日前，环境科学与生态学TOP期刊Science of The Total Environment（IF=10.753）刊登了中国科学院海洋研究所宋金明团队的最新研究成果“Nitrogen loss from the coastal shelf of the East China Sea: Implications of the organic matter”。该研究揭示了有机质对东海陆架海域的泥质、沙质沉积物氮去除速率的影响，取得了对沉积物氮去除途径和机制的新认识。 

　　尽管氮是海洋初级生产的主要贡献者，但人为干扰的增强导致河口及其邻近海域积累了大量的活性氮，过量的氮负荷改变了沿海生态系统中的氮收支与氮循环平衡，由此产生了一系列生态环境问题。因此，近海生态系统氮的去除途径及其环境影响因素研究备受关注。反硝化和厌氧氨氧化作为海洋生态系统氮去除的主要过程，可以通过将活性氮从水生生态系统转移到大气中来减低氮的积累，海洋生态系统中氮去除的途径和速率受微生物和环境因素的控制，尤其是非生物因素有机质含量对此有重要影响。 

　　过去东海沉积物反硝化和厌氧氨氧化的研究主要集中于泥质沉积物，而对粗粒沉积物且结合微生物丰度和梯烷脂的报道很少。然而，由于陆架海域中沙质沉积物的比例很高，它们对海洋氮去除的贡献不容忽视。因此，开展泥质和沙质沉积物中反硝化和厌氧氨氧化研究，可以有效揭示控制近海氮去除的关键环境因素及其影响机制，为探明水体氮污染机制和维持近海生态环境健康提供理论支持和科学支撑。 

　　宋金明研究团队聚焦东海陆架海域表层泥质和沙质沉积物的特性差异和微生物氮转化过程比较研究，探析了氮去除与有机质在分子水平上的相互作用。结果发现富含有机质的泥质沉积物相对于沙质沉积物有更高的氮去除量。在泥质沉积物中，厌氧氨氧化的特异性生物标志物梯烷脂显著高于沙质沉积物。同时，TOC含量的增加促进了厌氧氨氧化功能基因hzsB和反硝化功能基因nosZ的绝对丰度。发现厌氧氨氧化速率和反硝化速率呈正相关，表明反硝化和厌氧氨氧化之间存在耦合关系。高含量的有机质可使反硝化过程产生更多的NO₂^–，并促进厌氧氨氧化的进程。该研究首次将生物标志物梯烷脂与微生物功能基因结合来阐明泥质和沙质沉积物的氮去除率，为更有效理解和预测近海生态系统中沉积物的氮循环提供了不可多得的手段。 

图1有机质对东海陆架氮去除的影响机制 

图2东海陆架泥质/沙质沉积物反硝化（nirS、nirK和nosZ）和厌氧氨氧化（hzsB、hzo、hdh和AMX）基因丰度的空间分布与对比 

图3东海陆架海域表层沉积物环境因素（TN、TOC、C/N、δ¹³C、ΣLadderane和平均粒度）与反硝化（nirS、nirK和nosZ）和厌氧氨氧化（AMX、hzsB、hzo和hdh）基因丰度的皮尔逊相关分析 

　　中国科学院海洋研究所博士研究生来晓双为论文第一作者，宋金明研究员和李学刚研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了青岛海洋科学与技术试点国家实验室“十四五”重大项目，中国科学院战略性科技先导专项，国家自然科学基金以及山东省自然科学基金的资助。 

　　论文信息：Lai, X.S., Li, X.G*., Song, J.M*., Yuan, H.M., Duan, L.Q., Li, N., Wang, Y.X., 2023. Nitrogen Loss from the Coastal Shelf of the East China Sea: Implications of the Organic Matter. Sci. Total Environ. 854, 158805. 

　　https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158805