典型近岸海域尿素的时空分布以及血红哈卡藻对不同氮源的响应

摘要

近年来,由于现代农业、工业、旅游业及海水养殖业等行业的迅速发展,致使大量尿素通过各种途径进入近岸水体,使得海水富营养化加剧,赤潮频发。鉴于尿素在近岸海域生态环境中的重要作用,且相关研究有限,本项工作通过对厦门湾、兴化湾和钦州湾尿素(以氮计,Urea-N)的时空分布特征及其影响因素的研究,并结合室内培养实验来探讨血红哈卡藻对NO-3-N,NH+4-N,Urea-N和GluN(谷氨酸)的响应。研究结果如下:(1)2016-2017年调查期间,厦门湾水体Urea-N浓度变化范围介于0.366.15μmol·L-1。在季节变化上,表层水体Urea-N浓度夏季最高,冬季最低,各季节之间不存在显著性差异(p>0.05,n=16);底层水体Urea-N浓度春季最高,冬季最低,各季节之间不存在显著性差异(p>0.05,n=16)。在垂直分布上,春季表层水体Urea-N浓度低于底层水体,夏季、秋季和冬季表层水体Urea-N浓度均高于底层水体。在平面分布上,除春季大嶝海域底层外,Urea-N浓度高值均位于陆地径流影响显著或水体交换不充分的区域,如九龙江口邻近海域、同安湾和西海域,低值位于受外海水影响明显的东南海域和大嶝海域,呈现出内湾及河口区高,外湾低的分布趋势。根据Urea-N的时空分布特征及其与环境因子的相关性分析结果,Urea-N的时空分布不仅受陆地径流输入和陆源排污的影响,还可能受到海水养殖和海洋生物活动的影响。(2)2018年10月调查期间,九龙江表层水体Urea-N浓度平均值为1.77μmol·L-1,变化范围在0.435.00μmol·L-1之间,平面分布呈现出上游高于河口,从上游至河口逐渐降低的分布规律。根据九龙江Urea-N的时空分布特征及其与环境因子的相关性分析结果,九龙江两岸的农业化肥施用、禽畜养殖以及生活排污等均是影响九龙江Urea-N时空分布的因素。(3)2018年7月调查期间,兴化湾表层水体Urea-N浓度平均值(1.84μmol·L-1)高于底层(1.28μmol·L-1),表底层变化范围分别为0.593.39μmol·L-1、0.392.04μmol·L-1。表层和底层水体Urea-N浓度平面分布均呈现出西北低,东南高,由西北向东南逐渐升高的趋势。根据兴化湾Urea-N的时空分布特征及其与环境因子的相关性分析结果,兴化湾东侧沿岸的工农业和养殖活动可能是影响Urea-N时空分布的主要因素,此外,根据连续观测结果,微生物、浮游植物和游泳动物的生理活动以及潮流亦有可能对Urea-N的时空分布产生显著的影响。(4)2018年8月调查期间,钦州湾表层水体Urea-N浓度平均值(0.65μmol·L-1)高于底层(0.50μmol·L-1),表底层水体Urea-N浓度变化范围分别为0.052.66μmol·L-1和0.051.55μmol·L-1。钦州湾水体Urea-N浓度高值位于内湾及湾口。根据钦州湾水体盐度分布特征及钦州湾周边海域养殖现状,钦州湾内湾的污水排放、径流输入和湾口两岸的对虾养殖等因素均可能是影响钦州湾Urea-N分布的主要因素。(5)血红哈卡藻(Akashiwo sanguinea)的生长动力学实验结果表明,NO-3-N,NH+4-N,Urea-N和Glu-N均能在一定浓度范围内促进血红哈卡藻生长,超出一定浓度可能会对生长产生抑制作用,四种氮源促进生长的浓度范围分别为0500μmol·L-1、080μmol·L-1、0100μmol·L-1和0100μmol·L-1,并且在此浓度范围内,最大藻密度会随着氮源浓度的增加而增加。根据图22,A、B、C、D四个实验组,血红哈卡藻的生长动力学特征均符合Monod模型。以Urea-N作为氮源时,血红哈卡藻的最大比生长速率低于Glu-N组和NH+4-N组,略高于NO-3-N组,维持生长所需的最低氮浓度低于NH+4-N,高于NO-3-N和Glu-N,血红哈卡藻对UreaN的亲和力与NO-3-N相同,高于NH+4-N,但远低于Glu-N。

目录

摘要

Abstract

第一章 前言

1.1 国内外研究现状

1.1.1 近岸海域重要的有机氮源-尿素

1.1.2 尿素与赤潮的潜在联系

1.1.3 近岸海域中的尿素来源

1.2 本文的研究内容和意义

第二章 Urea-N时空分布特征及其影响因素

2.1 研究海域概况

2.1.1 厦门湾

2.1.2 兴化湾

2.1.3 钦州湾

2.2 材料与方法

2.2.1 调查站位布设

2.2.2 样品采集与分析

2.2.3 数据处理

2.3 结果与讨论

2.3.1 厦门湾水体Urea-N时空分布特征及影响因素

2.3.2 九龙江水体Urea-N时空分布特征及影响因素

2.3.3 兴化湾水体Urea-N时空分布特征及影响因素

2.3.4 钦州湾水体Urea-N时空分布特征及影响因素

2.4 结论

2.4.1 厦门湾

2.4.2 九龙江

2.4.3 兴化湾

2.4.4 钦州湾

第三章 不同氮源对血红哈卡藻生长的影响

3.1 材料与方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 培养和实验条件

3.1.3 生长动力学实验设计

3.1.4 数据采集与分析

3.2 结果

3.3 讨论

3.4 结论

第四章 不足与展望

4.1 研究的不足之处

4.2 研究展望

第五章 发表论文和参与项目

5.1 发表论文

5.2 参与项目

参考文献

致谢