沉积物中N2和N2O产率的同步测量以及新的15N同位素配对技术

摘要

氮气和/或氧化亚氮在沉积物中通过反硝化、厌氧氨氧化或是硝化产生.这些过程错综复杂,使人们无法准确估算每个生化过程单独产生气态氮的速率.近年来,经典的同位素配对技术(IPT),即最常用的添加15N-NO3-以定量反硝化的方法,在本文中,作者对上述方法进行了改进.作者安装了低温捕集器对N2和N2O进行预浓缩,从而同时测得一个样品产生的两种气态产物.对N2(核质比:m/z=28,m/z=29及m/z=30)测量精准度优于2％,对N2O(m/z=44,m/z=45及m/z=46)测量精准度优于1.5％.在这六个核质比(m/z)的峰的基础上,进一步改写了同位素配对技术的公式以期真正解决来自3个特定氮移除过程对N2和N2O产率的贡献,亦即来自反硝化的N2和N2O,来自厌氧氨氧化的N2和来自硝化作用的N2O.为了验证该新方法的可行性,作者利用从台湾淡水河口采集的沉积物柱状样进行培养实验,成功地测定了前述氮移除过程的速率.发现了N2O产出比66％,若不将N2O列入考虑,IPT将有严重偏差.不仅完善了旧有的IPT,还为进一步认识水-沉积物界面的氮动力学提供了重要信息.