河口生態系統正在經歷高負荷的活性氮污染，這不僅導致富營養化，還影響了氮素生物地球化學循環。在缺氧的河口沉積物中，反硝化作用被認為是去除活性氮的有效途徑，但伴隨著排放強效溫室氣體氧化亞氮 (N2O)的釋放。據估計，全球海洋占N2O排放量的20-30%。由于反硝化微生物對pH值的波動很敏感，因此，酸化會抑制反硝化過程并極大地影響N2O通量。因此，認識到酸化在河口沉積物中氮轉化和N2O釋放中的作用，對于控制富營養化和減少全球相關尺度的溫室氣體釋放至關重要。
細菌反硝化作用被認為是去除沉積物中硝酸鹽和N2O釋放的主要途徑，最近的研究表明，真菌反硝化作用也可能貢獻氮轉化和N2O的產生。由于真菌反硝化缺乏N2O還原酶，與細菌反硝化作用相比，真菌反硝化作用可能代表更有效的N2O排放源。然而，目前關于河口沉積物中真菌N2O釋放的研究較少。因此，限制了對全球河口酸化下河口生態系統中N2O釋放的綜合評價。此外，非生物途徑（化學反硝化作用，例如鐵與硝酸鹽//亞硝酸鹽結合）也可以產生N2O。了解生物和非生物反硝化對酸化的響應，對于評估全球海洋酸化下河口生態系統中的N2O釋放至關重要。
基于此，中國科學院城市環境研究所朱永官研究組利用呼吸抑制法和N2O同位素異位體技術研究了海洋酸化對河口沉積物N2O釋放來源。研究表明酸化刺激了沉積物中N2O的釋放，這主要由反硝化細菌的活性調控。在中性環境中，N2O的產生主要由真菌主導。研究還發現化學反硝化對N2O產生的貢獻不容忽視，但不受酸化的顯著影響。進一步機理研究表明，酸化改變了沉積物中反硝化菌的核心菌群，從完全反硝化細菌變為不完全反硝化細菌，并降低了反硝化過程中微生物的電子轉移效率。
上述結果以Stimulation of N2O emission via bacterial denitrification driven by acidification in estuarine sediments為題，發表于Global Change Biology, 2021。蘇曉軒博士為第一作者，朱永官研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金（42021005，42003060）、博士后基金（2019M662253）等項目的資助。
海洋酸化對河口沉積物N2O釋放的影響示意圖
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