relationships between the apparent quantum yield (AQY) of DON photoammonification and the properties of dissolved organic matter (DOM), such as its sources, elemental compositions and optical properties; (2) to establish quantitative relationships between the AQY of photoammonification and the temperature, salinity, pH and dissolved oxygen concentration (DO) of seawater; (3) to map the spatial distributions of the rate of photoammonification in the euphotic zone across the land-ocean continuum in the northern South China Sea area, using coupled optical-photochemical modeling that incorporates the relationships obtained from objectives (1) and (2). This research is novel in that it is the first of its kind (1) to systematically evaluate the impacts of the intrinsic properties of DOM and environmental factors on the rate of photoammonification, and (2) to elucidate the spatial variability of the rate of photoammonification on a large regional scale based on the quantitative relationships between photoammonification and its controlling factors. This research will help better understand the marine nitrogen cycle and provide fundamental data for improving ecosystem modeling.
光化学过程是上层海洋有机物矿化的重要途径,在海洋生物地球化学循环中扮演着重要角色。溶解有机氮(DON)光铵化是有机氮向无机氮转变的重要途径之一,对海洋氮循环和初级生产具有重要贡献。本项目通过现场观测与实验室培养相结合的方式,重点研究了温度、盐度和溶解氧浓度对陆源(海南东寨港)、海源(南海海盆)和混合源(南海陆架海)溶解有机物(DOM)光铵化速率的影响,进一步分析了DOM来源、内在特性对其光铵化速率的潜在影响。研究结果表明,DOM光铵化速率随温度升高而升高,海源DOM和富里酸光铵化活化能最低,腐殖酸最高,河流和陆架海DOM居中。腐殖酸和富里酸光铵化活化能的显著差异主要由两类腐殖质中氨基酸含量的不同进而其铵化机制不同导致。腐殖酸和富里酸光铵化速率在盐度<25时随盐度升高而升高,而河流DOM无明显盐度效应。除富里酸外,DOM光铵化速率在富氧条件下显著低于缺氧条件,表明溶解氧的存在抑制了还原性气体的生成。富里酸光铵化速率随溶解氧浓度升高而显著提高,该特征同样受富里酸较低的氨基酸含量导致。进一步分析表明,不同来源DOM光铵化速率与样品中有色溶解有机物(CDOM)吸收系数a330呈正比。可利用DOM光铵化速率与a330、温度、盐度和溶解氧的量化关系,结合太阳辐射和现场观测数据,模拟南海透光层水体中光致生成NH4+的量,进而计算该过程在透光层水体中对海洋初级生产的相对贡献。该研究有助于我们进一步认识海洋氮循环过程,并为海洋生态模型构建提供基础数据。
河流光化学-微生物惰性溶解有机物含量与入海通量—以长江口为例
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批准号:42376039
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项目类别:面上项目
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资助金额:51万元
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批准年份:2023
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负责人:宋贵生
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依托单位:
海洋酸化与光照耦合效应对海洋光合有机物光学与化学特性的影响
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批准号:41606098
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2016
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负责人:宋贵生
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依托单位:
国内基金
海外基金