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本文围绕DMS海气交换通量研究,利用滞膜模型LM86方法进行DMS海气交换通量的估算,建立松弛涡漩积累法(REA)走航直接观测DMS通量系统,并进行围隔实验考察DMS对于营养盐和铁强迫的响应。在野外采样和实验室分析过程建立了QAQC体系。
文章针对中国海域的特点,选取受沙尘和氮沉降的影响十分明显、受人类活动影响强烈的代表性区域黄海以及典型的寡营养海区、低生产力的南海作为研究海区。分别于2005年3月、2005年5月、2006年4月开展了三个航次的观测。采集海水样品226个,围隔水样61个,REA直接观测通量样品63组,SO2有效数据599小时。所取得的主要成果和结论如下:
1.黄海海水DMS浓度和海气交换通量显著大于南海,海气交换通量的差异主要由DMS浓度差异造成。黄海2005年3月DMS浓度354±224ngL-1,海气交换通量为8.5±6.6μmolm-2d-1;2005年5月DMS浓度866±552ngL-1,海气交换通量为22.9±26.8μmolm-2d-1;2006年4月DMS浓度值为1635±1559ngL-1,DMS海气交换通量为30.7±36.2μmolm-2d-1,部分观测区域受到赤潮影响。南海2005年5月DMS浓度114±49ngL-1,海气交换通量为2.91±2.56μmolm-2d-1。黄海海水DMS浓度与海水温度、盐度、营养盐浓度等没有显著相关关系。南海海水DMS浓度与海水温度、盐度也没有显著相关关系。沙尘多发同高海水DMS浓度和高DMS通量存在一致性。利用滞膜模型对中国海域DMS排放总量的初步估算表明,中国海域DMS排放总量为616×109gyr-1,这一估算有很大的不确定性,风速和南海DMS浓度是误差的主要来源。
2.尝试建立REA走航直接观测DMS通量系统。本论文搭建了适合船体的采样系统并试图通过提高超声风温仪安装高度、采用滑动平均、使用FLUENT软件修正等方法矫正船体对风场的影响。但结果表明获得准确垂直风速还需要进一步的研究。第二航次黄海海区DMS通量值为25.8±36.5μmolm-2-1,南海海区通量值为7.3±34.3μmolm-2d-1。第三航次黄海海区通量值为31.5±42.4μmolm-2d-1。REA直接观测DMS通量的结果同利用滞膜模型LM86方法计算得到的通量结果相比,平均值较为接近。通量随时间的变化趋势,在通量较高时两种方法存在较好的对应关系,通量较低时对应关系较差。
3.南海海水中营养盐的输入会显著促进DMS生长。加入营养盐3天后,各围隔袋DMS浓度从起始的100ngL-1左右增加到2173-5718μgL-1,增加了16.5-81.7倍,与对照组相比,增加了2.2-6.5倍。添加铵态氮比添加硝态氮和尿素更有利于DMS产生,氮营养盐过量有利于DMS产生。铁的加入导致DMS生长加快,产生量加大,生长时间延长。围隔实验DMS浓度同叶绿素浓度存在显著正相关关系,单一优势藻种比不同藻种竞争可能更有利于DMS的产生。人为输入的营养盐对中国海域DMS排放通量影响的初步估算表明,陆源输入的营养盐使得中国近海污染海区DMS浓度增加40﹪,DMS排放增加6.9*109g,约占整个中国海域DMS排放总量的1.1﹪。这一估算带有很大不确定性。