气体扩散系数法估算水体反硝化速率

李晓寒，严星，夏永秋，颜晓元

（1.中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室，南京 210008；2.中国科学院大学，北京 100049）

反硝化作用是活性氮最终以惰性氮形式离开土壤、水体等内部生物循环回到大气的最主要的自然途径[1-2]。反硝化过程主要发生在厌氧条件下，在微生物的作用下，硝酸盐被依次转化为亚硝酸盐、NO、N2O，最后以N2的形式返回到大气氮库中。作为反硝化过程的主要产物，N2在空气背景值中的浓度高达78%，要直接测定反硝化脱氮速率，需要方法的精度达到0.1%。准确测定反硝化速率，对于深入理解水体氮循环过程及其氮去除机制具有重要意义。

反硝化速率的估算方法有很多，主要可以分为间接法和直接法。硝酸盐消失法、乙炔抑制法和15N 平衡法等属于间接方法。硝酸盐消失法认为水体中减少的硝酸盐是被反硝化过程所消耗，因此可以基于系统中硝酸盐的减少量来确定反硝化速率，但是由于硝酸盐还会被生物吸收或被沉积物固定，因而这种方法会导致高估反硝化作用。乙炔抑制法是借助乙炔抑制N2O 向N2的转化，通过测定N2O 来间接计算反硝化速率，然而乙炔在抑制N2O向N2转化的同时还会抑制硝化作用，另外乙炔可能会被微生物当作碳源分解利用，从而降低抑制效果，造成反硝化速率被低估[3]。15N 平衡法是通过加入15N 标记的同位素来示踪各种氮作用过程，最后运用差减法计算反硝化作用消耗的氮，一方面人为添加氮源以及同位素的分馏效应会对反硝化过程产生影响，另一方面平衡法因涉及多个过程的测定而存在多个来源的累计误差[4]。……