海洋新生产力测定

海洋新生产力(I'N示踪法)测定

方法原理

海洋真光层(即光合作用层)生态系统中的氮营养盐可根据其来源划分为内源(如NH-N. Urea-N)和外源(如NO3-N、N2-N)两部分,由外源氮构成的初级生产力为新生产力,内源氮构成的初级生产力为再生生产力。因此通过"N同位素标记外源氮和内源氮,并测定它们的吸收率即可测算新生产力

和再生生产力。由于NO3-N和NH-N分别是最主要的外源氮和内源氮,通常只测NO3-N和NH-N的吸收率。(注意新生产力概念在近海的局限性:当有NH-N等还原态氮来自系统外部时，由该法测得的新生产力有负误差)。

主要仪器设备

质谱仪、消解设备:

常规消煮炉。

试剂

a) 示踪剂:丰度为95%~99%原子的K'NO3、I°NH,Cl或(5NH)2SO4;

b) 氧化剂:AR级浓H2SO;

c) 增温剂:AR级K2SO;

d) 催化剂:AR级CuSO, ,Se;

e) 加速剂:按K2SO, : CuSO, : Se=200: 20: 1比例配成;

f) 扩散剂:AR级NaOH(10 mol/dm3 );

g)吸收剂:GR 级HCl(O. 6mol/dm')。

现场实验

采样与培养.

a) 采样方法、水层深度与“'C法测定初级生产力”相一致。若考虑大型浮游动物的干扰,可将现场水样用200um筛绢过滤以除之;

b)实验采用酸洗的聚碳酸酯(polycarbonate)瓶。酸洗可采用无金属硝酸清洗法,使用该方法应非常小心，需多次的蒸馏水冲洗,确保无滞留的NO3-N污染。为避免氮污染,也可用稀盐酸来代替硝酸。

c)取500cm°~1000cm’海水用于现场培养实验(在条件允许的情况下培养体积尽量大一些以减少误差)。如果采取甲板流水控温模拟现场培养,应用不同透光率的遮光物来模拟各采样深度的现场光强度。对于深层样品,特别是温跃层内或温跃层下方水样的培养,另外采用控温处理是必要的。

示踪添加剂

I'NO3-N和I'NH,-N的添加量应不多于所测现场氮浓度的10%,对于现场氮浓度低于检测限的情况，视营养盐分析方法的检测下限添加。

培养时间

培养时间一般为4h。实验最少--天进行两次,白天一次,夜里一次。因为浮游植物氮吸收并非完全依赖于光，且浮游细菌也能利用--部分NH4-N和NO3-N。

样品过滤与保存

培育完毕后,水样在负压<0.03 MPa条件下过滤到经450C~500C下灼烧5 h~6 h的玻璃纤维滤膜上,并用过滤海水清洗滤膜,除去滤膜孔隙中滞留的溶解态"N。待海水刚刚滤完时立即停止负压，小心取下滤膜立即进行干燥或于一20C下密闭贮存。

同位素分析

离子质谱法

样品经以下步骤处理:

a)     消解:采用Kjeldahl法消解膜样品,将有机氮转化为NHT态氮;

b) NHt的扩散吸收:将消解液定容,取适量于小型Conway皿之外槽,将盛有300 mm3 ~400mm3的吸收剂的小表面皿置于Conway皿之中心。在消解液中加人8cm°~10cm’扩散剂,混匀后在40C下扩散吸收12 h;

c) I'N丰度测定:经扩散吸收提纯的样品,再经低温风干浓缩至15 mm°~25 mm3 ,取1 mm' ~2 mm°于样品靶上,低温风干后进样测定"N丰度;

d) 实验水样中的"NH,-N丰度,可直接经扩散吸收后测定,NH,-N浓度、颗粒有机氮(PON)浓度可由同位素稀释法同时测得。

气体质谱法

将膜样品直接经Dumas法燃烧,将PON全部转变为N2,测定N2中I'N同位素丰度。

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资料整理

海水浮游植物色素的测定

萃取荧光法(叶绿素a)的资料整理

叶绿素 a和初级生产力的粒度分级测定的资料整理

叶绿素a的粒度分级测定的资料整理

a)分别计算出不同粒级(Micro~、Nano~和Pico-)浮游植物叶绿素a的含量和直接用玻璃纤维滤膜过滤的浮游植物叶绿素a的总量。

b) 水体中叶绿素a含量应为三个粒级叶绿素a之和:即Chl a= Micro~ +Nano~ +Pico~ ,这一计算结果与直接用玻璃纤维滤膜抽滤的结果应十分接近,若二者相差较大,水体中叶绿素a的含量则取二者的平均值。

b)    各不同粒级叶绿素 a所占百分比的计算可根据各粒级叶绿素a的含量与各粒级叶绿素a之和的比，即为该粒级叶绿素a与叶绿素a总量的百分比。

初级生产力粒度分级测定的资料整理

不同光学深度上初级生产力总值的获取

a)三种粒级浮游植物的初级生产力之和;

b)直接用0.65μm滤膜抽滤的测量结果;

a)和b)所获得量值应该十分接近,若二者差异较大,初级生产力的总值取二者的平均值。

不同粒级浮游植物的初级生产力占总生产力的百分比

每一种滤膜上的初级生产力的测定值与三种滤膜的测定值之和的比值。即为该粒级浮游植物初级生产力与总生产力的比值。

新生产力的计算

分别测得新生氮源(NO3 -N)和再生氮源(NH7 -N)的比吸收率V新生和V再生,V新生与(V新生+V再生)之比即为f比,f比与初级生产力之积即为新生产力,新生产力与初级生产力的单位相同。

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