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N-containing dissolved organic matter promotes dissolved inorganic carbon supersaturation in the Yangtze River
发布时间：2023-12-22
原名：N-containing dissolved organic matter promotes dissolved inorganic carbon supersaturation in the Yangtze River 译名：含氮可溶性有机质促进长江可溶性无机碳过饱和度 期刊：Water Research 2022年影响因子：12.8 5年影响因子：13.3 在线发表时间：2023.10.28 通讯作者：孟丽泽 第一单位：南京师范大学江苏省地理信息资源开发与应用协同创新中心 有机质是长江DIC的重要来源，占36.99±11.19 %。 含氮分子式占DOM的41.77±2.55%，表现出优异的氧化态。 含氮组分显著加速了DOM降解为有机来源的DIC。
原名：N-containing dissolved organic matter promotes dissolved inorganic carbon supersaturation in the Yangtze River 译名：含氮可溶性有机质促进长江可溶性无机碳过饱和度 期刊：Water Research 2022年影响因子：12.8 5年影响因子：13.3 在线发表时间：2023.10.28 通讯作者：孟丽泽 第一单位：南京师范大学江苏省地理信息资源开发与应用协同创新中心 有机质是长江DIC的重要来源，占36.99±11.19 %。 含氮分子式占DOM的41.77±2.55%，表现出优异的氧化态。 含氮组分显著加速了DOM降解为有机来源的DIC。
河流在全球碳循环中扮演着重要的角色，它不仅输出碳，而且从陆地系统向海洋排放碳。溶解无机碳(DIC)是河流碳的主要组成部分，也是河流二氧化碳排放的主要组成部分，占全球河流到海洋碳通量的41%，并控制了大多数河流中二氧化碳分压的过饱和状态。DIC是水生生物光合作用、pH调节和钙、硅、镁等元素循环中不可或缺的参与者。DIC浓度和输出的变化将显著影响河流和陆地-海洋系统的水生物理化学性质和碳平衡。因此，河流DIC的浓度、来源及其驱动因素的变化越来越被认为是河流和全球碳循环生物地球化学过程的重要组成部分。
研究采用稳定碳同位素和傅里叶变换离子回旋质谱(FT-ICR MS)研究了DOM分子组成对长江流域DIC的影响。 有机质是长江流域DIC的重要来源，在干湿季节分别占DIC的40.0±12.1%和32.0±7.2%，且沿江增加了约3倍。含氮DOM是DOM的重要组成部分，含氮DOM的氧化态优于不含氮的DOM，含氮DOM的氧化态占比约为40%，说明N的存在可以提高DOM的降解潜力。有机源DIC (DICOC)与含n DOM分子式呈正相关关系，说明含n DOM对DOM矿化生成DICOC至关重要。低H/C、低O/C的含n分子式与DICOC呈正相关，进一步验证了这些高能量、具有生物活性的化合物优先被细菌分解生成DIC。含氮组分显著加速了DOM对DICOC的降解，这对了解大河的CO2排放和碳循环具有重要意义。
Fig. 1. (a-b) Sampling sites in the Yangtze River during wet season and dry season. (c) Location of the Yangtze River Basin. (d) Seasonality of runoff and sediment concentration for the Datong hydrometric station.
Fig. 2. Variation of δ13CDIC (a) and the percentage of organic-sourced DIC (b) with the variation of DIC concentration in the Yangtze River during dry (December) and wet (May) seasons.
Fig. 3. (a) Formulae count of DOM in the Yangtze River in wet and dry season. (b) Percentage of CHO, CHOS, CHON and CHONS molecular formula in DOM of the Yangtze River in wet and dry season. (c-f) Variation of CHO, CHOS, CHON and CHONS percentage along the Yangtze River during wet and dry season.
Fig. 4. (a) The variation of CHO, CHON, CHOS and CHONS contribution in formulae classified components along the Yangtze river during wet and dry season. (b) The percentage of CHO, CHON, CHOS, and CHONS in the formulae classified components of the Yangtze River. (c) The percentage of formulae classified components in the Yangtze River (highly unsaturated and phenolic-high O/C (HUP-H), highly unsaturated and phenolic-low O/C (HUP-L), polyphenolic-high O/C (Poly-H), Polyphenolic-low O/C (Poly-L), Condensed aromatics (CArom), Peptide-like and Sugar-like).
有机质降解是长江流域DIC的重要来源，在干湿季节分别占DIC的40.0±12.1%和32.0±7.2%，且沿江增加约3倍。含氮DOM是DOM的重要组成部分，含氮DOM的含量约为40%。含氮DOM的氧化态优于不含氮DOM，且DICOC与含氮DOM分子式呈正相关，说明氮的存在可以提高DOM的降解潜力。低H/C的分子式和含O/C比N的分子式与DICOC呈正相关，进一步验证了这些高能量的生物活性化合物优先被细菌分解生成DIC。综上所述，本研究发现含n组分显著提高了DOM的氧化态，促进了其对有机源DIC的影响，这对了解大河DIC的环境过程、CO2排放乃至碳循环具有重要意义。
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