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文章简介
氮是海洋生态系统生物地球化学循环的重要元素，对海洋初级生产力具有重要影响。广泛的人为活动对沿海氮的积累构成了重大挑战。因此，准确识别硝酸盐的来源对于减轻许多边缘海域的过量氮至关重要。黄海(YS)是西北太平洋典型的半封闭边缘海，该地区积累了大量硝态氮。但是例如“究竟可以提供多少NO3-”以及“N的再生在黄海中部起到什么作用”等问题依然存在。NO3-的双同位素分析(δ15N和δ18O)是识别外部NO3-来源和识别边缘海区氮循环过程的可靠方法。然而，相关数据集数量有限，且当前仅在YS区域进行了少量的研究。
近日，Zhong et al (2024) 在Water Research上发表论文"Deciphering and quantifying nitrate sources and processes in the central Yellow Sea using dual isotopes of nitrate"。该研究在2021年夏季沿着第一海洋研究所样带进行样品采集，并通过NO3-的双同位素分析等途径，区分了NO3-的来源、量化了NO3-的循环过程。在此基础上，该研究强调沿海NO3-供应动态是由海洋、陆地和大气过程之间复杂的相互联系形成的，从而为了解沿海N循环和基于生态系统的环境管理奠定基础。
下图为本研究所展现结果和机理的摘要图：
YSSW: 黄海表层水；CDW: 长江稀释水；YSCWM: 黄海冷水团；TWCW: 台湾暖流
AD: 大气沉积；CF: 化学肥料；M&S: 粪肥和污水；SN: 土壤氮
主要内容
图1 (a)夏季沿FIO样带的采样站和水循环模式示意图；(b)研究区域收集的所有水样的温度与盐度关系图
2021年8与28日至9月9日，沿着FIO样带，在研究船上进行实地研究。
海水样品在表层和上层30m每隔10m收集一次，在中层和底层每隔20m收集一次。
图2 温度、盐度、叶绿素a、DIP、NO3-、NH4+、DIN、DON、δ15N-NO3-、δ18O-NO3-等指标沿FIO断面的垂直剖面图
图3 (a)根据文献整理的YSSW中δ15N-NO3-和δ18O-NO3-以及潜在源δ15N-NO3-和δ18O-NO3-特征的平均值和标准差；(b)四种NO3-源对YSSW贡献的后验分布
图4 YSCWM和TWCW站点DON与NO3-的线性关系
图5 YS中部NO3‑来源和循环过程示意
图中的值代表主要来源硝酸盐的比例和氮转化产生的再生贡献
图6 (a)每个数据集的大致位置分布地图；(b)中国沿海潜在NO3-源的δ15N-NO3-和δ18O-NO3-范围及δ15N-NO3-和δ18O-NO3-数据集；(c) NSCS(广东西海岸)和PRE(珠江口)不同月份的δ15N-NO3-和δ18O-NO3-值；(d) SIAR估算中国沿海NO3-源的贡献
主要结论
本研究通过对黄海中部地区NO3‑双同位素的同位素分析，评估了人为活动和水文因素对NO3‑来源和转化的影响。研究的主要结论如下：
（1）在YSSW地区，人为影响是NO3‑源分配空间变化的主要原因；NO3‑来源分别包括AD(30±4%)、CF(25±11%)、SN(24±12%)和M&S(21±5%)。
（2）双同位素综合研究表明，中国沿海海域δ15N-NO3‑和δ18O-NO3‑具有明显的空间和季节差异。在中国东部沿海，CF占主导地位，而在南海沿海，M&S更为显著。
（3）SIAR模型表明，沿海海洋中超过一半的NO3‑负荷来自M&S和CF。因此，减少M&S和CF的污染、以及在陆海界面进行全面了解和干预，对于可持续管理N输入和减缓该地区沿海富营养化至关重要。
文章来源：
Xiaosong Zhong, Xiangbin Ran. Deciphering and quantifying nitrate sources and processes in the central Yellow Sea using dual isotopes of nitrate, Water Research, Volume 261, 2024, 121995, ISSN 0043-1354.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121995.
编辑：须歆
两 瓣 星 球
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