近日，bat365在线平台官方网站、近海海洋环境科学国家重点实验室氮循环研究组以“Nitrogen cycling in China marginal seas: Progress and challenges”为题，在Marine Chemistry期刊上发表综述文章，对中国边缘海氮循环的研究成果进行回顾与展望。文章系统总结了中国边缘海氮素的源汇过程以及内部循环机制，分析了关键氮循环过程的时空分布与影响因子，指出了当前研究的主要挑战，并对未来的研究方向提出了具体建议。
研究背景
边缘海地处陆地与开阔大洋之间，受到人类活动与全球变化的深刻影响，是微生物介导的氮循环的热点区域，对生态环境以及气候均有深刻影响。因此，深入理解边缘海的关键氮过程及其对全球变化的响应，对预测未来海洋环境变化和构建海洋物理-生物地球化学模型至关重要。尽管近年来中国边缘海的氮循环过程已经受到广泛关注，但从河口到深海的系统分析与整合仍显不足，因此，本综述文章有助于我们理解中国边缘海氮的来源与周转，并评估其对环境变化的潜在响应。
综述内容
本论文深入分析了中国边缘海氮循环关键迁移与转化过程（图1）的时空分布与影响因子，这些过程包括氮的来源（河流输入、大气沉降和生物固氮）、氮的去除（沉积物反硝化和厌氧氨氧化），以及氮的内部循环过程（吸收与硝化），并总结了氮循环关键中间体（羟胺和一氧化氮）以及重要温室气体氧化亚氮的生物地球化学循环。
河流输入是中国边缘海主要的活性氮来源，当前输入通量为0.2-0.8 Tmol N yr-1，近年来中国边缘海河流输入通量有减小的趋势。在大气氮沉降方面，沿海城市的大气活性氮干沉降通量高于东海与南海，显示出内陆区域的大气活性氮排放随着长距离传输而向海端递减的趋势（图2）。此外，东海区域除NH4+形态之外的其他大气活性氮干沉降在2010-2019年相比2000-2009年有显著增加（图2），氮沉降通量为0.1-0.3 Tmol N yr-1。中国边缘海的固氮过程在近岸和寡营养盐海区均有报道，且主要受黑潮入侵影响，固氮通量约为0.15 Tmol N yr-1。本论文估算了中国边缘海的氮输入通量，并汇总了主要氮过程的速率范围，为生物地球化学模型的建立提供了数据支持。
氮的内部循环过程主要聚焦无机氮吸收与硝化过程。无机氮吸收速率在空间上总体呈现由黄海、东海、渤海到南海逐步下降的趋势，其中近岸与河口区域同南海呈现不同的季节变化。中国边缘海的硝化作用相关研究则集中在硝化反应的第一步，即氨氧化过程，其速率从近岸向离岸方向递减，速率可相差几个数量级。
中间体羟胺在中国边缘海为纳摩尔浓度级别，在夏季浓度较高，主要来源于浮游植物与氨氧化微生物释放。一氧化氮与羟胺相比则更为活跃，为皮摩尔浓度级别，但由于其较低的溶解度，中国边缘海仍为大气一氧化氮的源。空间上，羟胺与一氧化氮的浓度均由近岸向离岸方向递减。中国边缘海同样为大气氧化亚氮的源，在黄海南部、东海以及南海北部的通量分别为2.8，0.54，0.78 Gmol N yr-1。氧化亚氮的单位面积通量则为黄海南部最高，虽低于近岸上升流区域，但依旧显著高于全球平均水平。
在全球变化的背景下，温度、溶氧与pH等的变化以及人为排放的活性氮深刻影响着中国边缘海的氮循环过程。然而，截至目前，多数研究仍聚焦于单因子调控，而我们对复杂环境因子影响下的氮循环过程仍知之甚少，亟待更全面与更深入的研究。
图1 本综述中涵盖的氮循环过程，其中DNRA代表硝酸盐异化还原为铵的过程；Org.-N代表有机氮。
图2 本综述中总结的东海、黄海、渤海（合称ECSs）以及南海（SCS）的大气干沉降历史数据汇总。ab代表2000年代和2010年代之间有显著差异（单方向方差分析）。
未来展望
尽管近年来对中国边缘海的氮循环研究不断深入，我们仍需要进一步的研究来探究其在区域和全球尺度上的变化以及对环境变化的响应。对此，该综述提出以下展望：
· 建立一个可靠且高分辨率的观测网和数据库尤为重要，它将使我们能够监测不同形态氮的浓度、储库以及转化速率的时空变化，从而深入理解全球变化和人类活动对氮循环的影响。
· 应加强跨边界氮通量的研究，如沉积物-水界面、海-气界面以及跨海区和跨陆架的物质交换，以准确量化中国边缘海的氮收支及其动态变化。
· 利用新的观测及模式手段来诊断和预测中国边缘海的氮循环，将成为预测全球变化下中国海氮循环响应的关键课题。
研究团队及资助
该论文共同第一作者为我校博士生吴思琪、汕头大学颜秀利副教授以及我校博士生汤锦铭，通讯作者为海南大学高树基教授。共同作者还包括海南大学谭萼辉副研究员、罗笠教授、我校博士生童森炜、海南大学郑珍珍副研究员、我校硕士生黄熠锋以及海南大学徐敏副研究员。该研究获得国家自然科学基金项目（92058204, 42176046, 42106048, 42276043）、海南省重大项目（ZDKJ2021008）、海南省重点研发计划项目（ZDYF2022SHFZ095, ZDYF2021SHFZ064）、海南省自然科学基金项目（423RC438, 623RC456）、海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室项目（MRUKF2021017）及我校近海海洋环境科学国家重点实验室优秀博士生奖学金的联合资助。
论文来源及链接
Wu, Siqi, Xiuli Yan, Jin-Ming Tang, Ehui Tan, Li Luo, Senwei Tong, Zhen-Zhen Zheng, Yifeng Huang, Min Nina Xu, and Shuh-Ji Kao. "Nitrogen cycling in China marginal seas: Progress and challenges." Marine Chemistry (2024) 265-266: 104421.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304420324000720
供稿：氮循环研究组
编辑：朱佳 苏颖
审核：杨进宇 万显会 徐鹏 陈向柳
