夏秋季东海陆架区二甲亚砜的分布特征及影响因素

于2013年10~11月和2014年5~6月调查测定了东海陆架区海水中二甲亚砜(DMSO)的浓度,探讨了溶解态二甲亚砜(DMSOd)和颗粒态二甲亚砜(DMSOp)的水平和垂直分布、季节变化及其影响因素;此外,对沉积物间隙水中DMSOd的浓度以及表层海水中不同粒径的DMSOp和叶绿素a(Chl a)进行了分析。结果显示,秋季和夏初表层海水中DMSOd和DMSOp的平均浓度分别为(10.52±7.16)、(8.99±6.34)nmol·L^-1和(17.51±9.90)、(16.96±10.73)nmol·L^-1,存在明显的季节差异。秋季表层海水中DMSOp的高值区出现在Chl a较低的远岸海域,而夏初表层海水中DMSO的浓度从近岸到远海逐渐降低。间隙水中DMSOd的浓度明显高于底层海水中DMSOd的浓度,说明沉积物中存在DMSO的生产释放,可能是底层海水DMSO的重要来源。此外,粒径分布结果表明较大微型浮游植物(5~20μm)是秋季东海表层海水中DMSOp的主要贡献者。     

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。     

秋季东海二甲基亚砜的分布与影响因素研究

2010年11月对东海进行了大面调查,研究了秋季东海表层水中颗粒态和溶解态二甲基亚砜(DMSOp和DMSOd)的水平分布和PN断面的垂直分布特征及其影响因素。结果显示,表层海水中DMSOp和DMSOd的浓度范围分别为2.49~85.5nmol/L和2.27~86.6nmol/L,平均值分别为(17.2±1.40)nmol/L和(15.3±1.29)nmol/L。DMSOp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,而DMSOd浓度高值区主要集中在东海西南部上升流区域。分析PN断面的垂直分布可见,DMSOp在近岸底层水中浓度较高,而DMSOd浓度在表层出现高值。相关性分析的结果表明,DMSOp与颗粒态二甲巯基丙酸内盐(DMSPp)以及DMSOp/Chl a比值与盐度分别存在一定的相关性,说明DMSOp与DMSPp具有相似的来源及生理功能。此外,DMSOd与二甲基硫(DMS)浓度具有正相关关系,说明DMS的氧化是东海DMSOd的一个重要来源途径。     

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。     

桑沟湾春、秋季溶存CH4的分布及海-气交换通量

分析2013-10,2014-05和2015-05对桑沟湾3个航次的调查中采集的表、底层海水样品,研究该海域海水中溶解CH_4的分布特征及海-气交换通量。结果表明:春、秋季桑沟湾水体中CH_4浓度范围为3.0356.4nmol·L~(-1),底层浓度高于表层。由于水温的季节变化和陆源输入的影响,秋季表、底层平均CH_4浓度是春季的37倍。受养殖活动的影响,贝藻混养区表、底层CH_4均高于其他养殖区和湾外。2013-10,2014-05和2015-05桑沟湾表层海水CH_4的平均饱和度分别为(2 704±2 532)%,(330±276)%和(858±417)%,表现为秋季高于春季。根据W2014公式估算出桑沟湾春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为3.919.9μmol·m~(-2)·d~(-1),根据N2000公式估算出春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为5.520.6μmol·m~(-2)·d~(-1),表明春、秋季桑沟湾是大气CH_4的源区。     

胶州湾海水甲烷氧化速率的水平与垂直变化初步研究

系统考察2014年4月胶州湾海水中甲烷的氧化速率。通过一系列的海水培养实验,采用气相—稳定同位素比值质谱仪(GC-IRMS)追踪了培养样品中δ13 CH4的变化,计算了胶州湾海水的甲烷氧化速率(MOX)。结果表明:胶州湾表层水中甲烷的氧化速率的变化范围为3.7~255.5nmol·L~(-1)·d~(-1),平均值为(104.7±89.7)nmol·L~(-1)·d~(-1)。底层水中甲烷的氧化速率的变化范围为38.2~227.1nmol·L~(-1)·d~(-1),平均值为(148.9±76.2)nmol·L~(-1)·d~(-1)。总体而言,在胶州湾东部和西部,特别是海泊河口、洋河河口附近的水域,表层海水中甲烷氧化速率的分布都明显呈现出近岸高,远岸低的趋势。胶州湾甲烷的氧化速率与溶解无机碳浓度的变化以及甲酸的含量呈较明显的线性正相关。根据甲烷氧化速率估算出胶州湾氧化甲烷的量为1.15×108 mol/a,该值相当于胶州湾甲烷海-气通量的6.4~14.3倍。     

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。     

南黄海中部海水、间隙水和沉积物中多环芳烃的分布及源分析

利用液液萃取、固相微萃取及快速溶剂萃取法对2007年9月南黄海中部海洋环境调查采集的31个调查站位的表层、30 m层、底层海水及表层沉积物样品进行前处理,并采用气相色谱-质谱检测其中的多环芳烃(PAHs).结果显示:站位表层、30 m层和底层海水中总PAHs的质量浓度分别为37.77～233.39 ng·L-1,39.45～213.27 ng·L-1,15.76～202.55 ng·L-1;表层沉积物(干重)总PAHs的质量比为16.33～229.58 ng·g-1,间隙水和上覆水中总PAHs的质量浓度为11.98～386.66 ng·L-1.间隙水的总PAHs普遍高于上覆水的,而沉积物和间隙水中的大于表层、30 m层及底层海水中的.经特征PAHs组分分析判定南黄海中部海水中PAHs的来源主要为石油及其产品,而表层沉积物中PAHs的主要来源可能为高温燃烧后的矿物燃料残余物.     

春、夏季长江口及邻近海域溶解甲烷的分布与释放通量

分别于2012年3和7月对长江口及其邻近海域进行了大面调查,测定了表、底层海水中溶解甲烷浓度,并对其海-气交换通量进行了估算。结果表明,春、夏季表层甲烷的平均浓度分别为(28.33±38.33)和(19.92±19.18)nmol·L-1,甲烷浓度从内河口向外海逐渐降低。长江口溶解甲烷浓度和饱和度有明显季节变化,其中春季内河口甲烷浓度和饱和度高于夏季,但外河口及邻近海域则相反,这主要是温度和长江冲淡水中甲烷浓度的季节差异造成的。该海域溶解甲烷的分布受陆源输入影响显著,夏季长江冲淡水影响范围较春季更广,但由于稀释效应夏季甲烷浓度低于春季。夏季沉积物的释放对河口区甲烷的贡献较春季更为明显。调查期间该海域溶解甲烷都处于过饱和状态,是大气甲烷的净源;根据W92公式初步估算出长江口及其邻近海区年释放CH4量约为8.81×108 mol·a-1,占全球海洋年释放量的0.08%,远高于其面积比0.01%,因此该海区是甲烷产生和释放的活跃海域。     

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。     

赤道东北太平洋沉积物间隙水中溶解有机碳的分布特征

沉积物间隙水中的溶解有机碳(DOC)是沉积物有机质矿化过程中的中间产物[1],沉积物中的有机质通过微生物水解和(厌氧)发酵等方式溶解成各类具有不同分子量的有机化合物,通常总称为溶解有机碳,并释放到沉积物间隙水中.而溶解有机碳又进一步被细菌等微生物所利用,最终被氧化为溶解无机碳,完成有机质的矿化过程.因此,沉积物间隙水中DOC的浓度是消耗和生成之间平衡的结果[1].已有的研究表明,沉积物间隙水中DOC的含量显著高于底层水体中DOC的含量,导致其向底层水体的扩散;近期的研究也表明,来自海底沉积物的DOC通量是底层水体中DOC的重要来源,是海洋有机碳储库中的重要组成之一[2~4].     

春季东海溶存氧化亚氮的分布和海气交换通量

于2011年5至6月在东海采集不同深度海水样品,研究了其中溶存氧化亚氮(N2O)的分布并估算其海-气交换通量。结果表明,春季东海表层海水中溶存N2O浓度范围为6.31~11.88 nmol/L,平均值为(9.13±1.45)nmol/L;底层海水中N2O浓度范围为7.53~39.75 nmol/L,平均值为(13.71±7.76)nmol/L。随着深度的增加,N2O浓度逐渐升高。温度是影响春季东海N2O分布的主要因素,N2O浓度与温度呈负相关关系。长江冲淡水和黑潮水是东海N2O的重要来源。东海表层海水中N2O的饱和度范围为92.5%~139.3%,平均值为118.5%±10.3%,绝大多数站位都处于过饱和状态,因此,春季东海是大气N2O的净源。利用LM86公式和W92公式求得东海的海-气交换通量分别为(4.96±6.12)μmol/(m2·d)和(10.25±17.18)μmol/(m2·d),初步估算出东海年释放N2O通量约为0.061~0.127 Tg/a,占全球海洋释放总量的2.0%,远高于其所占的面积比0.2%。     

2010 年中国东海夏季游离态2-苯基乙胺、腐胺、亚精胺和精胺的分布

采用高效液相色谱法测定了2010年6月东海海水中的腐胺、精胺、亚精胺、2-苯基乙胺四种游离态多胺。结果表明,腐胺的浓度最高,为5.16～62.28 nmol/L,占总组成的比例为62%±15%;亚精胺的浓度最低,为0~6.98 nmol/L,占总组成的比例为6%±5%。从大面分布看,四种多胺在长江口和杭州湾附近浓度大都较高;从断面垂直分布看,2-苯基乙胺、亚精胺和精胺在大多数断面的中层浓度均高于底层浓度,腐胺在大多数断面的底层浓度高于表层浓度。夜光藻赤潮爆发处多胺的浓度相对较高。     

春季北黄海表层海水中溶解游离氨基酸的分布与组成研究

于2007年4月用高效液相色谱法分析北黄海42个站位表层海水中溶解游离氨基酸(DFAA)浓度的分布特征及组成。本次调查还分析了Chl a的浓度分布以及DFAA与Chl a之间的关系。结果表明:北黄海表层海水中DFAA浓度的变化范围为0.19～1.15μmol·L~(-1),平均浓度为(0.52±0.24)μmol·L~(-1);Chl a的浓度变化范围为0.24～4.76μg·L~(-1),平均值为(1.02±0.81)μg·L~(-1)。总体看来含量最多的个体氨基酸分别为丝氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸,它们占DFAA含量的70.7%;而在高Chl a浓度与低Chl a浓度站位间DFAA的组成存在较大差异。本次调查发现DFAA与Chl a浓度间存在一定的相关性(R=0.344,n=42,P0.05)。     

南黄海与长江口海域夏秋季营养盐分布特征及影响因素

根据2013年6月与11月的夏、秋两季南黄海与长江口北部海水中DIN、PO~(3-)_4-P、SiO~(2-)_3-Si的调查结果,分析了该海域营养盐的浓度状况、季节变化和分布特征,初步探讨了影响该海域营养盐时空变化的主要因素。结果表明,DIN、PO~(3-)_4-P浓度总体符合国家第一类海水标准,其中夏季DIN浓度(5.56±3.43)μmol·L~(-1),PO~(3-)_4-P浓度(0.27±0.27)μmol·L~(-1),SiO~(2-)_3-Si浓度(8.40±6.24)μmol·L~(-1),秋季DIN浓度(7.28±4.09)μmol·L~(-1),PO~(3-)_4-P浓度(0.44±0.32)μmol·L~(-1),SiO~(2-)_3-Si浓度(17.60±9.36)μmol·L~(-1)。调查海域各营养盐的含量均呈明显的季节性变化和垂向变化,表现为秋季普遍高于夏季,底层普遍高于表层。该海域营养盐平面分布的取决于陆源径流与季节性外海海流的强弱竞争,当长江冲淡水的外扩较强时,南黄海营养盐平面分布整体呈现由沿海岸向外海逐渐降低的趋势;当黄海冷水团与外海海流较强时,其分布呈现由外海向沿海岸逐渐降低的相反趋势。     

胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率及其影响因素探讨

采用实验室培养法在原位温度和溶氧条件下测定了胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率,并探讨了相关环境因子对界面交换速率的影响机制。结果表明,胶州湾沉积物-海水界面硅的交换表现为从沉积物向水体释放,其交换速率在947~4 889 μmol/（m2·d）范围内,平均速率为1 819 μmol/（m2·d）。表层沉积物中叶绿素a（Chl a）和总有机碳（TOC）是影响胶州湾沉积物-海水界面硅交换速率的主要环境因子,同时表层沉积物的含水率（φ）、生源硅（BSi）和粘土含量以及间隙水中溶解硅酸盐（DSi）对沉积物-海水界面硅的交换也有重要影响。由此可推知,胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率主要受生物活动和溶解-扩散双重过程调控,而表层沉积物粒度与底层水体中DSi对胶州湾硅的释放影响较小。     

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。     

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）。     

长江口及其邻近海域2012年3月和7月溶解态铝的分布特征分析

分别于2012年3月和7月对长江口及其邻近海域水体中溶解态铝的分布及其影响因素进行了研究,并在2012年3月至2013年11月期间对长江徐六泾进行了连续观测。结果表明,徐六泾溶解态铝在夏季出现最高值,在冬季呈现最低值,平均值分别为(313±130)nmol/L和(140±43)nmol/L,表现出与径流量相似的季节变化规律。受陆源输入变化的影响,长江口溶解态铝的浓度由近岸向外海逐渐降低,且呈现出明显的季节性差异,即7月明显高于3月。3月表、底层海水中溶解态铝的浓度范围分别为21~129 nmol/L和27~146 nmol/L,平均值分别为(49±21)nmol/L和(59±27)nmol/L;7月表、底层溶解态铝的浓度范围分别为6~332 nmol/L和9~252 nmol/L,平均值分别为(66±69)nmol/L和(83±74)nmol/L。在7月,表、底层溶解态铝呈现显著性差异,底层沉积物的再悬浮可能是造成差异的主要原因。调查结果表明,溶解态铝在长江口呈现出清除型行为,清除主要发生在咸淡水混合初期,初步计算出7月份溶解态铝的清除率约为55%。     

夏季渤海溶解甲烷的分布与通量研究

于2008-08-26—09-11对渤海海域进行了调查,采集了28个站位表、底层和部分站位中层海水样品,对溶解甲烷(CH4)浓度进行了测定。结果表明:夏季渤海各个站位表、底层海水中CH4的浓度和饱和度变化幅度较大,其中在秦皇岛沿岸海域出现高值,体现了人为活动的影响。表层海水中CH4的浓度和饱和度均低于底层的。估算出夏季渤海溶解CH4的海-气交换通量为(3.1±1.6)~(8.1±4.2)μmol/(m2.d)。渤海海域表、底层海水中CH4呈过饱和状态,是大气中CH4的净源。