中國黃海、渤海DMS和DMSP的濃度分布及影響因素研究.pdf

1、由海洋浮游植物產(chǎn)生的二甲基硫(dimethylsulfide,DMS)是海洋排放的最主要的揮發(fā)性生源硫化物,是參與全球硫循環(huán)的重要物質(zhì)。其在大氣中的氧化產(chǎn)物甲基磺酸鹽(MSA)和非海鹽硫酸鹽(nss-SO42-)是酸雨的重要貢獻者;此外,生成的nss-SO42-氣溶膠能增加云凝結(jié)核(CCN)數(shù)量或使原有的結(jié)核顆粒增大,從而影響了區(qū)域或全球氣候變化。二甲巰基丙酸內(nèi)鹽(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是DMS

2、的主要前體物質(zhì),為藻類的一種硫代謝產(chǎn)物。其在細(xì)菌或某些藻類釋放的DMSP裂解酶的作用下,會裂解生成DMS和丙烯酸,對DMS的濃度分布具有重要的影響。
　　本論文選取受人類活動影響較大的中國黃海、渤海為研究海域,對黃海、渤海DMS和DMSP的濃度分布及影響因素、周日變化和季節(jié)變化特征等進行了分析,并對DMSPp的粒級分布和DMS的海-氣通量進行了研究。另外,對黃海、渤海表層海水中DMS的生物生產(chǎn)和消費速率和DMSPd的降解速率進行了

3、初步探討。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)于2012年11月1號-11月20號和2013年6月21日-7月11日現(xiàn)場測定了黃海、渤海中二甲基硫(DMS)及其前體物質(zhì)二甲巰基丙酸內(nèi)鹽(DMSP)的含量,研究了黃海、渤海中DMS和DMSP的濃度分布及影響因素、周日變化和季節(jié)變化特征等,并對DMSPp的粒級分布和DMS的海-氣通量進行了分析。秋季黃海、渤海表層海水中DMS、DMSPd和DMSPp濃度分別為(3.92±1.31)(1.15~

4、6.52)、(3.63±2.19)(0.57~8.85)和(13.34±4.70)(5.52~28.73)nmol L-1;夏季黃海、渤海表層海水中DMS、DMSPd和DMSPp濃度分別為(12.01±6.00)(1.87~27.63)、(10.66±3.94)(3.93~18.38)和(25.97±8.31)(11.51~45.64)nmol L-1。從我們的調(diào)查數(shù)據(jù)可看出,黃海、渤海表層海水中DMS和DMSP的濃度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變

5、化,它們在夏季的濃度要高于其在秋季的濃度,這與黃海、渤海表層海水中Chl-a的季節(jié)變化規(guī)律一致。秋季和夏季,黃海、渤海表層海水中DMS、DMSPd和DMSPp的水平分布基本一致,都呈現(xiàn)出由近岸向遠(yuǎn)海逐漸降低的趨勢,并且它們在渤海中的濃度要高于其在黃海中的濃度;而黃海、渤海海水中DMS、DMSPd和DMSPp濃度的垂直分布,高值區(qū)出現(xiàn)在研究站位的表層或中層水體中,但DMS和DMSP在各季節(jié)的分布都具有各自不同的特點。另外,DMS和DMSP

6、濃度的周日變化趨勢是白天高夜間低,這說明了DMSP的生物合成與光照緊密相關(guān)。
　　(2)在秋季和夏季,黃、渤海表層海水中 DMS、DMSPp濃度都和 Chl-a濃度呈現(xiàn)出較顯著的正相關(guān)性,說明了浮游植物生物量在控制 DMS、DMSP的分布方面發(fā)揮這重要的作用。黃海、渤海表層海水中 DMS/Chl-a濃度比值呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化,在夏季的比值是秋季比值的1.67倍,這可能是由于在夏季和秋季研究海域中浮游植物的種群組成和生物量發(fā)生了變化

7、。另外,在秋季和夏季,小型浮游植物(>20μm)和微型浮游植物(5~20μm)是黃海、渤海表層海水中Chl-a和 DMSPp的主要貢獻者。
　　(3)秋季、夏季黃、渤海DMS的海-氣通量分別為(11.81±10.59)(0.11~43.45)和(20.81±20.31)(0.49~92.30)μmol m-2 d-1,秋季較高的風(fēng)速[(7.23±3.78)m s-1]和夏季較高的DMS濃度[(12.01±6.00)nmol L-1

8、]貢獻出了較大的DMS海-氣通量。根據(jù)秋季、夏季和春季DMS海-氣通量的平均值和黃、渤海海域的面積,則可估算出黃、渤海海域每年向大氣釋放DMS的量為9.22(6.30~11.10)×10-2 Tg S。雖然黃、渤海海域面積只占全球海洋總面積的0.13％,但其每年向大氣釋放DMS的量占全球海洋的DMS年釋放量的0.38%,這說明了作為陸架海區(qū)的黃海、渤海DMS的年釋放量較大,充分表明了陸架海區(qū)在全球海洋DMS排放通量中的作用不容忽視。

9、r>　　(4)于2012年11月1號-11月20號(秋季)和2013年6月21日-7月11日(夏季)對黃海、渤海表層海水中 DMS生物生產(chǎn)和消費速率進行了研究。秋季,黃海、渤海表層海水中 DMS生物生產(chǎn)和消費速率分別為(6.82±2.44)(2.92~11.52)和(3.06±1.57)(0.80~5.52)nmol L-1 d-1;夏季,黃海、渤海表層海水中 DMS生物生產(chǎn)和消費速率分別為(13.35±5.62)(5.28~21.68

10、)和(9.80±(3.56~16.12)nmol L-1 d-1。從上面可以看出,DMS的生物生產(chǎn)和消費速率都表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化,這與海水溫度、鹽度、DMS濃度、DMSP濃度和 Chl-a濃度等有關(guān)。秋季和夏季黃海、渤海表層海水中 DMS的生物生產(chǎn)和消費速率的水平分布基本一致,都呈現(xiàn)出由近岸向遠(yuǎn)海逐漸降低的趨勢。
　　(5)通過2013年6月21日-7月11日(夏季)對黃海、渤海表層海水中 DMSPd降解速率的研究發(fā)現(xiàn),DMSP

11、d降解速率的變化范圍為7.10~21.70 nmol L-1 d-1,平均值為(14.71±4.47) nmol L-1 d-1?？傮w來說,夏季黃海、渤海表層海水中 DMSPd降解速率的水平分布也呈現(xiàn)出從近岸向遠(yuǎn)海逐漸降低的趨勢。并且,DMSPd在渤海海域中的降解速率要明顯高于在黃海中的降解速率,這可能與渤海海域較高的 DMSPd濃度和細(xì)菌豐度有關(guān)。此外,夏季黃海、渤海表層海水中 DMSPd降解速率的平均值[(14.71±4.47)nm