中国黄海、渤海DMS和DMSP的浓度分布及影响因素研究

发布时间：2018-01-24 22:45

本文关键词： 二甲基硫二甲巯基丙酸内盐分布生物生产生物消费黄海渤海　出处：《中国海洋大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：由海洋浮游植物产生的二甲基硫（dimethylsulfide，DMS）是海洋排放的最主要的挥发性生源硫化物，是参与全球硫循环的重要物质。其在大气中的氧化产物甲基磺酸盐（MSA）和非海盐硫酸盐（nss-SO42-）是酸雨的重要贡献者；此外，生成的nss-SO42-气溶胶能增加云凝结核（CCN）数量或使原有的结核颗粒增大，从而影响了区域或全球气候变化。二甲巯基丙酸内盐（dimethylsulfoniopropionate，DMSP）是DMS的主要前体物质，为藻类的一种硫代谢产物。其在细菌或某些藻类释放的DMSP裂解酶的作用下，会裂解生成DMS和丙烯酸，对DMS的浓度分布具有重要的影响。本论文选取受人类活动影响较大的中国黄海、渤海为研究海域，对黄海、渤海DMS和DMSP的浓度分布及影响因素、周日变化和季节变化特征等进行了分析，并对DMSPp的粒级分布和DMS的海-气通量进行了研究。另外，对黄海、渤海表层海水中DMS的生物生产和消费速率和DMSPd的降解速率进行了初步探讨。主要研究结果如下：（1）于2012年11月1号-11月20号和2013年6月21日-7月11日现场测定了黄海、渤海中二甲基硫（DMS）及其前体物质二甲巯基丙酸内盐（DMSP）的含量，研究了黄海、渤海中DMS和DMSP的浓度分布及影响因素、周日变化和季节变化特征等，并对DMSPp的粒级分布和DMS的海-气通量进行了分析。秋季黄海、渤海表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp浓度分别为(3.92±1.31)（1.15~6.52）、(3.63±2.19)（0.57~8.85）和(13.34±4.70)（5.52~28.73）nmol L-1；夏季黄海、渤海表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp浓度分别为(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。从我们的调查数据可看出，黄海、渤海表层海水中DMS和DMSP的浓度呈现出明显的季节变化，它们在夏季的浓度要高于其在秋季的浓度，这与黄海、渤海表层海水中Chl-a的季节变化规律一致。秋季和夏季，黄海、渤海表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的水平分布基本一致，都呈现出由近岸向远海逐渐降低的趋势，并且它们在渤海中的浓度要高于其在黄海中的浓度；而黄海、渤海海水中DMS、DMSPd和DMSPp浓度的垂直分布，高值区出现在研究站位的表层或中层水体中，但DMS和DMSP在各季节的分布都具有各自不同的特点。另外，DMS和DMSP浓度的周日变化趋势是白天高夜间低，这说明了DMSP的生物合成与光照紧密相关。（2）在秋季和夏季，黄、渤海表层海水中DMS、DMSPp浓度都和Chl-a浓度呈现出较显著的正相关性，说明了浮游植物生物量在控制DMS、DMSP的分布方面发挥这重要的作用。黄海、渤海表层海水中DMS/Chl-a浓度比值呈现明显的季节变化，在夏季的比值是秋季比值的1.67倍，这可能是由于在夏季和秋季研究海域中浮游植物的种群组成和生物量发生了变化。另外，在秋季和夏季，小型浮游植物（20μm）和微型浮游植物（5~20μm）是黄海、渤海表层海水中Chl-a和DMSPp的主要贡献者。（3）秋季、夏季黄、渤海DMS的海-气通量分别为(11.81±10.59)（0.11~43.45）和(20.81±20.31)（0.49~92.30）μmol m-2d-1，秋季较高的风速[（7.23±3.78）m s-1]和夏季较高的DMS浓度[（12.01±6.00）nmol L-1]贡献出了较大的DMS海-气通量。根据秋季、夏季和春季DMS海-气通量的平均值和黄、渤海海域的面积，则可估算出黄、渤海海域每年向大气释放DMS的量为9.22(6.30~11.10)×10-2Tg S。虽然黄、渤海海域面积只占全球海洋总面积的0.13%，但其每年向大气释放DMS的量占全球海洋的DMS年释放量的0.38%，这说明了作为陆架海区的黄海、渤海DMS的年释放量较大，充分表明了陆架海区在全球海洋DMS排放通量中的作用不容忽视。（4）于2012年11月1号-11月20号（秋季）和2013年6月21日-7月11日（夏季）对黄海、渤海表层海水中DMS生物生产和消费速率进行了研究。秋季，黄海、渤海表层海水中DMS生物生产和消费速率分别为(6.82±2.44)（2.92~11.52）和(3.06±1.57)（0.80~5.52）nmol L-1d-1；夏季，黄海、渤海表层海水中DMS生物生产和消费速率分别为(13.35±5.62)（5.28~21.68）和(9.80±（3.56~16.12）nmol L-1d-1。从上面可以看出，DMS的生物生产和消费速率都表现出明显的季节变化，这与海水温度、盐度、DMS浓度、DMSP浓度和Chl-a浓度等有关。秋季和夏季黄海、渤海表层海水中DMS的生物生产和消费速率的水平分布基本一致，都呈现出由近岸向远海逐渐降低的趋势。（5）通过2013年6月21日-7月11日（夏季）对黄海、渤海表层海水中DMSPd降解速率的研究发现，DMSPd降解速率的变化范围为7.10~21.70nmol L-1d-1，平均值为(14.71±4.47) nmol L-1d-1。总体来说，夏季黄海、渤海表层海水中DMSPd降解速率的水平分布也呈现出从近岸向远海逐渐降低的趋势。并且，DMSPd在渤海海域中的降解速率要明显高于在黄海中的降解速率，这可能与渤海海域较高的DMSPd浓度和细菌丰度有关。此外，夏季黄海、渤海表层海水中DMSPd降解速率的平均值[（14.71±4.47）nmol L-1d-1]与夏季黄海、渤海表层海水中DMS生物生产速率的平均值[（13.35±5.62）nmol L-1d-1]基本一致，说明了DMSPd的裂解过程是海水中DMS产生的最重要来源。
[Abstract]:dimethylsulfide ( DMS ) , produced by marine phytoplankton , is the most important volatile source of sulfur in ocean , and is an important substance involved in the global sulfur cycle . In addition , the generated nss - SO 2 - aerosol can increase the number of cloud condensation nodules ( ccn ) or increase the original nodule particles , thus affecting the regional or global climate change . In this paper , the concentration distribution and influence factors , diurnal variation and seasonal variation characteristics of DMS and DMSP in the Yellow Sea , Bohai Sea and the Bohai Sea are studied . The biological production and consumption rate of DMS and the degradation rate of DMSPd in the sea water of Yellow Sea and Bohai Sea are discussed . The concentrations of DMS , DMSPd and DMSP in the surface water of the Yellow Sea and the Bohai Sea were ( 3.92 卤 1.31 ) ( 1.15 - 6.52 ) , ( 3.63 卤 3.94 ) ( 3.93 - 8.85 ) and ( 13.34 卤 4.70 ) ( 5.52 - 28.73 ) nmol 路 L - 1 respectively . ( 2 ) In autumn and summer , the concentrations of DMS , DMSPp and Chl - a in the surface water of the Yellow Sea and the Bohai Sea show a significant positive correlation . The ratio of DMS / Chl - a in the surface water of the Yellow Sea and the Bohai Sea has obvious seasonal variation . In autumn and summer , the small phytoplankton ( 20 渭m ) and the micro phytoplankton ( 5 ~ 20 渭m ) are the main contributors to Chl - a and DMSPp in the sea water of the Yellow Sea and the Bohai Sea . ( 3 ) The sea - gas fluxes of DMS in autumn , summer and Bohai Sea were ( 11.81 卤 10.59 ) ( 0.11 ~ 43.45 ) and ( 20.81 卤 20.31 ) ( 0.49 ~ 92.30 ) 渭mol m - 2d - 1 , respectively . ( 4 ) The production and consumption rates of DMS in the sea water of the Yellow Sea and the Bohai Sea were studied in November 1 to November 20 ( autumn ) and June 21 to July 11 , 2013 respectively ( 6.82 卤 2.44 ) ( 2.92 ~ 11.52 ) and ( 3.06 卤 1.57 ) ( 0.80 ~ 5.52 ) nmol 路 L - 1d - 1 . ( 5 ) The degradation rate of DMSPd in the surface water of the Yellow Sea and the Bohai Sea was found to be 7.10 ~ 21.70 nmol 路 L - 1d - 1 , and the average value was ( 14.71 卤 4.47 ) nmol 路 L - 1d - 1 .

【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P734

【参考文献】