海水微表层与次表层中DMS和DMSP的生物地球化学研究

摘要

DMS是海洋中最重要的挥发性生源硫化物,对全球气候变化和酸雨的形成产生重大影响。DMSP,作为DMS的前体物质,在海洋生态系统和生物地球化学过程中具有重要的作用,对其研究有助于深入了解DMS、DMSP和生物圈、大气环境之间的复杂的相互作用。 本论文选择中国近海具有代表性的大洋区-南海、陆架区.黄海、海湾-胶州湾以及受人类活动影响较大的青岛沿海海域为研究目标,对这些海域中DMS和DMSP的分布特征、影响因素以及DMS海-气交换通量进行了较为系统的研究,同时对微表层的性质和影响因素进行了考察,主要研究结果如下:1、参考国内外文献对海水中DMS的吹扫.捕集气相色谱测定法进行了改进,采用了全新的DEGS柱系统,检测限0.15 ng S(0.00417 nM),精密度<8[％],基本与国外同类方法相当。 2、依托中国SOLAS计划,于2005年3月、5月对中国黄海、南海海域微表层和次表层海水中DMS和DMSP的分布进行了研究。对黄海的研究结果表明:3月,黄海次表层中DMS、DMSPd和:DMSPp浓度分别是2.31(1.2～4.11)、6.04(2.13～9.48)和7.98(4.89～13.50)nM;微表层中的浓度分别为2.26(0.99～5.14)、9.10(5.65～13.10)和9.3l(4.08～15.64)nM。对微表层富集行为的研究表明,只有DMSPd在微表层得到了富集,富集系数1.70,DMS、DMSPp和Chl.a在微表层中的浓度分别与其在次表层中的浓度显著相关,表明微表层和次表层水体之间存在强烈的交换作用。对DMS和chlorophyllα相关性的研究发现二者之间存在相关性。DMS/chl-a和DMSPp/chl-a的比值在次表层中和微表层中分别为2.93(1.47～5.78)、13.10(3.81～34.60)mmol g<'-1>和2.90(0.77～5.23)、15.95(2.75～40.10)mmol g<'-1>。海-气通量估算为3.14 μmol m<'-2>d<'-1>。5月的研究结果是:次表层中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度分别是3.21(1.18～6.58)、7.04(0.71～14.97)和9.29(2.49～16.50)nM;微表层中的浓度分别为2.30(1.74～4.48)、9.62(1.73～19.17)和11.68(4.72～19.00)nM。5月DMS、DMSP浓度高于3月。DMSPd在微表层的富集程度(EF:1.92)高于3月,DMSPp有较小程度的富集(1.40)。DMS和chlorophyllα之间存在相关性。DMS／Chl-a和DMSPp／Chl-a的比值在次表层中和微表层中均高于3月，水体层化和营养盐缺乏所导致的浮游植物种群组成的改变与DMS、I)MSP的生产有着直接的联系。对细菌数量与DMS、DMSP的研究结果表明，未发现细菌的数量和：DMS、DMSP浓度之间显著的相关性。日间变化的调查表明DMS和chlorophyll口的变化不同步。DMS和DMSP的日间变化趋势的共同点是：早晨．下午为高值时段而夜晚．凌晨为低值时段，表明白天DMS和DMSP的生产过程比较活跃而夜晚以消费过程为主，DMS和DMSP的生产过程与f=1光辐射直接相关。海．气通量估算为4．68umolm<'-2>d<'-1>，高于3月的水平。 3、对南海海域的调查结果是：在次表层中，DMS，DMSPd和DMSPp的浓度分别是1.74(1.00～2.50)、3.92(2.21～6.54)和6.06(3.40～8.68)nM。微表层中的浓度分别是1.30(0.81～1.95)、5.18(2.70～8.95)和6.10(3.90～8.88)nM，低于黄海的水平。在含硫化合物当中，只有DMSPd显示了较小程度的富集(EF：1.40)。其较低的富集程度与南海海水比较“清洁”的水质以及较小的表面张力有关。该结果表明陆架海区微表层的作用比大洋海区更加显著。未发现DMS与chlorophyll口之间的相关性。同样得到了DMS、DMSPd和DMSPp在微表层中的浓度分别与其在次表层中的浓度之间的相关性，但是认为南海水体物质交换作用的过程有别于黄海。从站位分布来看，DMS／Chl-a和DMSPp／Chl-a的比值显示出由北向南逐渐升高的趋势，这种变化趋势与海水温度的变化以及营养盐的浓度分布所导致的浮游植物种群组成的改变密切相关。日间变化的研究结果是。DMS和DMSP浓度在早晨达到最大，在夜晚为最低，表明日光辐射对其浓度变化有着重要的作用。对南海DMS通量的估算值为2．76umolm<'-2>d<'-1>，低于黄海的水平，这与南海较低的生物现存量和初级生产力有关。 4、分别于夏、秋两个季节对胶州湾微表层和次表层海水中的DMS和DMSP的分布进行了研究。胶州湾海水中DMS、DMSP的浓度高于黄海和南海的水平，显示了人类排放、陆源输入的影响，季节变化上夏季浓度高于秋季。人为输入的营养盐主要是通过使生物现存量增加和改变浮游植物群落结构导致DMS、DMSP浓度上升。人为输入的物质可导致DMS浓度升高从而对通量也产生影响，但是DMS浓度的增加并不等量地使DMS通量增加。从微表层的富集情况来看，只有DMSPd显示出一定程度的富集，这可能与胶州湾海水四季混合比较均匀有关。 5、对青岛沿海研究的结果说明了高营养盐浓度对DMS、DMSP的分布带来的影响。DMS和DMSP浓度均是所研究海区中最高的，这显然与营养盐浓度高有关。虽然各个站点DMS和DMSP的空间分布没有明显的规律性，但是季节变化很明显，表现为夏高而秋、冬季低。对DMS/Chl-a的比值随季节变化情况的分析表明，DMS浓度和浮游植物生物现存量的变化与季节有密切的联系。季节作为一种基本的推动力，它的变更带来了水体物理、生物和化学环境的变化，导致水体中DMS和DMSP的浓度发生变化，通量变化的趋势与DMS相近。与其他海区相比，青岛沿海的DMS通量是最高的，显然与DMS的高浓度直接相关。

目录

文摘

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论文说明：缩略语表

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前 言

1文献综述

2 DMS的分析方法

3黄海DMS，DMSP在海水微表层与次表层中的分布与通量

4南海DMS、DMSP在海水微表层与次表层中的分布与通量

5 DMS、DMSP在胶州湾海水微表层与次表层中的分布和通量

6青岛沿海DMS、DMSP在表层水中的分布与通量

7总结

参考文献

在读期间的主要研究成果

致谢