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氮循环在重要性上是仅次于碳循环的生物地球化学过程。它通过影响生态系统生产力来调控生物泵，并进而与碳循环相联系，因而是解开地质历史，特别是第四纪历史上大气CO2演变原因的重要一环。
近年来第四纪氮循环的研究一直是一个热点课题，尤其是对海洋沉积序列的研究，取得了许多重要的认识。比如，发现当前的三大海洋硝酸盐反硝化区(阿拉伯海、东赤道太平洋南、北海域，也是高生产力区)的反硝化强度在第四纪中存在旋回性的强弱变化，冰期减弱，间冰期加强；上述地区的反硝化强度还存在千年级的快速波动，这种波动与高纬度(南、北极)冰盖区的千年级气候波动存在明显对应关系；等。上述认识都来自于对海洋沉积物中总氮同位素(δ15NBulk)的分析研究，这使得δ15NBulk分析备受青睐，成为古海洋氮循环研究必不可少的工具。对于陆地沉积序列中氮的研究，受合适剖面样品和样品处理方法等的限制，国内外研究相对比较少。由于陆地沉积物中的有机氮很容易矿化，且其中含有大量的非交换态铵(固定态铵)，占无机氮总量的80％以上，占全氮的10％以上，对氮同位素的测定结果产生很大影响，所以，土壤学采用次溴酸钾碱性溶液氧化方法，除掉样品中的有机质，分析样品中的无机氮的同位素(δ15NIN)。有机氮的同位素则通过计算δ15NBulk与δ15NIN的差值而得(同位素平衡计算)。但此方法对有机质能否去除干净缺乏深入评估，而且已有研究指出，粘土矿物在碱性条件下具有一定溶解性，会损失部分无机氮。因而此方法的可靠性有待进一步研究。
随着海洋δ15NBulk研究的深入，研究人员发现陆地无机氮对有机氮同位素的影响在海洋沉积物的研究中也可能存在，例如西太平洋边缘海区，如南海、东海及苏禄海，沉积柱状样δ15NBulk的分析表明，δ15NBulk在晚第四纪变化不大且缺乏规律性，与反硝化区及其他一些生产力较高海区的δ15NBulk变化曲线截然不同。最近的一些研究表明，无机氮在南海沉积总氮中占有相当份额，可高达65％，因此把南海δ15NBulk曲线解释为古海水硝酸盐δ15N的变化是不严谨的。
虽然国际上有一些方法间接得到有机氮的同位素，但都多少存在实验操作或是仪器分析上的缺陷，以至于限制了对陆地和海洋沉积序列中包含的氮过程和机理信息更深入的研究。而我们的工作则通过建立固体样品氮处理的新方法，成功地把样品中的有机氮和无机氮分离富集，进行氮同位素和含量的分析。并把新方法应用到陆地和海洋沉积序列的氮研究中，把氮处理方法和氮循环研究向前推进一步。
研究得到的主要结论如下：
1.采用我们所建立的方法，能够有效回收沉积物中的有机氮和无机氮，总氮回收率可以高达92.4％。按照同位素平衡方程，用有机氮和无机氮两部分所推算的总氮同位素也与实际值比较符合。回收的总有机碳同位素值与传统方法比较，碳同位素值基本不变，也证明样品前处理过程中没有有机氮的损失。因此，用我们所建立的方法可以非常可靠地分离富集有机氮和无机氮，并进行含量和同位素的测定。虽然相比一些特定化合物的分析处理这个方法仍然是一种总氮同位素分析前处理方法，但对古海洋、古湖泊学和土壤学研究的大批量样品的处理来说，这种方法是简单、廉价而有效的。
2.黄土样品有机氮、有机碳与磁化率的相关系数R分别为0.95和0.96，具有明显的相关性，反映了在土壤有机质的生产和蓄积与气候条件的变化存在密切关系。暖湿期植被相对繁盛促进土壤有机质的增加；
3.新方法测得黄土样品有机质的C/N值平均为13.09，表现出暖期低冷期高的特点，与采用传统处理方法得到的C/N变化于1.93和9.31之间，平均5.58，呈暖期高冷期低的趋势有显著差别。进一步研究表明无机氮在总氮中所占的比例很高，整个序列平均占56％，采用新方法所测C/N能够真正反映有机物C/N，其与磁化率呈反相关关系，是土壤有机质组成(主要是微生物含量)随着气候的变化而改变的结果；
4.塬堡剖面δ15N-TON值变化于1.29‰和7.22‰之间，平均3.98‰，与磁化率的变化有很好的相关性(R2=0.5495)--暖期，有机氮同位素升高；冷期，有机氮同位素随之下降。深入分析认为，暖期温暖湿润的环境有利于土壤无机氮的反硝化及淋滤作用的发生，两者都会导致残留土壤无机氮同位素偏重，进而导致土壤有机氮同位素在暖期的升高和冷期的降低。但淋滤作用和反硝化作用在控制土壤植被系统氮同位素变化中孰轻孰重在目前的工作中还无法判断。
5.本研究中的南海南部的17962、MD01-2392、MD05-2897沉积物样品的总氮同位素与赤道西太平洋MD01-2386柱状样品的总氮同位素相比，冰期-间冰期变化规律十分微弱，总氮同位素变化于2.53‰～8.32‰之间，平均5.25‰，没有显示出南海地质历史上存在同西太平洋及其他反硝化海区类似的海水硝酸盐的反硝化过程；
6.通过对南海南部柱样MD05-2897的无机氮含量及同位素、总氮含量及同位素的分析，发现南海沉积物样品中无机氮含量很高，平均占总氮的70％以上。进一步研究表明总氮同位素与无机氮同位素变化趋势一致，且有很好的相关性，说明南海沉积物总氮同位素反映的是沉积物中无机氮同位素信号，不能代表有机氮的信息，更不能说明南海地质历史上海水硝酸盐的反硝化过程；
7.南海沉积物中有机氮同位素结果则显示同位素值变化于3.60‰与5.72‰之间，平均4.68‰，其数值偏低，变化范围非常小，表现出冰期高，间冰期低的特点。用二甲基藿烷醇指标和藿烷指数及有机碳同位素指标排除了固氮和陆源输入有机质的影响后，我们发现有机氮同位素与海洋泉古菌标志物GDGT-1292的含量变化趋势相反，相关性分析显示两者相关系数为R=-0.4。在现有数据的基础上，我们可以推测泉古菌(Crenarchaea)可能是导致南海地质历史上海水硝酸盐氮同位素偏低且冰期间冰期变化不明显的一个原因。间冰期随着海洋中古菌的繁盛，特别是氨氧化古菌的增多导致的硝化加强，输入的氮同位素偏轻的硝酸盐较冰期多；从而模糊了南海水体冰期间冰期的硝酸盐氮同位素信号，表现为南海沉积序列中有机氮同位素冰期间冰期变化不大，数值偏低。