海水中溶解有机氮的测定方法比较及东海赤潮高发区溶解有机氮的分布特征

摘要

氮是海洋生物生长的重要营养元素,海洋中的溶解有机氮是海洋氮循环的重要组成部分,也对全球氮循环有重要影响。目前赤潮作为一个异常生态现象越来越受到人们的重视,而溶解有机氮作为营养元素可以直接被浮游植物吸收利用,是赤潮爆发的原因之一。认识海洋中溶解有机氮(DON)、总溶解态氮(TDN)及碳氮比(C/N)的分布和影响因子对海洋氮循环和赤潮的研究都具有重要意义。
　　 海水中溶解有机氮(DON)的含量是通过总溶解氮(TDN)含量减去溶解无机氮(DIN)含量获得。本论文先对测量海水中总溶解氮(TDN)的两种常用方法,高温燃烧法和过硫酸钾氧化法进行了比较,确定了测定样品所采用的方法。然后利用2010年4月、5月和10月三个航次的调查,对东海赤潮高发区的总溶解态氮(TDN)、溶解有机氮(DON)和碳氮比的含量和分布特征进行了研究,并分析了它们与不同环境因子的关系,主要得到如下结果:
　　 HTC法和PO法测得的的标准曲线和空白都很接近理论值,空白值都较低,两种方法的精密度也都较高。加标实验的回收率都接近100％,两种方法都比较稳定,准确性好。在对不同化合物的回收实验和以海水为本底加标EDTA的回收率实验中,两种方法氧化较完全,加标实验的线性拟合结果也表明两种方法均适合于海水中TDN的测量。在对于现场海水样品的测量实验中,水平分布的两个断面用两种方法测得的结果十分接近,氧化率和空白都不存在显著差异。垂直分布的拟合结果也很相近,但在DON含量较高时PO法的氧化率略低。而且HTC法可以同时测得DOC和DON的值,使海水中DOC/DON比值的测定据有方法上的一致性,其测定方法也更方便快捷,因此HTC法比PO法更适于本论文海水样品中TDN的测量。
　　 东海赤潮高发区的TDN和DON含量在调查时间都呈现近岸高远岸低的趋势,与盐度的分布相似,在河口区出现高值,尤其是长江口附近,可见TDN和DON主要受陆源输入的影响。此外在赤潮爆发时,叶绿素高值区会有DON的低值,说明部分DON被浮游生物吸收。C/N比在调查时间都出现近岸低远岸高的趋势。近岸由于受到陆源输入的小分子含氮有机物的影响,C/N比较低,在叶绿素含量较高的区域C/N比接近Redfield比值,在远岸区域由于受到大分子有机物的影响,C/N比升高。
　　 本论文选取了GC、RB和ZB三个断面进行垂直分布分析。在这三个断面上,TDN和DON都呈现近岸高远岸低的趋势。垂直方向上近岸区域基本是由表层到底层依次降低的趋势,远岸区域的分布则相反。平均值的分布三个月份都呈现由表层到底层依次降低的趋势,表层受陆源输入影响较大。C/N比的趋势在三个断面都是近岸低远岸高,中层比较接近Redfield比值。
　　 对ZA3进行昼夜定点连续观测的结果表明,TDN和DON都在10m层变化最大,并且在叶绿素的最大值和最小值处分别出现高值和低值,TDN和DON的含量周日变化还跟光照和潮汐有关。C/N比周日变化在各水层比较均匀,受潮汐的影响较大。
　　 从TDN、DON和C/N比与盐度(S)和叶绿素(chl-a)的相关性分析来看,TDN和DON都与盐度呈现明显的负相关关系,且10月相关性最显著。可见陆地径流对TDN和DON含量有重要影响,且与降水量有关。TDN和DON与叶绿素也呈负相关关系,但是相关性并不明显,尤其是5月赤潮爆发期,没有显著的相关性,可能是赤潮爆发期有机氮被快速的循环消耗掉了。4月和10月中层TDN和DON的与叶绿素的相关性大于表层和底层。C/N比与盐度呈现正相关关系,与叶绿素在5月也没有明显的相关性,在4月和10月的中层与叶绿素呈现正相关。