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.     

北黄海海水中挥发性卤代烃的分布和海-气通量研究

用吹扫-捕集气相色谱法对北黄海常见的4种挥发性卤代烃(VHC)的研究表明,秋季北黄海表层海水中CHCl3,C2HCl3,CHBr2Cl和CHBr3的浓度和平均值分别为9.9~63.4(14.1±8.1),7.1~29.4(15.4±6.2),0.1~30.3(8.8±10.0)和4.2~56.4(21.6±12.2)pmol/dm3。这4种VHC在水平分布上呈现一定的空间变化,其浓度可能是陆地径流、人为活动和生物产生的影响程度不同造成的。VHC在垂直分布上受到地理位置和水文条件的不同影响,在不同站位有较大差异。周日变化研究表明,VHC具有一定的周日变化特征,受光照和潮汐等因素的共同影响最大值均出现在13:00—16:00。采用Liss和Slater双层模型理论对北黄海表层海水和大气之间CHCl3,C2HCl3和CHBr3的海-气通量进行估算,得到这3种物质在北黄海的海-气通量平均值和范围分别为14.8(0.2~104.4),23.2(1.8~93.0)和15.6(0.7~55.1)nmol/(m2.d)。结果表明,在秋季该研究海域是大气CHCl3,C2HCl3和CHBr3的源。     

北黄海夏季pCO2分布及海-气CO2通量

基于在2006年夏季北黄海收集的的高分辨率的表层CO2分压(pCO2)数据,结合水文和生物地球化学同步观测参数,探讨了夏季北黄海pCO2空间分布的控制因素。结果表明,夏季北黄海与大多数中低纬度陆架海类似,由于水温较高,表层pCO2较高(平均值为(463±41)μatm),整个海域相对大气CO2过饱和。表层pCO2分布具有明显的区域差异,辽南和鲁北近岸海域pCO2明显高于中部区域,辽南近岸的高pCO2主要与河流输入和水产养殖引起的生物好氧呼吸有关,而鲁北沿岸的高pCO2主要与烟台近岸的底层冷水涌升及由混合引起的高碳酸盐含量的黄河泥沙的再悬浮有关;在海区中部大部分水域,pCO2与温度之间有较好的相关性,说明温度是这一区域pCO2分布较为重要的控制因子。另外,采用Wannikhof的海-气气体交换系数估计了北黄海夏季海-气CO2通量,结果表明整个北黄海是大气CO2的源,平均释放速率为(4.00±0.57)mmol.m-2.d-1,高于南黄海夏季海-气CO2通量。     

离子迁移谱现场观测渤海和北黄海二甲基硫的研究

渤海、黄海是高产二甲基硫（Dimethyl Sulfide, DMS）的大陆架海区。该海区DMS的现场调查研究有助于准确评估海洋DMS释放量及其对全球气候变化的负反馈作用。目前,无论是基于模型还是直接测量法的通量估算均以表层海水或低层大气DMS浓度为基础,因此,先进的检测技术对其通量估算的准确度具有决定性作用。气相色谱法、质谱法、化学发光法以及卫星遥感技术是现在常用的观测技术,而本文则基于苯辅助光电离离子迁移谱技术进一步提出了一种可在海域现场观测海水中DMS的方法。通过结合动态气提-Nafion管在线除水进样系统,消除环境水汽的干扰;在最优条件下,基于DMS两个产物离子峰,可以实现0.10～120 nmol/L之间DMS的定量分析,检测限低至0.065 nmol/L;然后将所建方法应用于2019年秋季渤海、北黄海海水中DMS的现场观测。结果表明,表层海水中DMS的浓度为0.080～0.96 nmol/L（平均值为（0.44±0.34）nmol/L）,其海气通量为0.12～17.75 μmol/（m²·d）（平均值为（ 3.23±4.02）μmol/（m²·d））;通过结合实验室检测结果、环境因子和浮游植物群落结构讨论了海水样品低温储存条件下DMS的变化和影响因素,结果显示,营养盐成分及浮游植物群落结构是影响储存样品中DMS浓度显著增加的主要因素,进一步表明了现场观测方法的建立对海洋DMS释放量的准确评估具有重要意义。     

海浪对北太平洋海-气二氧化碳通量的影响

利用4种海-气界面气体传输速率公式对比研究了北太平洋气体传输速率及其CO₂通量的季节变化特征。与单纯依赖风速的算法相比, 考虑波浪影响的气体传输速率和CO₂通量在空间分布和季节变化上具有明显差异。在低纬度地区(0°～30°N), 波浪参数使气体传输速率下降, 海洋对大气CO₂的吸收减少, 而在30°N以北范围内则出现新的气体传输速率高值区, 海洋对大气的吸收增加。进一步研究了黑潮延伸体区域的气候态月平均气体传输速率和CO₂通量。结果表明, 该区域气体传输速率和CO₂通量最大值分别出现于冬季和春季, 引入波浪参数后, 虽然该区域气体传输速率和CO₂通量平均值没有明显差异, 但季节变化强度显著增强。     

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。     

格陵兰海气溶胶光学深度、海冰、浮游植物与二甲基硫的关系及其对未来气候的影响

dimethylsulphide (DMS)的海空通量是海洋生物气溶胶的主要来源之一,对气候（特别是北冰洋的气候）具有重要的辐射影响。利用卫星数据得到的气溶胶光学深度(AOD)作为气溶胶负荷的代表,在夏季和秋季表现的尤其明显。春季海冰的融化是北极气溶胶前体的重要来源。然而,早春的高浓度气溶胶可能与南方大陆污染的平流有关(北极霾)。更高的AOD通常在研究区域的南部出现。海冰浓度(SIC)和AOD呈正相关,而云盖(CLD)和AOD则呈负相关。SIC和CLD的季节性峰值均在AOD峰值的前一个月。AOD与SIC之间存在强烈的正相关关系。融冰与叶绿素（CHL)几乎在3月至9月呈正相关,但与春季和初夏的AOD呈负相关。春季和初夏较高的AOD有可能是由融冰和春季强风在该地区的结合影响。由于春季风的升高和冰的融化,在春季出现了DMS通量的峰值。从3月到五月,DMS浓度和AOD及融冰都呈正相关。早秋季升高的AOD可能与浮游植物合成的生物气溶胶的排放有关。到2100年,格陵兰海的DMS通量将增加3倍以上。生物气溶胶的显著增加可以部分抵消格陵兰海的增温现象。     

夏季北黄海和渤海海水中几种挥发性卤代烃的分布和通量研究

本文以渤海和北黄海为研究海域,于2011年6月对其海水中4种常见的挥发性卤代烃(VHCs)的浓度分布和海-气通量进行了研究。结果表明:渤海表层海水中CHBrCl2、CH3CCl3、C2HCl3和C2Cl4的浓度分别为5.33(0.66～12.65)、17.51(0.28～69.52)、12.33(3.44～34.91)和5.20(2.12～8.88)pmol.L-1,北黄海表层海水中4种VHCs的浓度分别为5.19(0.50～56.74)、11.12(2.73～22.32)、17.22(0.57～34.10)和7.90(2.59～26.82)pmol.L-1。由于生物生产、人为输入、陆地径流等因素的共同作用,VHCs的浓度在水平方向上呈现出近岸高、远海低的分布特征。在垂直方向上,VHCs在表层和底层浓度较高,中层浓度较低。周日变化研究表明,由于受到阴雨天天气变化的影响,VHCs在傍晚和深夜浓度较大,中午浓度较低。采用Liss和Salter双层模型,估算了CHBrCl2、C2HCl3和C2Cl43种VHCs的海-气通量,在渤海其通量分别为35.06(0.90～108.72)、68.10(1.87～223.43)、26.15(0.25～110.76)nmol.m-2.d-1,在北黄海分别为34.50(-0.10～317.95)、36.70(0.06～162.3)、19.92(0.22～117.92)nmol.m-2.d-1,结果表明该海域在调查期间是大气CHBrCl2、C2HCl3和C2Cl4的源。     

二甲基硫的海洋化学研究

二甲基硫（ＤＭＳ） 是海洋排放到大气中的最主要的生源硫化物。作者综述了ＤＭＳ在海洋中的分布特征、影响ＤＭＳ转化的因素、ＤＭＳ的海空扩散及其对环境的影响等。ＤＭＳ在海洋中存在很大程度的时空变化,这一变化不仅与海洋初级生产力水平有关,而且还与浮游植物的种类组成密切相关。微生物的降解、光化学的氧化以及海空扩散是ＤＭＳ在海洋中迁移变化的三个最重要的途径。ＤＭＳ的海－ 空扩散也存在较大的时空变化。ＤＭＳ的释放会对全球的气候变化和酸雨的形成产生重要的影响。本文同时就国内外的研究现状和今后的研究方向进行了分析和总结。     

海水中二甲基硫(DMS)的测定方法及其来源的研究

本文综述了目前国内外有关海水中二甲基硫（ＤＭＳ）的测定方法及其来源的研究,指出ＤＭＳＰ是海洋生物降解产生ＤＭＳ的主要来源。     

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。     

北黄海夏季冷水团营养盐贡献的估算

根据2006年北黄海夏季航次调查资料,初步估算夏季冷水团及整个调查海区的水体体积,进而分别计算两者的营养盐总量,并在此基础上估算夏季冷水团区营养盐对调查海域的贡献.结果表明冷水团作为营养盐的高值区,以仅占调查海区总体积23.7％的体积分数,达到了对DIN、PO4-P和SiO3-Si分别为46.3％、63.9％和32.1％的贡献率,尤其是PO4-P的贡献量,更是达到海区总量的一半以上,充分体现出其营养盐贮库,特别是PO4-P贮库的特性.在水体层化减弱、消失的季节,冷水团对整个水体的营养盐是极大的补充.     

春、秋季北黄海生源要素的平面分布特征

根据春季和秋季对北黄海2个航次的调查数据,分析了北黄海春秋两季节生源要素的平面分布特征,并简要讨论了其成因.结果表明:(1) 春季北黄海DIN,PO4-P,SiO3-Si的平均浓度分别为(3.46±2.66),(0.18±0.17)和(3.29±3.06)μmol·dm-3,含量较低;到秋季则分别升高至(6.45±3.64),(0.40±0.24)和(7.64±3.84)μmol·dm-3;DO则表现出了相反的变化,秋季较低,春季为秋季的1.42倍.(2) 春季DIN,PO4-P,SiO3-Si在各个层次的分布趋势较为类似,表层和10 m层表现为北黄海中部低,近岸较高,30 m层以下则在冷水团盘踞区及海域东部有高值.DO表层和10 m层变化趋势不显著,但在30 m以下表现出与营养盐相反的分布规律.秋季,DIN,PO4-P,SiO3-Si在各个层次分别具有相同的分布趋势,表层和10 m层表现为北黄海中部低,近岸较高,30 m层以下则在冷水团盘踞区含量较高.而DO由表到底都表现出与营养盐相反的趋势.     

海洋生物对二甲基硫生产的控制作用研究

二甲基硫(DMS)是参与全球硫循环的最主要的海洋生源硫化物,对全球气候变化和环境酸化产生重要影响.海洋中DMS的产生是一个极为复杂的生物学和生态学过程,主要涉及的生物过程包括浮游植物病毒感染、浮游动物摄食和DMSP裂解酶的活动.根据海洋生物活动在二甲基硫的全球生物地球化学循环中所起着的重要作用,作者综述了国际海洋科学工作者十几年来在DMS生物生产过程研究方面的进展.     

南黄海和中国东海中挥发性卤代烃的分布与海气通量

Distributions and sea-to-air fluxes of five kinds of volatile halocarbons(VHCs) were studied in the southern Yellow Sea(SYS) and the East China Sea(ECS) in November 2007. The results showed that the concentrations of 1,1,1-trichloroethane(C2H3Cl3), 1,1-dichloroethene(C2H2Cl2), 1,1,2-trichloroethene(C2HCl3), trichloromethane(CHCl3) and tetrachloromethane(CCl4) in the surface water were 0.31–4.81, 2.75–21.3, 1.21–17.1, 5.02–233 and 0.045–4.47 pmol/L, respectively, with the average values of 1.89, 12.20, 6.93, 60.90 and 0.33 pmol/L. On the whole, the horizontal distributions of C2H3Cl3, C2H2Cl2 and CCl4 were affected mainly by anthropogenic activities, while C2HCl3 and CHCl3 were influenced by biological factors as well as anthropogenic activities. In the study area, the concentrations of VHCs(except C2HCl3) exhibited a decreasing trend from inshore to offshore sites, with the higher values occurring in the coastal waters. The sea-to-air fluxes of C2H3Cl3, C2HCl3, CHCl3 and CCl4 were calculated to be-56.00–(-5.68),-7.31–123.42, 148.00–1 309.31 and-83.32–(-1.53) nmol/(m2·d), respectively, with the average values of-6.77, 17.14, 183.38 and-21.27 nmol/(m2·d). Our data showed that the SYS and ECS in autumn was a sink for C2H3Cl3 and CCl4, while it was a source for C2HCl3 and CHCl3 in the atmosphere.     

北黄海-渤海表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布特征及指示意义

作为一种新的地球化学指标方法,多参数生物标志物法已被广泛应用于重建浮游植物生产力及群落结构。本文对北黄海-渤海表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布进行了研究。通过对北黄海-渤海60个站位的调查研究发现,硅藻、甲藻和颗石藻这3种浮游植物的生物标志物含量高值区主要分布在泥质区,同TOC的分布模式类似。为了消除粒度和沉积速率对含量的影响,将这3种生物标志物含量分别与TOC做比值,结果发现相对含量高值区与高生产力区相对应。以这3种生物标志物的相对比例来分别指示浮游植物在北黄海-渤海的相对贡献变化,结果表明近岸区硅藻相对贡献高,这主要与硅藻在高浓度硅的情况下具有竞争优势有关;而由于对营养盐的竞争关系,甲藻相对贡献高值区处于远岸区。在北黄海中部发现高的颗石藻相对贡献,与黄海暖流入侵路径相对应。     

北黄海温盐分布季节变化特征分析

利用2006～2007年夏冬春秋4个季节北黄海的大面调查资料,分析了4个季节北黄海温度和盐度大面以及典型断面分布特征,得出以下结论:2007年冷水团势力范围强于2006年,北黄海冷水团的形成受地形影响.黄海暖流冬春季较强,冬季最强,夏季最弱,秋季开始形成.鲁北沿岸流冬季最强,春季减弱,夏秋季消失,但夏季鲁北沿岸存在冬季鲁北沿岸流水的残余体,即鲁北沿岸水.辽南沿岸水4个季节都以低盐为特征,除夏季低盐中心位于庄河口外,其它3个季节低盐中心均位于调查区域的东北角.渤海与北黄海之间的水交换4个季节都存在.春季,断面盐跃层形成滞后于温跃层;秋季,断面盐跃层消失滞后于温跃层.     

北黄海典型水域秋冬季浮游植物群落的昼夜变化

利用冬季(2007年1月)和秋季(2007年10月)在北黄海中部昼夜连续观测所获浮游植物样品,分析了浮游植物群落的昼夜变化.结果表明:浮游植物丰度在各层存在昼夜变化,冬季10～20 m层主要在白天出现高丰度,而20～30 m层和30～底层都是在夜间出现高丰度,冬季丰度垂直分布相对较均匀.秋季各层都主要在夜间出现高丰度,丰度垂直分布是下层水体明显比上层高.2个季节优势种昼夜组成都比较稳定.冬季优势种为具槽帕拉藻(Paralia sulcata),主要分布在下层水体.秋季罗氏角毛藻(Chaetoceros lauderi)和密连角毛藻(Chaetoceros densus)成为优势种,两者分别以下层和上层水体分布较多.冬季浮游植物群落多样性和均匀度昼夜变化都不明显,秋季0～10 m层和20～30 m层多样性和均匀度昼夜变化较明显.从季节变化来看,秋季多样性要高于冬季,均匀度的季节变化不明显.