论文推荐：氧微电极刺入沉积物表层测量光合作用，测量沉积物表层光合细菌或微藻的固碳

研究固碳的老师可以推荐

研究碳循环的老师（大气、水、土），有测大气二氧化碳的，有测水中光合细菌和微藻的固碳。这块应该已经做的很成熟了。我们可以推荐老师测沉积物表层生物膜中光合细菌和微藻的固碳。水下植物或石头表层生物膜的固碳等等。尤其是有蓝藻（蓝细菌）的地方光合效率很高。表层的固碳活动为沉积物深层带去了丰富的氧气，有利于污染物的降解。

用明暗转换法，可以在沉积物/生物膜剖面的每一个点都测出净光合速率和呼吸速率，两者相加=总光合速率。同时也获得了氧在沉积物中的渗透深度。

这类应用O2和pH都要10微米，才能测出1毫米内的梯度。pH梯度能反映出表层的硝化过程。

硫化氢、N2O通常在沉积物深层出现，推荐100微米。

摘要：本研究调查了日本八户市新田河潮汐区沉积物表层内的光合作用速率及其受光照调节的情况。利用微电极测量了沉积物中氧气（O2）、氨（NH4+）、亚硝酸盐（NO2）、硫化氢（H2S）和pH的稳态浓度剖面。在沉积物中发现了氧气呼吸、反硝化和硫酸盐还原的微区化。当光照强度超过1050毫摩尔光子/平方米/秒时，在潮汐区沉积物表面微生物垫上0.5毫米处检测到净光合活动。相反，在1900毫摩尔光子/平方米/秒时，在微生物垫上1.0毫米处检测到总光合活动。随着光照强度的增加，净光合速率和氧气渗透深度增加。在1900毫摩尔光子/平方米/秒时，最大净光合速率和氧气渗透深度分别为6.1毫摩尔O2/立方厘米/小时和2.2毫米。潮汐区微生物垫中的净光合速率低于上游沉积物。通过人工光暗周期期间对微生物垫不同层中连续氧气浓度测量的分析表明，对光照强度变化的光合活动响应非常快（几秒），微生物垫中的氧气浓度在200秒内变得稳定。对河水中的物理和化学参数进行的测量显示，研究地点相对污染，阳光强度在时间上明显波动。这些结果表明，沉积物中发生的原位微生物过程随着阳光强度周期性波动而波动。

1引言

光合作用在河流系统中显著影响碳和氮循环[1]。海洋中的主要光合微生物是浮游微藻，而在河流中，生长在沉积物表面的微生物垫中的光合微生物以及生长在石头上的表生生物膜对光合作用活动有重要贡献。微生物垫是具有高代谢过程特异速率的致密微生物群落[2]。这些高速率是由于密集的微生物群落和有机碳和营养物的高可用性。微生物垫中的光合微生物作为有机碳和氧气（O2）的来源。此外，微生物垫还接收来自上覆水的有机碳和营养物。

尽管微生物垫的典型厚度仅为几毫米，但微生物过程存在垂直分带[3,4]。微电极的使用使得可以研究微生物过程的这种微区域化，并以高空间分辨率密切地联系它们。氧气呼吸过程影响淡水沉积物中的硝化作用和反硝化作用[3]，影响温泉蓝细菌垫中的硫酸盐（SO4 2）还原[4]，以及盐度高的微生物垫中的光合作用[5]。

在河流系统中，氧化光合作用导致O2和有机碳浓度增加，影响沉积物中的微生物过程。尽管光线穿透有限，光合作用区的厚度小于1毫米，但其中的光合速率非常高。微电极测量表明，在蓝细菌垫[4,6]和天然生物膜[7]中存在高光合速率的氧化光合作用。光[6]、O2浓度[5]和温度[4]影响蓝细菌垫中的光合活动。然而，对于河口沉积物中的微生物过程和环境因素的影响了解甚少。

流经城市地区的河流从相邻土地接收有机碳和营养物（如氮和磷）的人为输入[7,8]。在河口，由于潮汐的影响，会发生多种物理和化学因素的变化（如阳光、有机碳和营养物的浓度、流速和盐度的变化），以及养分的滞留[9]。这些环境因素可能影响沉积物中的微生物光合作用、氧气呼吸、硝化作用、反硝化作用和SO4 2还原。因此，与其他环境相比，潮汐区沉积物中的微生物过程可能在空间和时间上动态变化。

在本研究中，我们调查了日本八户市新田河潮汐区沉积物中净光合作用活动对光强度的影响。我们进一步讨论了光强度对微生物过程的微区域化的影响。使用微电极进行了沉积物中O2、NH4+、NO2、H2S和pH浓度剖面的实验室测量，以及净光合速率和总光合速率的测量。此外，还确定了河水质量和沉积物的环境条件。