反硝化作用是指在缺氧条件下,反硝化细菌把硝酸盐(N03-)还原成氮气(N2)或氧化亚氮(N2O)的过程,它是自然界氮循环中的关键环节之一,被认为是水体环境中最有效的脱氮途径,它在保持岩石圈、水圈、生物圈和大气圈的氮素平衡中起着极为重要的作用。自工业化革命以来,人类的生产活动日益频繁,工农业的迅速发展导致河口地区的氮素营养物质以及重金属污染物输入逐年上升,因此重金属污染问题和近海水体富营养化已逐渐成为全球性的重大环境问题。河口潮滩湿地作为容纳净化陆源污染物的天然屏障,在控制河口及近海水体营养状况以及全球氮循环过程方面扮演着十分重要的角色。据估算,河口湿地通过反硝化过程可去除10%～60%的氮负荷。截至目前,国内外学者在河流、湖泊、海洋、森林等区域沉积物反硝化作用的强度方面关注较多,针对影响反硝化作用的环境因子(如碳源、氮源、温度、盐度、pH等)也已经做了很多的研究工作,但是关于重金属对潮滩湿地沉积物反硝化作用影响的研究还鲜有报道。鉴于此,本文以上海市崇明东滩湿地为典型研究区域,在参考国内外反硝化过程相关研究的基础上,经过对潮滩沉积物进行重金属胁迫模拟培养实验,采用氮稳定同位素示踪法和最大或然数法(MPN-Griess法)等方法,初步分析了Cu. Pb、Zn、Cd等不同类型的重金属对河口潮滩湿地沉积物反硝化作用的影响机制,并探讨了重金属污染在潮滩湿地区域内可能产生的生态环境效应,这不仅丰富了河口滨岸地区氮生物地球化学循环的研究内容,也为探究环境因子对反硝化作用的影响机制给予了一定的补充。本文的研究内容及得出的结论如下：(1)明东滩表层沉积物的反硝化速率范围为0.28～10.79μmol·kg-1·h-14种外源重金属均对沉积物的反硝化作用有比较显著的影响。当向1kg沉积物中分别添加50mg Cu、200mg Pb、20mg Zn、0.5mg Cd时,沉积物的反硝化过程受到促进作用,其反硝化速率提高40.2%～74.7%；当分别添加200mg Cu、300mg Pb,30mg Zn、2mg Cd时,沉积物的反硝化过程受到抑制作用,反硝化速率出现负增长,其抑制率分别为92.2%、94.2%、81.1%和90.0%。各外源重金属对反硝化速率抑制程度的强弱顺序为Cd>Zn>Cu>Pb。在本实验供试浓度下,沉积物反硝化速率对Cd浓度变化的响应最为敏感,Cu、Zn次之,Pb的影响最小。(2)崇明东滩湿地沉积物中反硝化细菌数量范围为0.90×105～3.20×106个/g,当向1kg沉积物中添加50mg Cu、200mg Pb、20mg Zn和0.5mg Cd时,沉积物反硝化细菌群落的生长受到促进作用,反硝化细菌数量分别增长了11.7%、17.9%、20.0%和3.1%；当沉积物中添加处理的重金属超过该浓度时,由于重金属元素在反硝化细菌体内的过度积累而对其产生毒性作用,直接影响其生长繁殖的进行；待沉积物中部分反硝化细菌对重金属产生抗性后,反硝化细菌的数量又能有所增加,但仍受沉积物中营养物质总量的限制。(3)沉积物在重金属胁迫培养下,其反硝化速率和反硝化细菌数量随培养时间的变化趋势对重金属浓度变化的响应基本一致。实验结果表明：沉积物的反硝化速率和沉积物中反硝化细菌的数量成正相关关系,相关系数为0.7256(α<0.01)。这说明重金属很可能是通过直接影响反硝化细菌的新陈代谢过程间接影响反硝化作用的速率。(4)作为氮循环过程中的重要环节之一,反硝化作用的生态环境效应日趋明显。本文研究发现,崇明东滩湿地表层沉积物的年均反硝化脱氮量约为5.11×103t。在本实验的供试浓度下,cu通过反硝化作用对沉积物中N2O的排放量的影响程度为-95.29%～+343.80%,Pb对沉积物中N2O排放量的影响程度为-8.45%～+445.32%,Zn对沉积物中N2O排放量的影响程度为-78.60%～+373.56%,cd对沉积物中N2O排放量的影响程度为-73.38%～+301.08%。我们据此推断,沉积物中重金属的浓度变化可以影响反硝化过程中的脱氮量,间接影响潮滩湿地沉积物中温室气体N20的释放过程,因此沉积物中的重金属可能对温室效应起到一定的制衡作用。