海洋酸化对河口沉积物N2O释放的影响进展

　　河口生态系统正在经历高负荷的活性氮污染，这不仅导致富营养化，还影响了氮素生物地球化学循环。在缺氧的河口沉积物中，反硝化作用被认为是去除活性氮的有效途径，但伴随着排放强效温室气体氧化亚氮 (N₂O)的释放。据估计，全球海洋占N₂O排放量的20-30%。由于反硝化微生物对pH值的波动很敏感，因此，酸化会抑制反硝化过程并极大地影响N₂O通量。因此，认识到酸化在河口沉积物中氮转化和N₂O释放中的作用，对于控制富营养化和减少全球相关尺度的温室气体释放至关重要。

　　细菌反硝化作用被认为是去除沉积物中硝酸盐和N₂O释放的主要途径，最近的研究表明，真菌反硝化作用也可能贡献氮转化和N₂O的产生。由于真菌反硝化缺乏N₂O还原酶，与细菌反硝化作用相比，真菌反硝化作用可能代表更有效的N₂O排放源。然而，目前关于河口沉积物中真菌N₂O释放的研究较少。因此，限制了对全球河口酸化下河口生态系统中N₂O释放的综合评价。此外，非生物途径（化学反硝化作用，例如铁与硝酸盐//亚硝酸盐结合）也可以产生N₂O。了解生物和非生物反硝化对酸化的响应，对于评估全球海洋酸化下河口生态系统中的N₂O释放至关重要。

　　基于此，中国科学院城市环境研究所朱永官研究组利用呼吸抑制法和N₂O同位素异位体技术研究了海洋酸化对河口沉积物N₂O释放来源。研究表明酸化刺激了沉积物中N₂O的释放，这主要由反硝化细菌的活性调控。在中性环境中，N₂O的产生主要由真菌主导。研究还发现化学反硝化对N₂O产生的贡献不容忽视，但不受酸化的显著影响。进一步机理研究表明，酸化改变了沉积物中反硝化菌的核心菌群，从完全反硝化细菌变为不完全反硝化细菌，并降低了反硝化过程中微生物的电子转移效率。

　　上述结果以Stimulation of N₂O emission via bacterial denitrification driven by acidification in estuarine sediments为题，发表于Global Change Biology, 2021。苏晓轩博士为第一作者，朱永官研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（42021005，42003060）、博士后基金（2019M662253）等项目的资助。

　　海洋酸化对河口沉积物N₂O释放的影响示意图