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本研究优化了测定海水硝酸盐氮、氧同位素组成的化学转化法，并将其运用于中国第五次北极科学考察期间于白令海和楚科奇海，以及中国第29次南极科学考察期间于南大洋普里兹湾及其邻近海域采集的硝酸盐氮、氧同位素样品的测定，揭示出南极普里兹湾及其邻近海域、白令海、楚科奇海NO3--δ15N、-δ18O的空间分布特征及其影响因素，同时利用NO3--δ15N、-δ18O值与[NO3-]的关系计算出上层海洋浮游植物同化吸收硝酸盐导致的氮、氧同位素分馏系数，获得了以下主要认识: 经一系列的方法学摸索，确定了测定海水硝酸盐氮、氧同位素组成的化学转化法的主要流程为:25cm3天然海水样品用100mg MgO调节pH后，直接加入0.8g新鲜制备的泡沫Cd，在200转/min的条件下振荡24h，NO2的产率可达98-101％。添加0.8cm3的叠氮化钠(2mol/dm3)与醋酸(20％ v/v)配比为2∶1的缓冲溶液于10cm3样品中，保证叠氮反应的pH条件最佳。此外，对富集、纯化N2O气体所需的装置进行了摸索和改造，建立了一套用于吹扫、富集、纯化液体中N2O气体的低温冷冻富集装置，并通过GasbenchⅡ实现了与同位素比值质谱的联机及自动分析。经过一系列平行测试，得到N2O-δ15N、N2O-δ18O的分析标准偏差分别好于0.32‰和0.29‰，峰面积相对标准偏差小于5％，具有很好的分析精度。通过对硝酸盐氮、氧同位素标准工作曲线的多次重复性测定，证明所用流程可获得极好的线性关系，且标准工作曲线十分稳定，重现性很好，完全满足天然海水硝酸盐氮、氧同位素组成的分析。 普里兹湾及其邻近海域不同水团硝酸盐的氮、氧同位素组成特征有所不同，湾外CDW的NO3--δ15N、-δ18O值分别为5-5.5‰和～2‰;湾内陆架水的NO3--δ15N、-δ18O值分别为5-8‰和2-6‰;普里兹湾冬季水(50-100m)的NO3--δ15N、-δ18O值分别～7‰和～3‰;上层水体（50m以浅）的NO3--δ15N、δ18O值分别7-10‰和3-5‰。普里兹湾及其邻近海域表层NO3--δ15N值在湾内东南沿岸海域最高(～10‰)，陆坡区表层及湾外75°E北部海域最低(～6‰)。NO3--δ18O值的空间分布与NO3--δ15N值十分类似，湾内东南沿岸高达～6‰，而湾外75°E北部海域低至～2.5‰。NO3--δ15N和δ18O的断面分布主要表现出两个特征:(1)湾内陆架区要高于陆坡及湾外;(2)上层水体要高于中深层水体。NO3--δ15N、-δ18O值与营养盐的空间变化趋势大体呈镜像的对称关系，反映出生物吸收是导致普里兹湾及其邻近海域上层海洋硝酸盐氮、氧同位素组成变化的主控因素。由Rayleigh模型计算出普里兹湾及其邻近海域所有站位的15ε和18ε分别为5.4‰和5.3‰。若将Rayleigh模型分别应用于研究区域的湾内、陆坡和湾外，可获得湾内区域的15ε和18ε分别为2.6‰和2.9‰，陆坡区的15ε和18ε分别为4.9‰和4.9‰，湾外区域的15ε和18ε分别为12.9‰和4.9‰。15ε表现出由湾内向陆坡直至湾外增加的趋势，而湾外的18ε也高于湾内，反映出浮游植物生长速率可能是影响15ε、18ε空间变化的重要因素之一，该因素在以往的研究中却被忽略了。 白令海海盆区500m以深水体的NO3--δ15N值和NO3--δ18O值分别稳定在～6‰和2-4‰，自次表层朝着表层方向，NO3--δ15N值和NO3--δ18O值逐渐增大，其中白令海陆坡表层水体的NO3--δ15N、-δ18O出现最大值，分别为～14‰和～12‰。NO3--δ15N值、NO3--δ18O值与硝酸盐浓度之间呈负相关关系。基于Rayleigh模型计算出白令海海盆区的15ε和18ε分别为4.3‰和4.6‰。 白令海陆架区NO3--δ15N值和NO;-δ18O值的变化较大，分别为5-14‰和1-12‰。外陆架区的NO3--δ15N、-δ18O值的变化主要受控于生物同化吸收作用，但近底层水体可能同时受到硝化作用和反硝化作用的影响，其中硝化作用可能相对更为重要。中陆架和内陆架区NO3--δ15N、-δ18O值的变化可能主要不是受到生物同化作用的影响，而主要受控于不同水团及其物理混合过程，个别站位如BN08站近底层水则同时受控于反硝化作用的影响。 楚科奇海陆架区NO3--δ15N值为6-18‰，平均为11.3‰; NO3--δ18O值的变化范围更大，为2-15‰。对R01站、R03站和R05站采自不同时间的样品进行的研究表明，7月份的NO3--δ15N值（平均为13.1‰）要明显高于9月份(平均为9.6‰)，这种时间差异性可归因子浮游植物同化吸收硝酸盐能力的时间变化。在空间分布上，NO3--δ15N、-δ18O值在白令海峡附近海域的近底层水和高纬度冰边缘区的表层水出现高值，而在陆架坡折处近底层水中较低。白令海峡附近海域硝酸盐氮、氧同位素组成的变化主要受控于反硝化作用，脱氮过程越剧烈，则NO3--δ15N、-δ18O值越高。在楚科奇海北部的陆架坡折处，反硝化作用和硝化作用可能同时影响到硝酸盐的氮、氧同位素组成，但硝化作用可能起着更为重要的作用。