【摘 要】
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沉积物作为海洋生态系统中氮、磷等营养盐的重要“源”和“汇”,在平衡上覆水营养盐浓度和营养物质循环等方面发挥了重要作用。氮是海洋生态系统元素循环的最重要元素之一,其含量和比例的改变会成为浮游植物和藻类的群落结构及生长的限制因子。据2019年《中国生态环境状况公报》指出,溶解无机氮（DIN）成为渤海海域的主要超标物质之一,而黄渤海海域海水中的DIN主要来源于沉积物。沉积物中氮的赋存形态不同在氮循环中所
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沉积物作为海洋生态系统中氮、磷等营养盐的重要“源”和“汇”,在平衡上覆水营养盐浓度和营养物质循环等方面发挥了重要作用。氮是海洋生态系统元素循环的最重要元素之一,其含量和比例的改变会成为浮游植物和藻类的群落结构及生长的限制因子。据2019年《中国生态环境状况公报》指出,溶解无机氮（DIN）成为渤海海域的主要超标物质之一,而黄渤海海域海水中的DIN主要来源于沉积物。沉积物中氮的赋存形态不同在氮循环中所起的作用不同,能释放的氮量也不相同。氨氮和硝态氮是沉积物-水界面氮交换的主要形态,研究沉积物对氨氮和硝态氮的释放过程以及对释放通量的拟合是了解沉积物中氮循环的重要步骤,也有助于环境质量的评估。本文以2019年4月份在渤海中部海域用不锈钢抓斗采样器采集的表层沉积物为研究对象,利用连续分级浸取分离方法将总氮（TN）分为离子交换态氮（IEF-N）、弱酸可浸取态氮（WAEF-N）、强碱浸取态氮（SAEF-N）、强氧化剂浸取态氮（SOEF-N）,测定了表层沉积物中各不同可转化态氮的含量,分析了其空间分布差异,并探讨了各形态氮的影响机制和对海洋上覆水的生态作用;同时通过实验室内模拟实验基于响应面法研究了温度、震荡频率和pH对表层沉积物中溶解无机氮的释放规律。得到的主要结果如下:（1）各氮形态在空间分布差异较大,总体上,可转化态氮（TTN）的含量变化范围为76.22-129.49mg/kg,各TTN含量为SOEF-N＞IEF-N＞SAEF-N＞WAEF-N,各氮形态的分布差异主要受陆源有机质的输入差异和洋流流向的影响,而TN主要受到区域有机质输入含量的影响。TTN含量越高的区域说明了此区域有更强的外源输入,IEF-N含量越高的区域有更强的氮释放。相关性分析表明,SOEF-N、TTN、NTN的含量主要受TN和粉粒含量的控制,而与Ca、Mn的含量相关性较小,金属元素Al、Fe的含量对IEF-N含量的影响较大。（2）各氮形态的释放量与释放能力也不相同,释放量顺序为IEF-N＞SAEF-N＞SOEF-N＞WAEF-N,释放比例为IEF-N＞WAEF-N＞SAEF-N＞SOEF-N,分别有69.83%的IEF-N、64.93%的WAEF-N、56.27%的SAEF-N、29.56%的SOEF-N将再次释放。Pearson相关性结果显示,沉积物中SOEF-N的释放与粉砂含量呈负相关,而与砂含量呈正相关;SOEF-N与上覆水中Chla和溶解无机氮（Dissolved inorganic nitrogen,DIN）都呈负相关,说明SOEF-N的释放对其影响较少,而表层和底层水Chla和DIN分别具有极强的正相关（r=0.803,P＜0.01;r=0.831,P＜0.01）,这可能意味着在研究区域内,水柱没有出现明显的分层。（3）DIN通量随着温度的升高而增加,30℃时达到最大;NH4+通量随振荡频率的增加而增加,而NO3-+NO2-通量随振荡频率的先增加后减小,在150r时,NO3-+NO2-通量取得最大值;NH4+通量随着pH的升高而降低,在pH=7条件下达到最小后开始增大,NO3-随着pH的增大一直增大。Box-Behnken（BBD）模型的拟合结果显示,环境因子与DIN通量间的拟合关系均为二次多项式且模型显著,能较好的拟合实验条件下DIN的通量规律。对模型进行方差分析,结果表明:温度对NO3-+NO2-通量影响显著（P＜0.05）;温度和振荡频率交互作用对NH4+通量影响显著（P＜0.05）。T=6.33℃,r=156.16 r·min-1,pH=7.14是渤海沉积物通量交换的最不利条件,NO3-+NO2-、NH4+的扩散通量分别为:2.42 mg·（m~2·h）-1、2.99 mg·（m~2·h）-1,各响应值取得最小。综上,渤海表层沉积物是渤海海水的氮源,即DIN从水中汇入沉积物的量少于从沉积物中释放到水中的量。
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