圖2、水體酸化對河口及沿海沉積物中 N2O 排放速率的影響。垂直條表示標準誤差（n = 3）。* 表示環境對照組與酸化處理組之間存在顯著差異。

圖3、基于定量聚合酶鏈反應（Q-PCR）對水體酸化對河口及沿海沉積物中關鍵氮去除相關基因（nirS、nirK、nosZ 以及氨氧化細菌 16S rRNA 基因）豐度的影響。垂直條表示標準誤差（n = 3）。P < 0.05 表示存在顯著差異。

圖4、水體酸化對河口及沿海沉積物中微生物群落結構的影響。（a）在屬級別上的微生物分類。（b）在門級別上的微生物分類。

圖5、水體酸化對河口及沿海沉積物中厭氧氨氧化菌群落的影響。（a）基于厭氧氨氧化細菌 16S rRNA 基因序列構建的鄰接系統進化樹。（b - f）每個樣本中屬于斯卡林杜瓦屬、庫內尼亞屬、厭氧氨氧化球菌屬、布羅卡迪亞屬和其他類群的序列百分比分別如下。分支節點處顯示的置信度值超過 60%（1000 次重復）。比例尺表示每個位點的核苷酸替換次數。其他研究中序列的 GenBank 登錄號已標注。每個 OTU（加粗）后面括號中的數據表示序列編號。橙色：LHK 對照組；藍色：LHK 酸化組；紅色：LC 控制；綠色：LC 酸化狀態。

結論與展望

本研究通過模擬未來酸化情景（pH降低約0.3）的實驗表明，水生酸化對河口與沿海沉積物的氮循環產生了復雜而深刻的影響。首先它差異化地重塑了微生物氮移除格局：核心的氮移除過程——反硝化速率被顯著抑制了41%至53%，而厭氧氨氧化速率則被促進了47%至109%。由于反硝化仍占主導地位，導致生態系統的總氮移除能力被整體削弱了35%至47%。其次，酸化顯著加劇了溫室氣體排放風險：與反硝化速率下降形成對比，強效溫室氣體氧化亞氮（N?O）的排放速率卻大幅增加了49%至214%。分子機制分析表明，這很可能與負責還原N?O的nosZ功能基因豐度大幅降低有關。

最后，研究揭示了微生物的差異響應并預警了生態后果：反硝化菌（異養型）和厭氧氨氧化菌（自養型）對酸化相反的反應，可能源于其不同的代謝特性與碳源需求。日益加劇的酸化不僅會削弱河口海岸生態系統的氮凈化功能，可能加劇富營養化，還會通過刺激N?O排放形成加劇氣候變化的潛在正反饋循環，對近海生態環境健康構成雙重威脅。

本研究首次系統揭示了水生酸化如何通過差異化調節微生物功能群，重塑河口海岸沉積物的氮移除格局與溫室氣體排放通量，為預測和評估未來酸化背景下近海生態系統的演變及環境效應提供了重要的科學依據。Unisense微電極測定系統（具體為OXY Meter S/N 4164及其氧敏針傳感器）扮演了至關重要的環境監測與控制角色。其核心應用在于在整個為期約一個月的室內沉積物-水柱酸化培養實驗中，該設備被用于每日監測上覆水體的溶解氧濃度，以確保其穩定在模擬的原位水平（如低鹽度站點LHK: 2.1-2.3 mg/L；高鹽度站點LC: 4.5-4.8 mg/L）。這種高精度的原位、實時監測，為研究提供了關鍵的微環境數據保障。