长江口及东海陆架区生源硫的分布变化特征及影响因素

发布时间：2020-07-09 14:46

【摘要】：二甲基硫(Dimethylsulfide, DMS)是大气硫化物最主要的天然来源之是海水中最重要的挥发性生源有机硫化物,其向大气中的排放量约占全球海洋硫释放量的2/3,是参与全球硫循环的重要物质。作为DMS前体物质的二甲巯基丙酸内盐(Dimethylsulfoniopropionate, DMSP)主要来源是海洋环境中的微型、大型藻类和盐生植物。释放到海水中的DMSP部分会在细菌或某些藻类释放的DMSP裂解酶作用下裂解生成DMS和丙烯酸,DMSP的含量及转化过程会直接影响海洋中DMS的生产与分布。本论文选取了中国东海、长江口及邻近海域为研究海域,系统地研究了海域中DMS和DMSP的水平分布及影响因素,对东海的DMS及DMSP周日变化和沉积物间隙水中DMSPd的分布进行了探讨,并对长江口典型断面的DMS和DMSP的垂直分布、长江口及邻近海域DMS (DMSPp)浓度与Chl-a浓度的相关性及DMS生物生产和消费速率进行了分析。另外,估算了调查海域的DMS的海-气通量。取得的主要结果如下：(1)东海秋季表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp浓度分别为4.84(1.91-8.59)、5.84(1.29-22.36)和13.01 (2.92-26.51) nmol L-1。夏季表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp浓度分别为5.28(1.95-10.84)、6.58(2.41-16.98)和17.37(4.50-36.89)nmol L-1。东海表层海水中DMS、DMSP的浓度存在着季节性变化,夏季秋季。但不同季节东海海水中DMS、DMSPd、DMSPp和Chl-a浓度的水平分布均呈现出了一致的趋势,从近岸向远海逐渐递减。夏季和秋季DMS、DMSPd和DMSPp浓度高值区都出现在浙江中南部近岸海域,这表明人类活动以及河流等的陆源输入对近岸海域生态系统具有重要影响。夏季DMS和DMSP浓度具有白天高夜间低的变化趋势,与Chl-∝的周日变化趋势相一致。体现了光照是DMSP生物合成的重要因素。枯水季长江口及邻近海域表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度分别为0.54 (0.20-1.61)、2.04 (0.31-5.50)、6.65 (1.41-23.86) nmol L-1。丰水季表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度分别为3.99(0.26-15.01)、5.57(0.50-17.32)和14.26 (1.16-34.01) nmol L-1.两个调查航次中DMS、DMSPd和DMSPp的高值区均出现舟山群岛海域,这与Chl-a的高值区相一致,它们的低值区都出现在长江口附近。长江口表层海水中Chl-α、DMS、DMSPd和DMSPp的浓度存在着明显的季节变化,丰水季表层海水中的浓度明显大于枯水季,分别为枯水季的3.7、7.4、2.7和2.2倍。(2)东海夏季和秋季沉积物间隙水中DMSPd浓度均高于底层海水DMSPd浓度,平均高20倍左右。秋季结果表明,随沉积物间隙水深度的增加,沉积物间隙水DMSPd浓度会迅速降低,这与海洋微生物主要分布在沉积物表层有关。以上结果表明沉积物间隙水中DMSPd是海水DMSPd的一个来源。夏季和秋季东海沉积物间隙水中DMSPd的浓度并没有季节性变化。(3)通过对长江口C-A6断面DMS和DMSP浓度垂直分布研究发现,水深较浅处(20 m),上下水体交换较为充分,DMS和DMSP浓度垂直分布比较均匀；而水深较深处站位,DMS和DMSP浓度的高值区出现在表层和中层水体中,底层水体较小甚至几乎没有。主要原因是海域浑浊度较高,透光率较低,水体底层由于光照的限制,浮游植物光合作用受到抑制,所以合成并释放的DMS和DMSP较少。另外,枯水季DMS、DMSPp浓度与Chl-a浓度具有显著的正相关;丰水季DMSPp浓度与Chl-a浓度有一定的相关性,而DMS浓度与Chl-a浓度并没有相关性。表明枯水季海水中DMS、DMSP的分布受浮游植物生物量的影响较大。研究还发现DMSPp与Chl-a二者之间的相关性要优于DMS与Chl-a之间的相关性。此外,枯水季DMS生物生产和消费速率的培养实验表明DMS的生物消费是其去除的主要途径。(4)通过对不同海域和季节的海-气通量研究发现,东海秋季和夏季DMS的海-气通量分别为11.63(0.66-31.73)和7.45 (1.30-31.84) μmol m-2 d-1。长江口及邻近海域在枯水季和丰水季的海气通量分别为0.36(0.02-1.37)和2.17(0.06-13.09) μmol m-2 d-1。DMS的海-气通量具有明显的季节性变化。东海秋季DMS的海-气通量明显高于夏季,是夏季平均水平的1.56倍；长江丰水季DMS的海-气通量是枯水季的6倍。东海DMS的海-气通量差异性主要是由风速的不同引起的,而长江口及邻近海域的海-气通量变化则是由DMS浓度的差异引起的。根据海上调查结果估算出东海海域DMS释放量为8.58×10-2 TgSa-1(Tg=1012g),约占全球海洋DMS年释放量的0.26%-0.56%。考虑到东海海域面积只占全球海洋总面积(3.61×108km2)的0.21%,此计算结果表明陆架海区虽然仅占全球海洋面积的很小一部分,但由于其海-气通量较大,使其在全球海洋DMS排放中的贡献不容忽视。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P734

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