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球形棕囊藻同化吸收硝酸盐的氮氧稳定同位素分馏研究

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海洋与湖沼 2023年第1期54卷 67-74页

作者：王文涛俞志明宋秀贤郭宏红任向征中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛科技大学化学与分子工程学院山东青岛266042

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)赤潮是一种全球范围的生态灾害,而硝酸盐稳定同位素技术是研究海洋富营养化与赤潮暴发机制的前沿技术。为将该技术应用于球形棕囊藻赤潮暴发机制方面的研究,首先需了解其同化吸收硝酸盐的稳定同位素分... 详细信息

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)赤潮是一种全球范围的生态灾害,而硝酸盐稳定同位素技术是研究海洋富营养化与赤潮暴发机制的前沿技术。为将该技术应用于球形棕囊藻赤潮暴发机制方面的研究,首先需了解其同化吸收硝酸盐的稳定同位素分馏特征。为此开展了球形棕囊藻室内培养实验,获取培养过程中氮、磷、硅等营养盐的浓度及硝酸盐氮、氧稳定同位素(δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-))等参数的变化特征,计算球形棕囊藻同化吸收硝酸盐的稳定同位素分馏系数。结果显示,NO_(3)^(-)和PO4_(3)^(-)浓度随培养时间均呈现先明显下降后稳定的特征,同时伴随直径2~3 mm的囊体出现并生长至2~3 cm。NH4+浓度先后两次出现升高,推测可能是受到有机氮矿化过程的补充所致。随NO_(3)^(-)浓度降低,δ^(15)N和δ^(18)O的值分别在第13天和第7天达到相对峰值。经计算,球形棕囊藻同化吸收硝酸盐过程δ^(15)N和δ^(18)O分馏系数分别为3.32‰±0.38‰和3.12‰±0.59‰,而前者的分馏系数呈逐渐降低的特点,原因可能是随球形棕囊藻生长,发生酶还原的NO_(3)^(-)较参与跨膜运输的NO_(3)^(-)比例逐渐升高。研究首次给出了球形棕囊藻同化吸收硝酸盐过程的氮、氧稳定同位素分馏系数及其变化特征,补充了海洋微藻同位素分馏数据库,为稳定同位素技术研究球形棕囊藻赤潮暴发的营养机制提供了重要的基础数据。

关键词：球形棕囊藻同化吸收氮稳定同位素氧稳定同位素同位素分馏

土壤剖面碳氮稳定同位素自然丰度的垂直分布模式及其影响机制

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应用生态学报 2021年第6期32卷 1919-1927页

作者：陈淼刘顺许格希史作民中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 四川米亚罗森林生态系统定位观测研究站四川理县623100 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

土壤碳、氮稳定同位素自然丰度(δ^(13)C和δ^(15)N)随土壤深度变化的研究,对揭示碳、氮元素生物地球化学循环机制具有重要意义。本文在概述土壤剖面δ^(13)C和δ^(15)N)垂直分布特征的基础上,重点介绍了土壤δ^(13)C和δ^(15)N)垂直分... 详细信息

土壤碳、氮稳定同位素自然丰度(δ^(13)C和δ^(15)N)随土壤深度变化的研究,对揭示碳、氮元素生物地球化学循环机制具有重要意义。本文在概述土壤剖面δ^(13)C和δ^(15)N)垂直分布特征的基础上,重点介绍了土壤δ^(13)C和δ^(15)N)垂直分布模式的影响机制。土壤剖面δ^(13)C垂直分布模式的影响机制主要有3种:1)植被δ^(13)C值的历史变化;2)植物群落C3-C4植物优势度变化;3)分解过程中^(13)C富集的微生物源碳的积累。此外,讨论了^(13)C休斯效应对土壤剖面δ^(13)C垂直分布模式的影响。土壤剖面δ^(15)N)垂直分布模式的影响机制主要有4种:1)反硝化过程产生的^(15)N贫化气体的损失;2)分解过程中^(15)N富集的微生物源氮的积累;3)菌根将^(15)N贫化的含氮化合物转移到植物而在深层土壤积累^(15)N富集的菌根真菌残留物;4)土壤有机质-矿物相互作用。最后提出了未来土壤剖面碳、氮稳定同位素自然丰度的垂直分布模式研究应该关注的重点。

关键词：土壤剖面碳稳定同位素氮稳定同位素同位素分馏垂直分布

样本预处理方式对罗氏沼虾碳和氮稳定同位素比值检测的影响

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核农学报 2022年第10期36卷 1975-1983页

作者：李月刘晃谢正丽中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所上海200092

为研究样本预处理方式对罗氏沼虾碳和氮稳定同位素比值检测的影响,分别选用3种保存温度(常温23℃/15 d、冷藏2℃/90 d、冷冻-18℃/360 d)、2种取样方式(虾仁取样、整虾取样),以新鲜沼虾样本为对照组,对比不同样本预处理方式对罗氏沼虾... 详细信息

为研究样本预处理方式对罗氏沼虾碳和氮稳定同位素比值检测的影响,分别选用3种保存温度(常温23℃/15 d、冷藏2℃/90 d、冷冻-18℃/360 d)、2种取样方式(虾仁取样、整虾取样),以新鲜沼虾样本为对照组,对比不同样本预处理方式对罗氏沼虾碳稳定同位素比值(δ^(13)C)、氮稳定同位素比值(δ^(15)N)、碳氮比(C/N)的影响。结果表明,不同保存温度和不同取样方式对罗氏沼虾δ^(13)C、δ^(15)N、C/N的影响明显。与对照组相比,常温保存条件下的δ^(15)N偏移量最大(1.31‰~13.16‰,平均值为6.02‰),冷冻保存条件下的δ^(13)C偏移量最大(2.34‰~2.84‰,平均值为2.57‰),室温保存条件下的C/N显著增加(P氮稳定同位素检测。本研究结果为水产品碳和氮稳定同位素比值检测的样本预处理方式提供了参考。

关键词：碳稳定同位素氮稳定同位素保存温度取样方式罗氏沼虾

碳氮稳定同位素技术在青藏高原高寒草甸生态系统研究中的应用:进展与展望

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应用生态学报 2020年第10期31卷 3568-3578页

作者：周春丽李以康曹广民朋措吉宋明华徐兴良周华坤林丽中国科学院西北高原生物研究所青海省寒区恢复生态学重点实验室西宁810008 中国科学院大学北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101

碳氮稳定同位素技术在草地生态系统研究中的应用日渐广泛,本文针对其在青藏高原高寒草甸生态系统中的研究与应用进行了总结。首先,探讨了环境因子(海拔、水肥、草地退化、温度)对青藏高原高寒草甸碳氮同位素组成(δ^13C、δ^15N)的影响... 详细信息

碳氮稳定同位素技术在草地生态系统研究中的应用日渐广泛,本文针对其在青藏高原高寒草甸生态系统中的研究与应用进行了总结。首先,探讨了环境因子(海拔、水肥、草地退化、温度)对青藏高原高寒草甸碳氮同位素组成(δ^13C、δ^15N)的影响:高寒草甸植物δ^13C值与海拔呈正相关,与大气压强、草地退化和温度均呈负相关,与降水的关系尚有争议;土壤δ^13C值与海拔和草地退化呈正相关;植被的δ^15N值与水肥呈正相关,土壤的δ^15N值与草地退化呈负相关。其次,综述了近年来该技术在高寒草甸植物光合型鉴定、植物水分利用、食物链营养关系、碳氮循环等方面的研究进展。最后,对碳氮稳定同位素技术在研究高寒草甸土壤有机碳与土壤呼吸、重现植被类型更替和气候演化历史、土壤N_2O溯源、探究高寒草甸退化的原因、藏药与动物食品产地溯源等方面的应用前景进行了展望,以期进一步发挥其在青藏高原高寒草甸研究中的潜力。

关键词：碳稳定同位素氮稳定同位素青藏高原高寒草甸生态系统碳氮循环

大气浓度下N_2O中氮稳定同位素比值测定的GasBench-IRMS系统改造

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质谱学报 2018年第4期39卷 385-391页

作者：崔杰华孙辞李国琛李波王颜红中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳110016

为实现在线自动测定大气环境N_2O中氮稳定同位素比值,本工作对多用途在线气体制备和导入系统(GasBench)进行了改造。增加了化学阱和2个冷阱,与八通阀构成预浓缩装置,以期达到纯化和浓缩大气样品中N_2O的目的,同时更换大体积进样瓶及其... 详细信息

为实现在线自动测定大气环境N_2O中氮稳定同位素比值,本工作对多用途在线气体制备和导入系统(GasBench)进行了改造。增加了化学阱和2个冷阱,与八通阀构成预浓缩装置,以期达到纯化和浓缩大气样品中N_2O的目的,同时更换大体积进样瓶及其配套样品盘,用于增加样品进样量。优化了质谱测定条件、样品收集和浓缩时间等关键参数,并进行了系统的线性、稳定性测试以及方法准确性验证。结果表明,在本方法条件下,当离子流强度在280~3 000mV时,系统线性关系良好,δ15 NAir值随离子流强度的增加而变化不大;不同压力条件下,δ15 NAir值的S.D稳定性指标的要求。利用该方法测量配制的400mg/L N_2O标准样品气,δ15 NAir平均值为7.253‰,接近标准气的氮稳定同位素标准值,说明该方法准确性良好,可用于大气浓度下N_2O中氮同位素比值测定。

关键词：大气N2O 多用途在线气体制备和导入系统(GasBench) 同位素比值质谱(IRMS) 氮稳定同位素

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水体中氮稳定同位素的研究进展

应用生态学报 2016年第8期27卷 2699-2707页

作者：范丽俊赵峰华程晨中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

随着工农业生产的发展,水体氮污染已日益严重.利用氮稳定同位素来判别水体氮污染的源和汇、研究氮循环等显得尤为重要.本文就以下几方面进行综述:1)氮稳定同位素的基本概念、氮在水体中的循环及相应的同位素分馏情况;2)系统比较了水中... 详细信息

随着工农业生产的发展,水体氮污染已日益严重.利用氮稳定同位素来判别水体氮污染的源和汇、研究氮循环等显得尤为重要.本文就以下几方面进行综述:1)氮稳定同位素的基本概念、氮在水体中的循环及相应的同位素分馏情况;2)系统比较了水中氮同位素测定过程中氮同位素的分离、富集和不同形态氮的转化方法;3)讨论了氮稳定同位素在研究地表水、地下水及海水中的氮循环、判断氮污染的源和汇、氮在生态系统中转化以及水体富营养化等方面的应用;4)总结了水体中反硝化作用的判断方法和水体中硝酸盐的两种自然衰减机制——反硝化作用和稀释作用;5)指出了该研究领域的不足之处.

关键词：氮稳定同位素水环境氮循环测定方法应用

元素分析-同位素比值质谱法测量海洋沉积物中有机碳和氮稳定同位素组成的实验室间比对研究

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岩矿测试 2020年第4期39卷 535-545页

作者：常文博李凤张媛媛贺行良青岛海洋地质研究所山东青岛266071

海洋沉积物中有机碳、氮稳定同位素(δ13 C、δ15 N)作为一种有效指标,可对不同地质时期空气、温度、降水等参数的变化进行标记。元素分析-同位素比值质谱法是一种测量海洋沉积物有机碳、氮稳定同位素组成的合理、有效的方法。目前我国... 详细信息

海洋沉积物中有机碳、氮稳定同位素(δ13 C、δ15 N)作为一种有效指标,可对不同地质时期空气、温度、降水等参数的变化进行标记。元素分析-同位素比值质谱法是一种测量海洋沉积物有机碳、氮稳定同位素组成的合理、有效的方法。目前我国有诸多实验室使用元素分析仪(EA)与稳定同位素比值质谱仪(IRMS)联用的方法对沉积物中的有机碳、氮稳定同位素进行测试。各实验室之间测试技术及数据稳定性缺少比对依据,测试结果缺乏有效的溯源,使用过程中缺乏规范和统一。本文选取了我国2018年研制的三个国家一级海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质(GBW04701、GBW04702、GBW04703)及两个国际标准物质(EMA-B2152、EMA-B2151),在我国十家实验室对EA-IRMS在线技术测试方法进行实验室间的测量比对实验,以验证方法的稳定性、精密度和准确度。测试结果表明:各家协作实验室的数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好,测得的δ13 C和δ15 N精密度分别好于0.10‰、0.14‰。通过比对研究,同时证明了EA-IRMS在线技术适用于海洋沉积物中的有机碳、氮稳定同位素的测定,初步建立了一套适合海洋沉积物样品分析的方法。

关键词：元素分析-同位素比值质谱法海洋沉积物有机碳稳定同位素氮稳定同位素比对研究

氮氧稳定同位素技术用于水体中硝酸盐污染来源解析方面的研究进展

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北京师范大学学报（自然科学版） 2021年第1期57卷 36-42页

作者：王诗绘马玉坤沈珍瑶北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室水沙科学教育部重点实验室北京100875

在总结不同硝酸盐潜在污染源的氮氧同位素特征值基础上,对可能使溯源结果产生影响的同化作用、反硝化作用以及硝化作用的判别方法进行了介绍.通过对文献中氮(δ(^(15)N))氧(δ(^(18)O))同位素特征值进行整理,发现随着时间以及地域的跨... 详细信息

在总结不同硝酸盐潜在污染源的氮氧同位素特征值基础上,对可能使溯源结果产生影响的同化作用、反硝化作用以及硝化作用的判别方法进行了介绍.通过对文献中氮(δ(^(15)N))氧(δ(^(18)O))同位素特征值进行整理,发现随着时间以及地域的跨度增加,δ(^(15)N)和δ(^(18)O)的特征值范围也不断增加,这导致特征值区间彼此重叠,从而并不利于溯源的进行.此外,通过δ(^(18)O)与δ(^(15)N)值可直观反映相关反应的发生,但是在某些情况下,同化作用与反硝化作用可能无法区分,而硝化作用产生的δ(^(18)O)值也并非唯一.在总结氮氧稳定同位素技术解析硝酸盐污染来源的基础上,尝试对未来的发展方向提出建议.

关键词：硝酸盐氮稳定同位素氧稳定同位素源解析

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氮稳定同位素的印迹规律与有机食品鉴别

核农学报 2009年第4期23卷 659-663页

作者：袁玉伟张志恒杨桂玲王强浙江省农业科学院农产品质量标准研究所浙江杭州310021

有机生产中禁止使用化肥,肥料是有机食品认证中监管的农业投入品之一。不同来源的氮肥中稳定同位素1δ5N的丰度不同,由此农产品中δ15N的丰度也存在差异;有机肥种植的农产品中1δ5N丰度最高,不施肥种植的次之,而化学氮肥种植的则最低。... 详细信息

有机生产中禁止使用化肥,肥料是有机食品认证中监管的农业投入品之一。不同来源的氮肥中稳定同位素1δ5N的丰度不同,由此农产品中δ15N的丰度也存在差异;有机肥种植的农产品中1δ5N丰度最高,不施肥种植的次之,而化学氮肥种植的则最低。施肥方式、作物类别、生长阶段和部位对农产品中1δ5N丰度的影响不一样,一般对于生长期较短的蔬菜适合用δ15N丰度标记其氮肥来源,对于生长期较长或具有固氮作用的作物则不适合。采用氮稳定同位素1δ5N丰度检测来标记作物的氮肥来源,对有机食品的真伪鉴别,质量监督体系的完善和消费者的权益保护具有积极的法规理论探讨价值和实际应用价值。

关键词：氮稳定同位素丰度有机食品有机食品鉴定