中国黄渤海丙烯酸的分布、产生和去除研究

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海洋中痕量活性气体二甲基硫(DMS)及其前体β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)是海洋研究的热点之一,然而与DMS生成密切相关的另一种产物丙烯酸(AA)的研究几乎还是空白。本文于2011年至2013年对中国黄渤海夏秋季AA的浓度分布、时空变化、与环境因子的相关性进行了研究,对不同海域、不同季节AA的分布进行归纳总结。并开展现场实验探讨AA的产生和去除过程。主要结果如下:(1)夏季表层海水中AA的浓度达到0.258μmol/L或更高,整体上来看渤海AA的浓度低于黄海;AA/Chl-a(叶绿素a)为0.28mol/g,AA/(DMSP+AA)达到0.61以上。低温高盐海域AA的生成速率增大,AA/Chl-a有最大值。长江冲淡水外围海域AA/Chl-a升高。AA/(DMSP+AA)则表现出与AA的一致性,并在黄海冷水域有低值。在长江口至济州岛连线的断面,AA表层浓度低,特别是长江冲淡水使得AA含量下降;在中层AA有高浓度值。AA/Chl-a的分布与AA一致。南黄海冷水域垂直断面上,表层AA浓度高于底层,并在20m-30m水深存在明显的次表层Chl-a最大值层,AA浓度也具有此特征;而AA/Chl-a除了在20m-30m有最大值层外,在底层低温高盐的冷水团也有较高的值。在北黄海和渤海内,AA的垂直分布表层大于底层,Chl-a也具有表层大于底层的特征,AA/Chl-a的分布与AA一致。AA的周日变化中,白天时段的浓度比夜间时段的浓度高,Chl-a也具有同样的变化趋势,而AA/Chl-a则与Chl-a的变化相反。(2)秋季黄渤海AA的浓度约为0.029μmol/L,比夏季的观测结果低一个数量级左右。渤海AA浓度低于黄海,有些站位更是在检测限以下。Chl-a约为0.5μg/L,在南黄海中部有高值区,该海域的AA浓度和细菌丰度均不低。AA/Chl-a大约为0.06mol/g,其分布与AA大体一致。南黄海冷水团海域断面分布研究显示,AA的浓度在中层20m处有最大值层,AA/Chl-a与AA分布大体一致,在60m水深以下AA/Chl-a也有高值。(3)黄渤海海域AA浓度夏季高于秋季,细菌丰度与AA浓度并没有明显的相关。AA/(DMSP+AA)值夏季高于秋季,夏季AA的生成速率高于秋季;而DMS/AA却是秋季高于夏季。结合已开展的工作,中国近海AA分布呈现出春夏季高于秋冬季的特征。(4)表层海水AA、AA/Chl-a与温度和盐度均表现出正相关性。AA和AA/(DMSP+AA)与Chl-a并无明显相关性,表层海水DMS/AA与Chl-a有非常显著的正相关性。无论表层海水还是断面分布中,AA均与细菌丰度表现出正相关性。(5)在DMSP降解过程中,观测到海水中有DMSP的降解和AA的生成现象。培养初期,AA的表观降解速率一直大于DMSP,起始浓度越高,降解速率越大,且降解越完全。在AA降解过程中,黑暗条件下起始浓度越高,AA变化速率越大,而光照条件下则恰好相反。光化学反应中前2h表现为AA的光化学生成,而后2h表现为光化学降解。
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