不同氮磷比和铁浓度对两种海洋微藻生产二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐的实验研究

本文通过实验室培养研究了不同氮磷比(0∶1、5∶1、20∶1、50∶1)以及铁浓度(10、100、1 000nmol·L-1)对尖刺拟菱形藻、塔玛亚历山大藻二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸内盐(DMSP)产生的影响。氮营养和磷营养对尖刺拟菱形藻释放DMSP和DMS没有明显的影响,但是塔玛亚历山大藻受N/P比的影响则很显著,低N/P比(0∶1)条件下的DMS浓度是高N/P比(50∶1)条件下的2.5倍。另外,培养液中不同初始铁浓度会影响到细胞内DMSP的合成和DMS的释放,且具有种间差异,高Fe3+浓度有助于尖刺拟菱形藻藻液中DMSPd的形成以及DMS的释放,却抑制了塔玛亚历山大藻细胞内DMSP的生产。总的来说,浮游植物产生DMSP先取决于对营养盐的总体需求,其次是营养盐的比例。     

胶州湾海水中DMS和DMSP的分布及其影响因素

为了解人为活动对二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸(DMSP)生物生产的干扰,分别于2005年8月、11月对胶州湾海域进行采样。测定结果表明:胶州湾海水中8月DMS、DMSPd和DMSPp在次表层的平均含量分别为4.89,17.9和23.93nmol·L-1,在微表层中的平均含量分别为4.58,19.98和21.49nmol·L-1,11月DMS、DMSPd和DMSPp在次表层的平均含量分别为2.07,12.99和16.74nmol·L-1,在微表层中的平均含量分别为1.44,16.13和19.62nmol·L-1。DMS和DMSP的水平分布由于受到陆源输入的影响,呈现出自湾内向湾外递降的趋势。DMS和DMSP的含量夏季高于秋季。DMS和Chl-a在每个季节具有一定的相关性。DMS浓度的增加导致DMS通量增加。对海水微表层和次表层的研究表明,DMS和DMSPp并未在微表层中富集,而DMSPd有一定程度的富集。DMS,DMSP,Chl-a在海水微表层和次表层之间浓度分布的相关性体现了2层水体之间存在强烈的交换作用。     

秋季东海二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐浓度分布及降解速率研究

于2013年10~11月现场测定了东海中二甲基硫(DMS)及其前体物质二甲巯基丙酸内盐(DMSP,分为溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp)的含量,研究其水平分布特征、DMSPp的粒径分布及DMSPd的降解速率,并对DMS的海-气交换通量进行了探讨。研究结果表明,表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度平均值分别为(4.84±0.40)、(5.84±0.93)和(13.01±0.52)nmol·L-1。海水中DMSPd的降解速率在2.59~16.36nmol·L-1·d-1之间,平均值为(6.78±0.84)nmol·L-1·d-1。调查海域范围内,小型浮游植物(20μm)是DMSPp和叶绿素a(Chl a)重要贡献者。此外,秋季东海表层海水DMS的海-气交换通量为0.66~31.73μmol·m-2·d-1,平均值为(11.63±0.71)μmol·m-2·d-1。     

不同氮磷比对球形棕囊藻释放含硫化合物及DMSP降解途径的影响

本文探讨了球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)在不同氮磷比条件下各生长时期内释放到培养液中二甲巯基丙酸内盐(DMSP)、二甲基硫(DMS)和丙烯酸(AA)等含硫化合物浓度及DMSP降解途径的影响,所设置氮磷比为4:1、16:1、40:1和80:1.结果表明,球形棕囊藻的DIC吸收速率在80:1组出现最大...     

白令海东陆架区 生源硫化合物的时空特征变化

基于2012年和2014年中国北极科学考察航次白令海现场调查数据,分析白令海东陆架区二甲基硫(DMS)及其前体物质β-二甲基硫巯基丙酸内盐(DMSP)的空间分布特征和年际变化。结果显示,白令海东部陆架区DMS浓度呈自西向东递减的趋势,浓度平均值由2012年0.80 nmol·L~(-1)(范围为0.11～2.27 nmol·L~(-1))增加至2014年1.33 nmol·L~(-1)(范围为0.07～4.49 nmol·L~(-1))。DMSP浓度的空间变化与DMS不一致,高值区位于断面东部,主要受近岸阿拉斯加沿岸流以及育空河淡水输入的影响。2012—2014年,溶解态DMSP(DMSPd)和颗粒态DMSP(DMSPp)浓度平均值分别从4.21 nmol·L~(-1)、16.83 nmol·L~(-1)提高至14.94 nmol·L~(-1)、49.77 nmol·L~(-1),应是冷水团范围缩减以及浮游植物群落变化所引起的。DMS浓度同温度、c_(PO~(3-)_4)、c_(SiO~(2-)_3)显著相关,而DMS和DMSP浓度同无机氮浓度、盐度均存在显著相关性。表层海水DMS和DMSPd的生物生产速率均高于消费速率,且呈现出东高西低的趋势,原因是温度影响了微生物代谢活动。2014年的生产和消费速率均高于2012年的,主要由于表层海水DMS和DMSPd浓度升高和水团的年际变化。2012年和2014年表层海水中DMS微生物消耗速率平均值分别为13.66 nmol·L~(-1)·d~(-1)和33.87 nmol·L~(-1)·d~(-1),海-气通量平均值分别为3.66μmol·m~(-2)·d~(-1)和5.33μmol·m~(-2)·d~(-1),表层海水DMS通过海气扩散去除的周转时间分别是微生物消费的7.4和5.7倍。白令海东部陆架区表层水体中微生物消费是比海气释放更重要的DMS去除途径。     

冬季黄海生源硫的分布、海-气通量及其对气溶胶中非海盐硫酸盐的贡献

2009年12月对黄海进行了大面调查,研究了冬季黄海二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸内盐(DMSP)的浓度分布、DMS海-气通量及其影响因素。调查结果表明,DMS、溶解态DMSP(DMSPd)和颗粒态DMSP(DMSPp)的浓度分别为0.95(0.07~3.30)、1.18(0.22~3.54)和5.01(1.63~12.33)nmol·L-1。总体上DMS和DMSP的水平分布与叶绿素a(Chl-a)相类似,呈现近岸高、远海低的趋势。35°N断面的垂直调查结果显示,在水深小于50m的水体中Chl-a、DMS和DMSP浓度较高且分布相对均匀。相关性分析发现,仅DMSPp与Chl-a之间存在一定的相关性。利用Nightingale公式(N2000)估算了冬季黄海DMS的海-气通量,其平均值为2.16μmol·m-2·d-1。此外,根据大气气溶胶中甲基磺酸盐(MSA)和非海盐硫酸盐(nss-SO2-4)的浓度和比例,估算出生源硫释放对气溶胶中nss-SO2-4的贡献比例仅为2.85%,表明冬季黄海大气nss-SO2-4主要受人为活动排放控制。     

挪威海和格陵兰海海水DMS分布特征及影响因素研究

于2012年7—9月现场测定了北极挪威海和格陵兰海区域海水二甲基硫(DMS)及其前体物质二甲巯基丙酸内盐(DMSP,分溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp)的含量,研究了其空间分布格局及其影响因素,探讨了表层海水DMS的生物周转和去除途径。结果表明,表层海水DMS、DMSPd和DMSPp的平均浓度分别为5.36nmol/L、15.63nmol/L和96.73nmol/L,受挪威海流和北极深层水影响,表层海水二甲基硫化物浓度呈现出由低纬度向高纬度海域递减的趋势。DMSPd和DMSPp浓度与Chl a浓度均有显著的相关性,说明浮游植物生物量是影响挪威海和格陵兰海二甲基硫化物生产的重要因素。表层海水DMS生物生产和消费速率平均值分别为18.19nmol/(L·d)、15.67nmol/(L·d)。DMS微生物周转时间变化范围为0.03~1.80d,平均值为0.49d,DMS海-气周转时间是微生物消费时间的90倍,说明夏季挪威海和格陵兰海表层海水中DMS微生物消费过程是比海-气扩散更具优势的去除机制。     

胶州湾及青岛近海微表层与次表层中二甲基硫(DMS)与二甲巯基丙酸(DMSP)的浓度分布

以胶州湾及青岛近海为研究区域,利用吹扫-捕集气相色谱法研究了二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸(DMSP,分为溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp)在微表层与次表层中的浓度以及它们在微表层中的富集行为。结果表明,DMS、DMSPd和DMSPp在微表层中的浓度高于次表层,它们在微表层中的富集因子分别为1.17、1.84和1.51。研究发现,DMS及DMSPp浓度与叶绿素a(Chl-a)浓度有很好的相关性,但它们的周日变化与Chl-a并不完全同步。DMS/Chl-a和DMSPp/Chl-a的比值在次表层和微表层分别为4.35、13.47mmol/g和3.99、15.88mmol/g。胶州湾及青岛近海生态环境受人为活动干扰严重,使本海域DMS含量较高,从而贡献出较大的DMS海-气通量。     

西太平洋雅浦海沟区海水中CH4和DMSP的垂直变化特征

本研究首次探究了西太平洋雅浦海沟北段从表层到超深渊海水中甲烷（CH₄）及二甲基硫（DMS）的前体物质二甲基巯基丙酸内盐（DMSP）的浓度变化情况。结果表明:雅浦海沟海水甲烷浓度变化范围为1.49~3.87 nmol/L。其上层海水甲烷平均浓度最高，有明显的次表层极大现象。雅浦海沟氧最小层海水的甲烷平均浓度最低；在500~1 000 m中层水中甲烷浓度有一定程度的增大，1 000 m以下至底层甲烷浓度继续升高。研究海区溶解态DMSP（DMSPd）和总DMSP（DMSPt）平均浓度的垂直变化随深度呈先增大后减小趋势，颗粒态DMSP（DMSPp）的平均浓度随深度呈波动式变化，在中层达到最大。雅浦海沟CH₄和DMSP浓度垂直变化受浮游生物、微生物、光照、温度、压力、大洋环流等的复杂影响。在真光层海水中，CH₄浓度与DMSPd、DMSPp和DMSPt浓度表现为负相关关系，在200 m至底层海水中，CH₄浓度与DMSPd、DMSPp和DMSPt浓度表现为正相关关系，显示光照条件是造成雅浦海沟不同深度海水CH₄和DMSP浓度相关性差异的关键因素。     

磷限制对球形棕囊藻生长及TEP形成的影响

广西北部湾近岸海域虽常年为磷限制状态,但球形棕囊藻（Phaeocystis Globosa）赤潮灾害频繁发生。球形棕囊藻暴发时主要以囊体形式存在,赤潮衰退后,囊体破裂产生大量的透明胞外聚合颗粒物（Transparent Exopolymer Particles,TEP）,在海洋动力作用下形成高碳、高黏性泡沫,影响渔业和核电取水安全。本文通过设置氮磷比为32∶1和64∶1的半连续培养实验,探讨磷限制对球形棕囊藻的生长,以及透明胞外聚合颗粒物产量的影响。结果表明：在氮磷比为32∶1和64∶1的磷限制条件下,球形棕囊藻的细胞密度、叶绿素a浓度、囊体密度及囊体表面细胞数,在培养的后半期都受到了抑制。与控制组相比,两个磷限制的处理组在囊体直径上并没有表现出显著的差异（显著性水平p> 0.05）。在氮磷比为32∶1的条件下,球形棕囊藻的TEP生产量与控制组相比没有显著差异（p> 0.05）,在氮磷比为64∶1的条件下,TEP的生产量显著降低（p <0.05）,磷限制程度的加剧对球形棕囊藻细胞分泌TEP产生影响。研究结果为进一步研究环境胁迫下球形棕囊藻TEP形成机制提供了依据。     

环境因子对浒苔生长及生源硫释放的影响

近年来,我国黄海海域大规模暴发的绿潮现象对海洋生态环境和海水中的物质迁移转化产生了重要影响。而浒苔作为绿潮暴发过程中的主要藻类,是释放二甲基硫(DMS)的优势藻类,其对海水中硫酸盐吸收转化及生源硫释放发挥着重要作用。本文通过实验室培养探讨了温度、盐度及不同形态氮营养盐对浒苔生长及释放生源硫化物的影响。结果表明,在实验范围内(盐度为25—35,温度为20—25°C),盐度对浒苔生长无明显影响,但盐度增加会促进β-二甲基巯基丙酸内酯(DMSP)的合成。在温度为20°C盐度为35时,DMSP释放达到最大值。温度增加能够促进浒苔的增长,在培养第5天,25°C下浒苔湿重比20°C增加了25%左右。培养液中的DMS含量为20nmol/L左右,约是正常黄海水的4倍,DMSP的浓度更是高于正常海水的数十倍。增加无机氮浓度会促进浒苔的生长及DMS和DMSP的释放,相比之下,NH4+-N比NO3–-N更易被浒苔吸收利用,添加两种氮源组DMS和DMSP的最高含量均比空白组高60%和30%左右。DMS/DMSP的值在10%以内变化,培养过程中DMSP表观降解比AA(丙烯酸)/(AA+DMSP)总体上低于40%。     

黄、渤海二甲基硫化物的浓度分布与迁移转化速率研究

于2015年8-9月对黄、渤海海域进行现场调查，研究了海水中二甲基硫（DMS）、β-二甲巯基丙酸内盐（DMSP）、二甲亚砜（DMSO）的浓度分布、相互关系及影响因素，测定了DMS的生物生产与消耗、光化学氧化和海-气扩散速率，对DMS的迁移转化速率进行综合评价。结果表明:表层海水中DMS、溶解态DMSP（DMSPd）、颗粒态DMSP（DMSPp）、溶解态DMSO（DMSOd）和颗粒态DMSO（DMSOp）浓度的平均值分别为（6.12±3.01）nmol/L、（6.03±3.45）nmol/L、（19.47±9.15）nmol/L、（16.85±8.34）nmol/L和（14.37±7.47）nmol/L，整体呈现近岸高远海低，表层高底层低的趋势。DMS、DMSPd和DMSOp浓度与叶绿素（Chl a）浓度存在显著的相关性。表层海水中DMS光氧化速率顺序为:k_UVA > k_UVB > k_可见，其中UVA波段占光氧化的70.8%。夏季黄、渤海微生物消耗、光氧化及海-气扩散对DMS去除的贡献率分别为32.4%、34.5%和33.1%，表明3种去除途径作用相当。黄、渤海DMS海-气通量变化范围为0.79~48.45 μmol/（m2·d），平均值为（11.87±11.35）μmol/（m2·d）。     

春秋季南黄海二甲基硫(DMS)与二甲巯基丙酸(DMSP)的浓度分布研究

Temporal distributions of dimethylsulfide(DMS) and dimethylsulfoniopropionate(DMSP) were studied in the southern Yellow Sea(SYS) during April and September 2010. The mean concentrations(range) of DMS, dissolved and particulate DMSP(DMSPd and DMSPp) in the surface waters in spring are 1.69(0.48–4.92), 3.18(0.68–6.75)and 15.81(2.82–52.33) nmol/L, respectively, and those in autumn are 2.80(1.33–5.10), 5.45(2.19–11.30) and 30.63(6.24–137.87) nmol/L. On the whole, the distributions of DMS and DMSP in spring are completely different from those in autumn. In the central part of the SYS, the concentrations of DMS and DMSP in spring are obviously higher than those in autumn, but the opposite situation is found on the south of 34°N, which can be attributed to the differences in nutrients and phytoplankton biomass and composition between spring and autumn. Besides,the seasonal variations of water column stability and the Changjiang diluted water also have significant impact on the distributions of DMS and DMSP in spring and autumn on the south of 34°N. DMS and DMSPp concentrations coincide well with chlorophyll a(Chl a) levels in the spring cruise, suggesting that phytoplankton biomass may play an important role in controlling the distributions of DMS and DMSPp in the study area. Annual DMS emission rates range from 0.015 to 0.033 Tg/a(calculated by S), respectively, using the equations of Liss and Merlivat(1986) and Wanninkhof(1992). This result implies a significant relative contribution of the SYS to the global oceanic DMS fluxes.     

载Fe3+纳米TiO2薄膜去除球形棕囊藻赤潮生物的研究

球形棕囊藻Phaeocystis globosa 是近年来在我国沿海频发的有毒有害赤潮藻.为了寻找一种简单、有效和安伞的去除赤潮藻的方法,探讨了纳米TiO2 薄膜以及载Fe3+纳米TiO2薄膜在可见光条件下对球形棕囊藻的除藻效果.结果表明,载Fe3+纳米TiO2除藻效果好于未载Fe3+的纳米TiO2,藻液中投加载Fe3+纳米TiO2薄膜的量为20mg·L-1时,可见光照射48h后,藻液中细胞密度由4.08×104cell·mL-1降低到0.01×104cell·mL-1,叶绿素a浓度由0.43mg·L-1降低到0.001mg·L-1,除藻率达到99.7%,除藻速率符合准一级反应动力学方程.     

磷、铁营养盐的交互作用对隐藻(Cryptomonas sp.)生长影响的初步研究

利用正交实验设计方法,初步研究和探讨了磷、铁营养盐交互作用对隐藻生长的影响。结果表明,磷、铁营养盐的交互作用(P×Fe)的影响是极其显著的,得出隐藻合适生长铁浓度范围为50 nmol/L~1μmol/L,隐藻生长的培养液最优组合为10μmol/L磷浓度和100 nmol/L铁浓度。     

旋链角毛藻和小普林藻对二甲基硫和二甲巯基丙酸的释放研究

通过实验室培养研究了旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus Cleve)和小普林藻(Prymnesium parvum Carter)生长周期内培养液中二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸(DMSP)的含量。结果表明,2种微藻均能释放DMS,但小普林藻单细胞释放的DMS浓度约是旋链角毛藻的500倍。在藻类生长的不同阶段,它们释放DMS和DMSP的能力存在较大差异,但2种藻类DMS大量释放均出现在衰亡期。同时研究了盐度对2种微藻DMS释放的影响,结果表明高盐度会促进小普林藻DMS和DMSP的释放,而对旋链角毛藻DMSP的释放未有显著影响。     

亚铁离子对赤潮异弯藻种群消长和部分生化特性的影响

研究了赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)在不同浓度的Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O(Fe1)和FeSO4.7H2O(Fe2)(浓度分别为:高铁150 nmol/L、低铁50 nmol/L,缺铁0 nmol/L Fe0)中的种群消长过程、单位细胞总多糖特征、光合色素chla、chlc变化以及NO3--N的吸收情况。结果表明,Fe2 浓度影响到赤潮异弯藻的消亡:缺铁组比高铁组种群消亡慢。在平台期和衰亡期时,Fe1各组单位细胞总多糖含量均明显高于Fe2各组。从平台期到衰亡期,各组单位细胞多糖含量明显增加,Fe2各组增量最大,Fe1各组多糖倍增与Fe0相似。亚铁离子浓度的进一步增加有利于单位细胞色素chla和chlc的积累。亚铁离子的不同化合物状态影响到多糖和光合色素的累积,但不影响种群生长率和对NO3--N的吸收。     

夏季黄海培养实验中营养盐和铁对二甲亚砜(DMSO)含量动态变化的影响

于2011年6月12日至28日采集黄海表层海水进行甲板培养实验,研究了不同营养盐添加条件下浮游植物生长释放二甲亚砜(DMSO)的动态变化规律。实验结果表明,不同浓度及不同氮、磷、硅比值的营养盐的加入,均会导致培养体系中叶绿素a(Chl-a)、溶解态和颗粒态DMSO(DMSOd和DMSOp)含量的增加。培养实验过程中,DMSOp的浓度变化趋势与Chl-a相一致,其中在氮/磷比值最高(32∶1)的培养体系内DMSOp浓度最大,而DMSOd的浓度变化有一定的波动。此外,N、P营养盐相对于Si对DMSO含量的影响更为显著,而微量营养元素Fe可能并不是影响黄海浮游植物生物量的1个重要因子。     

胶州湾表层水中低分子量有机酸的分布及特征

用高效液相色谱法对2010-10在胶州湾15个站位获取的表层海水样品中低分子量有机酸(LMWOAs)进行了定性、定量分析。结果表明,高效液相色谱法能够在胶州湾表层海水中检测到3种典型的低分子量有机酸,分别为乳酸、乙酸和甲酸,这3种酸的总浓度(TOA)的变化范围为18.02～24.66μmol.L-1,平均浓度为20.95±1.95μmol.L-1;乳酸、乙酸和甲酸浓度变化范围分别为1.72～11.11,4.47～17.98,2.89～6.04μmol.L-1,平均浓度分别为(3.25±2.25),(12.77±2.94),(4.90±1.27)μmol.L-1,乙酸的平均浓度显著高于甲酸和乳酸。总体而言,3种酸的分布呈现近岸高、远岸低的趋势,人类活动是胶州湾有机酸的主要来源并且对LMWOAs的分布有决定性的影响。分析了溶解有机碳(DOC)、叶绿素a(Chl-a)的浓度分布以及它们与LMWOAs之间的关系。DOC的浓度变化范围为140.25～197.50μmol.L-1,平均浓度为(161.22±17.67)μmol.L-1;Chl-a的浓度变化范围为0.70～1.45μmol.L-1,平均浓度为(0.91±0.28)μmol.L-1。发现TOA浓度与TOA/DOC之间存在一定的相关性,TOA浓度与Chl-a浓度缺少相关性,表明生物活动对胶州湾LMWOAs的影响不明显。     

海水pH对颗石藻生长以及二甲基硫产生的影响

海洋酸化是目前海洋环境所面临的严峻问题之一,而钙化藻-颗石藻(Emiliania huxleyi)是大洋中二甲基硫(Dimethylsulfide,DMS)产生的主要藻种。本文初步研究了3种海水pH(8.1、7.9、7.7)对颗石藻生长、细胞直径以及DMS/DMSP(Dimethylsulfoniopropionate,二甲基巯基丙酸内盐)产生的影响。研究结果表明3种pH(8.1、7.9、7.7)条件下颗石藻的细胞密度、比生长率没有显著差异,颗石藻培养第10天的扫描电镜细胞形态以及藻细胞直径测定结果显示,pH=7.9和pH=7.7的颗石藻直径比pH=8.1的颗石藻直径显著降低;颗石藻DMS总量、单细胞DMS/单细胞DMSP产量在3种pH(8.1、7.9、7.7)中两两之间没有显著差异;而pH=7.7的DMSP总量显著低于pH=8.1的DMSP总量。Pearson相关分析结果表明,细胞分裂导致3种pH的单细胞DMSP含量与细胞密度、比生长率均呈负相关,3种pH的总DMS/总DMSP含量与细胞密度均呈正相关。CO2浓度升高引起的海洋酸化不仅导致pH降低,而且海水中的碳酸盐体系也会发生变化,因此本实验结果外推到现实环境时还要考虑碳酸盐体系变化对DMS产生的影响。