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氧化亚氮(Nitrous oxide，N2O)是大气中重要的温室气体，也是破坏臭氧层的化学物质之一，海洋是大气中N2O重要源。随着气候变暖效应的增强，海洋系统发生一系列变化，如:海表温度上升、海冰减少、海平面上升以及海洋酸化等现象。北冰洋是地球系统的重要组成部分，对气候变化的响应和反馈具有放大作用，在北极海域开展N2O温室气体的研究，可揭示北冰洋在全球N2O循环过程中扮演的重要角色。本研究于中国第五次北极科学考察期间，利用静态顶空分析方法，首次对白令海、西北冰洋及北欧海N2O的分布特征及影响因素进行研究。主要研究结果如下: 1.研究海区表层海水N2O浓度范围为9.9-20.2 nmol L-1，饱和度异常值为-16.4-23.2％。N2O浓度随着纬度的增加而递增，加拿大海盆＞陆架区＞阿留申海盆≈格陵兰海＞挪威海，从饱和度异常值来看，陆架区(0.1±11.3％)＞阿留申海盆(-3.7±3.6％)＞北欧海(-5.9±1.4％)＞加拿大海盆(-13.7±1.6％)。陆架区观察到区域性N2O过饱和现象，主要是陆架水深较浅，沉积物反硝化较强引起的。在白令海的阿留申海盆区，表层海水N2O饱和度异常值主要受北太平洋水的影响;挪威海表层海水N2O不饱和的主要原因，是北大西洋暖水在向北输送过程中，海水散热的速度快于海-气交换速度，增加了N2O在海水中的溶解度;加拿大海盆表层水低温低盐特征表明，融冰水的稀释作用是表层海水中N2O不饱和的主要原因;格陵兰海表层N2O分布，不仅与融冰水有关，还与海域水体垂向对流较强有关，其N2O饱和度异常值大于加拿大海盆。 2.阿留申海盆N2O浓度随着深度增加递增，在500-1000 m处观测到N2O极大值（范围为11.1-46.6 nmol L-1），再逐渐降低，3000m以深N2O浓度趋于稳定(22.0 nmol L-1)。在100-150m观测到温度极小值，该层的N2O饱和度异常值与表层水相同，接近零，说明温度是影响N2O浓度差异的主要原因。在150-1000m，分析观察到△N2O与AOU和△N2O与NO3-之间存在正相关关系，推断硝化过程可能是阿留申海盆中层水N2O的主要形成机制。 3.白令海陆架区N2O浓度范围为10.6-20.3 nmol L-1，饱和度异常值范围为-16.1-24.2％。陆架区N2O浓度分布的共同特征为表层低，底层高。底层水高的N2O浓度主要是沉积物中反硝化过程产生的N2O向上覆水体释放引起。水文结构的不同会影响水体中N2O的垂向分布:在外陆架和中陆架，由于水体的层化作用，导致N2O浓度在垂向上的梯度变化;在内陆架，主要受融冰水和河流的影响，加上水层浅，N2O垂直分布均匀且浓度较低;在靠近圣劳伦斯岛南部附近，受冬季冰间湖的影响，N2O浓度随着深度的增加逐渐递增;在圣劳伦斯岛北部的附近海域，N2O浓度由西向东逐渐降低，是由于西部受高营养盐的阿纳德尔水的影响，同时受上升流的影响，导致西部生物生产力高于东部，有利于N2O的产生。 4.对研究西北冰洋的楚科奇海陆架及其北部海盆中N2O分布特征表明，楚科奇海陆架区N2O浓度分布与白令海陆架区相似，即表层低，底层高，陆架区底层水中N2O浓度范围为15.6-20.9 nmol L-1，饱和度异常值为1.1-24.3％，均处于过饱和状态，陆架底层水的高N2O值也主要是由于沉积物中反硝化过程产生的N2O向上覆水体释放引起。而北部的加拿大海盆上跃层观测到N2O高值，（浓度范围为17.8-19.4 nmol L-1，饱和度异常值为-15.6-3.4％），是陆架含高N2O浓度的底层水北向输送引起的。 5.挪威海、格陵兰海和加拿大海盆上层水体(0-800 m) N2O浓度分布存在明显差异。挪威海由于受到北大西洋暖水的影响，N2O浓度随深度增加而递增，浓度范围为9.9-14.9 nmol L-1;格陵兰海由于是北欧海深层水的源地，上下层垂直对流，整个水层N2O浓度分布相似，浓度范围为14.2-15.2 nmol L-1;加拿大海盆由于受到楚科奇海陆架区太平洋冬季水的影响，次表层出现温度极小值，N2O在对应层观测到浓度极大值(17.9 nmol L-1)，上层水N2O浓度范围为13.6-17.9 nmol L-1。 6.北欧海中深层水中N2O浓度分布相似，在中层水中，N2O平均浓度为14.7±0.2 nmol L-1，深层水为13.5±0.1 nmol L-1，中层和深层之间浓度差约为1nmol L--1。加拿大海盆中深层水体中N2O分布趋势与北欧海相似，浓度由中层水的13.4±0.2 nmol L-1降低至深层水的12.5±0.2 nmol L-1，浓度差也为1nmol L-1。研究同时发现北欧海的深层水体N2O浓度大于加拿大海盆深层水体，浓度差约为～1 nmol L-1，根据△N2O与NO3-之间的相关性发现，生物过程并非引起浓度差的主要原因，由于北欧海和加拿大海盆中层水和深层水水团年龄不同，忽略水团在运移过程中生物过程对N2O的影响，计算出北欧海和加拿大海盆之间，以及各海盆中层水和深层水之间N2O理论浓度，浓度差约1 nmol L-1，与实测值吻合，北冰洋中深层水N2O浓度随水团年龄变化反映了水团与大气交换时刻大气N2O的浓度。