东海一氧化碳的分布、通量、微生物消耗以及光生产研究

摘要

一氧化碳(CO)能够参与大气中许多的反应,被认为是一种间接的温室气体,其在全球变暖和大气化学等方面都具有重要的作用,而全球海洋表层海水中CO绝大部分是过饱和的,海洋是大气中 CO重要的自然来源。相比于开阔大洋,近岸海域面积较小,但其对大气中 CO的贡献较大,在这些海域开展 CO的生物地球化学研究有助于更加准确地估算海洋对大气中 CO的贡献以及更加深入地认识海洋中 CO迁移和转化过程。
　　本文以中国典型的陆架海区―东海为研究对象,选取了夏季和秋季这两个季节,对这一海域大气中 CO的分布、海水中 CO的分布、CO的海-气通量、微生物消耗以及光化学生产进行了调查研究,主要研究结果如下:
　　(1)于2012年6月至7月和2012年10月,对东海大气中和海水中 CO的浓度分布进行了调查研究。结果表明:大气中 CO的浓度值秋季(146 ppbv)要高于夏季(87 ppbv),表现出较明显的季节变化。大气中 CO的浓度受到陆源输入的影响明显,在夏季和秋季均表现出近岸高、远海低的特点。表层海水中 CO的浓度值夏季(1.48 nmol·L-1)和秋季(1.68 nmol·L-1)较接近,并没有表现出明显的季节变化,表层海水中 CO的浓度受太阳光照影响明显。夏季和秋季东海不同站位的 CO的垂直分布特征基本一致,表现为最大值出现在表层,并随深度增加,浓度迅速降低。在秋季航次中,对表层海水中 CO浓度的周日变化进行了研究,发现 CO浓度变化范围较大,最大值为最小值的34倍,最大值出现在下午14:00时左右,最小值出现在凌晨前后。
　　(2)调查发现东海夏季和秋季表层海水中 CO均处于过饱和状态,海洋是大气中 CO的源。东海夏季表层海水中 CO的过饱和系数平均值为23.63,秋季则为16.83,东海夏季的过饱和程度较高。采用 Wanninkhof公式(W92)对东海 CO的海-气通量值进行估算,其中,夏季东海 CO海-气通量值为9.97μmol·m-2·d-1,秋季则为2.90μmol·m-2·d-1,表现出明显的季节差异,这主要是由于东海夏季风速较大和表层海水的过饱和程度较高的缘故。
　　(3)夏季和秋季航次对东海表层海水中 CO的微生物消耗进行了调查,结果显示,该消耗过程符合一级反应特点,CO浓度随培养时间变化而呈指数型降低。总体上看,近岸 CO微生物消耗速率要高于远海。夏季东海微生物消耗速率常数为0.18 h-1,秋季则为0.12 h-1,表现出了较明显的季节变化,夏季表层海水中 CO的微生物消耗速率更大。夏季和秋季东海调查中,微生物消耗速率常数均随盐度减小而增大,两者之间表现出了较好的负相关关系。
　　(4)在秋季东海航次中,进行了 CO的光生产研究,研究表明:CO的表观量子产率随波长增大而减小,运用 SMARTS2模型估算出秋季东海 CO的光致生成量为35.90 Gg CO-C。

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0 前言

1 文献综述

1.1 大气中的 CO

1.2 海水中 CO 的光致生成

1.3 海水中 CO 的暗反应生成

1.4 海水中 CO 的微生物消耗

1.5 海洋中 CO 的分布和海-气通量

1.6 研究内容

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

2.2 大气和海水中 CO 浓度的测定

2.3 海水中 CO 的微生物消耗测定

2.4 海水中 CO 的光致生成

2.5 相关参数的测定方法

3 东海夏秋季 CO 的分布和海-气通量研究

3.1 采样区域和站位分布

3.2 大气中 CO 的浓度分布

3.3 海水中 CO 的浓度分布

3.4 CO 的海-气通量研究

3.5 本章小结

4 东海夏秋季 CO 的微生物消耗和光生产研究

4.1 CO 的微生物消耗研究

4.2 秋季东海 CO 的光生产研究

4.3 本章小结

5 结论

参考文献

致谢

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