中國(guó)海域中二甲基亞砜的生物地球化學(xué)研究.pdf

1、本文以中國(guó)近海有代表性的-東海、黃海、渤海和南海為研究目標(biāo),對(duì)這些海域中二甲基亞砜(DMSO)的溶解態(tài)(DMSOd)和顆粒態(tài)(DMSOp)的濃度分布特征、時(shí)空變化等進(jìn)行了研究。并探討了DMSO與環(huán)境因子(溫度、鹽度、營(yíng)養(yǎng)鹽等)和主要生態(tài)因子葉綠素a,以及相關(guān)的硫化物二甲基硫(DMS)、β-二甲基巰基丙酸內(nèi)鹽(DMSP)之間的相關(guān)關(guān)系。以初步了解DMSO濃度分布的影響因素以及在DMS生物地球化學(xué)循環(huán)中所起的作用。本論文的主要研究成果如下:

2、
　　 1.在實(shí)驗(yàn)室中改進(jìn)了海水中DMSO的分析方法,其檢測(cè)限為0.75 nmol L-1(40mL樣品),精密度為4％～5％,與國(guó)外同類方法相當(dāng)。
　　 2.分別于2009年12～1月對(duì)東海、2010年6月和2010年11月對(duì)長(zhǎng)江口附近海域海水中DMSOd和DMSOp進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:冬季東海表層海水中DMSOd和DMSOp的平均濃度分別為61.90±26.37和21.31±4.51 nmol L-1,夏季和秋季長(zhǎng)

3、江口附近海域的濃度分別為30.18±9.08、16.61±6.24和21.39±11.58、5.18±1.36 nmol L-1。由此可見,長(zhǎng)江口DMSOd和DMSOp呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化,夏季高于秋季。在三個(gè)季節(jié)中表層海水DMSOd的濃度均表現(xiàn)出近岸高,遠(yuǎn)海低的趨勢(shì)。在長(zhǎng)江口附近呈現(xiàn)出明顯的高濃度區(qū),表明在長(zhǎng)江口附近DMSOd的平面分布主要受到了長(zhǎng)江沖淡水的影響。DMSOp的分布則呈現(xiàn)出不同的規(guī)律性,在冬季,東海東北部呈現(xiàn)出由近岸向遠(yuǎn)

4、海遞增的趨勢(shì),可能是由于耐高鹽、暖水性的甲藻等盛產(chǎn)DMSO藻種的增多引起的,也有可能是由于溫度的升高所引起的,主要?dú)w咎于DMSO的抗氧化作用。夏季DMSOp的分布主要是由鹽度和浮游植物的種類共同決定的。秋季DMSOp的分布趨勢(shì)與Chl-a的分布趨勢(shì)類似,這主要可能是由于秋季硅藻占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)所引起的。由于東海復(fù)雜的水文條件,以及藻種組成的差異,從而造成在冬季和夏季DMSOp與Chl-a之間沒有任何相關(guān)性,只有在秋季兩者之間具有顯著的相關(guān)性

5、。
　　 DMSOp/Chl-a的比值夏季明顯高于秋季,是秋季的3.41倍,這主要是由于藻種的不同所引起的。DMSOp/Chl-a的比值在冬季東海東北部與溫度有著較好的線性相關(guān)性,而在夏季和秋季的相關(guān)性不明顯。在夏季DMSOp/Chl-a與溶解無機(jī)氮(DIN)有著弱的負(fù)相關(guān)性,與鹽度有著較好的正相關(guān)性,表明DMSO在細(xì)胞內(nèi)可能會(huì)起著滲透壓調(diào)節(jié)的功能。夏季DMSOd和NO3-、溶解有機(jī)碳(DOC)以及細(xì)菌數(shù)量均具有很好的相關(guān)性,而

6、與DMSOp沒有任何相關(guān)性,該結(jié)果表明DMSOd主要來源于DMS的光化學(xué)氧化和細(xì)菌氧化,而非DMSOp。另一方面,也可能說明了DMSOd與NO3-和DOC之間有著相似的來源,即長(zhǎng)江沖淡水人為輸入造成的。在秋季DMSOd與這些參數(shù)之間均沒有任何線性相關(guān)性,表明DMSOd的來源相對(duì)比較復(fù)雜,不是以其中任何一個(gè)來源為主。但在兩個(gè)季節(jié)中DMSOd與鹽度之間均表現(xiàn)出較好的負(fù)相關(guān)性。
　　 冬季東海垂直分布中,DMSOd的最大值一般出現(xiàn)在上

7、層水體2～25 m處,主要可能是由于UV光的照射對(duì)DMS的光化學(xué)氧化和浮游植物細(xì)胞內(nèi)DMSO的釋放具有促進(jìn)作用,因此DMSOd的濃度會(huì)隨著深度的增加而減少。DMSOp的最大值一般出現(xiàn)在底層,主要可能是在冬季,水體的垂直混合比較劇烈,導(dǎo)致沉積物的再懸浮從而造成了DMSOp值的增大。周日變化中DMSOp的最大值出現(xiàn)在中午附近,可能是由于其抗氧化作用導(dǎo)致的。DMSOd的最大值出現(xiàn)在夜間0:00。在白天的濃度相對(duì)較低,該結(jié)果表明白天DMSOd也

8、存在消耗過程。
　　 3.于2010年4-5月(春季)和2010年9月(秋季)對(duì)中國(guó)黃海、渤海表層海水中DMSOd和DMSOp的時(shí)空分布及變化特征進(jìn)行了研究。DMSOd和DMSOp在春季和秋季的濃度分別為16.99±1.96、17.67±2.24和10.45±1.77、17.20±3.54 nmol L-1。由此可見黃海、渤海水體中春季和秋季表層水體中DMSOd呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化,春季高于秋季,而DMSOp的濃度季節(jié)變化不明顯,

9、春季略高于秋季。
　　 兩個(gè)季節(jié)中,DMSOp與Chl-a都存在很好的線性相關(guān)性,表明浮游植物生物量在控制黃海、渤海DMSO的生產(chǎn)分布中起著重要的作用。并且春季和秋季所有站位的DMSOp與Chl-a之間仍然具有很好的相關(guān)性。DMSOd與Chl-a在春季有著較好的相關(guān)性,而在秋季不存在相關(guān)性,表明在兩個(gè)季節(jié)DMSOd的主要來源有所區(qū)別。并且在春季,DMSOd與DMSOp之間存在很好的相關(guān)性,進(jìn)一步說明了在春季細(xì)胞內(nèi)DMSO的釋放是

10、DMSOd主要的源;在秋季,DMSOd與細(xì)菌數(shù)量有著較好的相關(guān)性,表明在秋季,DMS的細(xì)菌氧化可能是DMSOd主要的源。DMSOd在秋季與鹽度之間存在顯著的負(fù)相關(guān)性,與夏季和秋季東海航次的結(jié)論一致。DMSOd與溫度(T)、鹽度(S)、NO3-、DOC等其它環(huán)境因子之間的相關(guān)性均不顯著,這可能與DMSOd復(fù)雜的來源及消耗有關(guān)。
　　 黃海、渤海春季和秋季DMSOp/Chl-a的比值變化不明顯,春季略高于秋季,可能是由于在兩個(gè)季節(jié)中

11、都是硅藻占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的原因。DMSOp/Chl-a的比值除了在秋季與鹽度有著很好的正相關(guān)性外,與東海夏季的結(jié)論一致。未發(fā)現(xiàn)其與其它的環(huán)境因子如T、S、營(yíng)養(yǎng)鹽之間有任何的相關(guān)性。表明DMSOp/Chl-a的比值是受眾多因素作用的結(jié)果。
　　 4.于2010年2月期間對(duì)冬季南海進(jìn)行的大面調(diào)查,獲得了南海DMSO的平面分布、影響因素等方面初步的認(rèn)識(shí)。DMSOd和DMSOp在表層海水中的平均濃度分別為49.97±16.47和11.08±

12、2.20 nmol L-1。南海表層海水中DMSOd的平面分布呈現(xiàn)出近岸高,遠(yuǎn)海低的趨勢(shì),在珠江入?？诟浇霈F(xiàn)異常高值,表明了入海徑流對(duì)DMSOd分布的影響。DMSOp的平面分布也呈現(xiàn)出近岸高遠(yuǎn)海低的趨勢(shì),除了受浮游植物種類的影響外,浮游植物數(shù)量也起著一定的作用,有的近岸站位沉積物的再懸浮也可能是造成DMSOp較高的原因。表層海水中DMSOp/Chl-a的比值變化范圍較大,可能是由藻的種類以及粒徑?jīng)Q定的。DMSOp/Chl-a最大值出現(xiàn)