波罗的海北部诸河口的脱氮作用

《波罗的海北部诸河口的脱氮作用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、波罗的海北部诸河口的脱氮作用波罗的海北部诸河口的脱氮作用DenitrificationintheRiverEstuariesoftheNorthernBalticSeaHannaSilvennoinen,SusannaHietanen,AnuLiikanen,C.FlorianStange,RolfRussow,JormaKuparinen,PerttiJ.Martikainen河流入海口被认为对减少输送到海洋里的氮负荷有很重要的作用.我们监测了北波罗的海的6个海湾河口的脱氮速度.其中4个是波的尼亚湾(波的尼亚湾的北部海湾)的河口,两个是河口海湾,

2、一个在群岛海(波的尼亚湾南部海湾),另一个在芬兰湾.4个河口脱氮作用的速度介于330～905gmolN/m,d之间.群岛海和波的尼亚湾的河口海湾脱氮作用的速度分别为9O～9l0gmolN/md,230～320gmolN/md.脱氮作用能够去除掉河口处和芬兰湾的河口海湾处的总氮负荷量的3.6%～9.O%,在这些地方停留的时间是短暂的.而停留时间很长,在河口海湾群岛海入海之前4,5%的硝酸盐负荷和19%的氮负荷能被去除掉.根据我们的监测结果,快速流动的河流以及河口地区的沉积物停留短暂,去除流向波罗的海的氮负荷的能力有限.引言波罗的海是一个大的,深受富营

3、养化之害的成水内湾.这片海域的汇水面积比海域本身大4倍,生活着8500万人口.波的尼亚湾处于波罗的海盆地的最北端.位于群岛海的浅水处的海底山脊防止了更成的水流入.达部分与波罗的海的其他部分是隔绝的,再加上有大量的淡水的涌入,使得这一地区水的成度与北波罗的海的大多数地方相比更低.波的尼亚湾地区的初级生产(农业,林业或其他从地球表面提取原料的产业)只产生有限的磷(P),而且与波罗的海其他地方不同的是,这个海湾生态状况良好.2000年一年输入到这个海湾的氮(N)负荷是74100tI".自2O世纪9O年代以来,监测到的硝酸盐浓度一直不断增加,特别是在流入波

4、的尼亚湾的芬兰沿岸的水体形成的河流尤其明显l.芬兰湾是一个海湾河口式的地区,直接与其西端的波罗的海本体连通,同时也受到其东端的涅瓦河的影响.与波的尼亚湾不同的是,它是严重富营养化的.在过去的数十年间,输入芬兰湾的营养物质在减少,原因是对芬兰湾采取了积极的保护措施,而且它周围的俄罗斯和爱沙尼亚等国出现了经济衰退"1.但是,每年还是有13O120000t的氮流进了芬兰湾"].进入水生生态系统后的氮的命运取决于其所处的环境条件.有机氮化合物被微生物分解成铵根(NH),能够被初级生产者吸收,或者被细菌通过硝化作用变成硝酸根(NO3-).NO一可以被吸收或通

5、过脱氮作用进一步被处理,厌氧性的铵根氧化(anammox),或者异化的NO3-还原成为NH4(DNRA).在这些过程中,DNRA将NO一还原成NH4,仍旧能够被其他有机体吸收.被初级生产者吸收的氮与生物体结合,然后又被释放到水生生态系统中.脱氮作用(连续的还原反应将NO3-变成氮气[N,】)和厌氧性的铵根氧化(用亚硝酸根[NO2-】将NH氧化成N)是将氮从该系统中永久去除掉的唯一方法.脱氮作用,而不是厌氧性的铵根氧化作用,可能会通过气态的媒介物一氧化二氮(N,O)对全球性的气候变暖产生影响.脱氮作用的最终产物N,在大气中的含量很丰富(78%),而其

6、媒介物N,O是导致温室效应的气体.脱氮作用在水生生态系统中产生的这些气体的比率受几个环境因素的影响,包括气温,含氧量和可得到的NO一的量】.在沉积物中,脱氮作用产生的气体中N,O通常不到5%l.尽管如此,但是,有人认为在NO含量高的区域,如河口和海湾处,N,0的生成量可能会增加㈣.据估计,每年脱氮作用能够去除掉进入芬兰湾中氮的30%t和进入波的尼亚湾中的氮的23%t].这些估计都是根据在外海的沉积区域的研究得到的结果.有人认为,海湾河口是氮负荷的有效的沉积槽,会减少被运送到海洋中的氮的量",】.到目前为止,公开发表的为数不多的对北波罗的海过滤能力的

7、评估对这种观点提出了挑战(Hietanen,s.及Kuparinen,J.,波罗的海芬兰湾的一个海岸观测站的脱氮作用和厌氧性的铵根氧化的季节性和短期变化,已经提交给公开出版物)lI].需要用更多的数据去解释这些生态系统降低流人海中的氮的能力.我们在北波罗的海的6个海湾河口处监测了脱氮作用的速率.其中4个是在波的尼亚湾的河口处(波的尼亚海湾的北部),2个在河口海湾,1个在群岛海(波的尼亚湾的南部),另1个在芬兰湾(图I).有两个项目都是芬兰科学院的波罗的海研究项目(BIREME)(2003～2006)的组成部分——对这项工作做出了贡献.在这项研究中应

8、用了两个N方法.CoastGas项目(芬兰库奥皮奥[Kuopio]大学和德国莱比锡哈雷Umweltforschungzen