南海北部表层海水中溶解氨基酸的分布与组成研究

测定了2009年冬季南海北部表层海水中总水解氨基酸(THAA)、溶解游离氨基酸(DFAA)、溶解结合态氨基酸(DCAA)及叶绿素a、溶解有机碳(DOC)的浓度。调查海区THAA浓度的分布总体呈现近岸高、远岸低的特点,并且在陆坡处出现高值;DFAA浓度分布规律性则较差,但是在陆坡处也出现高值;DCAA周转速度较慢,是THAA浓度变化的主要控制因素(R=0.9935,n=48,P<0.0001)。冬季南海北部表层海水THAA主要由甘氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸和天门冬氨酸构成,它们占THAA的67.03%,DFAA、DCAA中的主要成分与THAA基本相同。个体氨基酸间的相关性矩阵分析显示THAA中有5对个体氨基酸间存在显著性正相关,DFAA、DCAA中分别有9对及6对个体氨基酸之间存在显著性正相关。溶解氨基酸与环境因子如叶绿素a和DOC之间均没有相关性。     

高效液相色谱法测定雨水中溶解态氨基酸的含量

本研究采用邻苯二甲醛/9-芴甲基氯甲酸酯-高效液相色谱-荧光检测器(OPA/FMOC-HPLC-FLD)联用技术,测定雨水中主要游离态氨基酸(DFAA)和结合态氨基酸(DCAA)的含量。雨水中的DFAA经阳离子交换树脂柱富集纯化后,可直接上机测定;类似地,经浓缩、酸解、再浓缩后,直接上机测定雨水中的DCAA。不同氨基酸的保留时间和峰面积的平均相对标准偏差分别为0.053%(0.014%～0.254%)和1.219%(0.223%～3.846%)。除赖氨酸外,其余氨基酸的检出限和定量限都较低,分别为0.90μmol/L(0.19～1.42μmol/L)和2.95μmol/L(0.39～4.74μmol/L)。样品加标回收率为59.87%～125.72%,均值为89.58%,空白回收率为57.47%～118.74%,均值为90.60%,保证了样品测定的准确性。利用本方法测得贵阳地区雨水中结合态氨基酸的浓度为27.25～493.87 nmol/L(均值为182.44 nmol/L),其中含量最多的是蛋氨酸,占总DCAA的24.61%;游离氨基酸的浓度为3.94～126.45 nmol/L(均值24.59 nmol/L),其中丝氨酸含量最高,占总DFAA的30.25%。本研究确立了最优的雨水溶解态氨基酸的提取和测定条件,并保证了雨水氨基酸在低浓度范围内定量的准确可靠性。     

长江大通站溶解有机氮生物可利用性潜力及输入通量

根据2012~2013年度隔月对长江大通站的6次调查,分析了长江水体中溶解态总氮(TDN)的构成,包括溶解无机氮(DIN)及溶解有机氮(DON)中的尿素、自由态氨基酸(DFAA)、结合态氨基酸(DCAA)的构成和丰度,并评价了DON的生物利用性潜力,估算了不同形态氮的输入通量.结果表明,受稀释作用和悬浮颗粒物吸附影响,长江水体中DON浓度呈现出春冬季高、夏秋季低的变化特征,平均浓度为(33.28±21.35)μmol/L,占TDN比例平均为20.05%±13.53%;DON中组分尿素、DFAA和DCAA占DON的氮摩尔占比分别为21.94%±19.89%、0.84%±0.52%、3.68%±2.61%.其中,尿素浓度受季节性施肥灌溉影响,与径流量呈现出明显的正相关.总溶解态氨基酸(TDAA)占溶解有机碳(DOC)的碳摩尔分数和氨基酸降解指数均表明长江水体中DON具有较高的生物可利用性,且呈现出春夏季高、秋冬季低的变化趋势.DON的年输入通量为42.04万t,约占TDN年输入通量的17%.其中,具有高生物可利用性的尿素、DFAA、DCAA分别占DON年通量的15.50%、0.64%、2.80%.上述结果表明,长江输入的DON具有相当高的生物可利用性,对长江口及其邻近海域富营养化的贡献不可忽视.     

冬季东海、南黄海中DMS和DMSP浓度分布及影响因素研究

于2011年12月~2012年1月现场测定了东海、南黄海表层海水中二甲基硫(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,研究了它们的浓度分布规律及其影响因素,并对DMSPp的粒级分布和DMS的海-气通量进行了探讨.结果表明,表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度分别在0.58~4.14、0.37~7.86和4.29~25.76 nmol·L-1之间,平均值分别为(2.20±0.82)、(2.12±1.66)和(11.98±6.23)nmol·L-1.DMS、DMSPp与叶绿素a(Chl-a)呈现明显的正相关关系,并且它们的周日变化趋势基本一致,说明浮游植物生物量是影响研究海域内DMS和DMSP生产分布的关键因素.另外,DMSPd浓度和总细菌丰度表现出一定的负相关,这可能是在细菌释放的DMSP裂解酶的作用下DMSPd会发生裂解生成DMS.研究发现,5~20μm的微型浮游植物是海区内Chl-a和DMSPp的主要贡献者.此外,冬季东海、南黄海表层海水DMS的海-气通量在0.61~25.52μmol·(m2·d)-1之间,平均值为(8.30±5.92)μmol·(m2·d)-1.     

夏季东海和南黄海一氧化碳的浓度分布、海-气通量和微生物消耗研究

于2013年7月对东海和南黄海海水中CO的浓度分布、时空变化、海-气通量和表层海水中CO微生物消耗进行了研究.夏季东海和南黄海大气中CO的体积分数范围为68×10-9~448×10-9,平均值为117×10-9(SD=68×10-9,n=36),呈现出近岸高、远海低的特点.夏季东海和南黄海表层海水中CO的浓度范围为0.23~7.10 nmol·L-1,平均值为2.49 nmol·L-1(SD=2.11,n=36),CO的浓度受太阳辐射影响明显;不同站位CO浓度的垂直分布特征基本相同,CO浓度最大值一般出现在表层,随深度增加CO浓度迅速减小.夏季东海和南黄海海水中CO浓度具有明显的周日变化,最大值是最小值的6~40倍.各层最大值基本出现在中午,最小值基本上出现在凌晨前后.CO明显的周日变化特征进一步证明海水中CO主要由光化学产生.调查期间东海和南黄海表层海水中CO相比大气处于过饱和状态,过饱和系数变化范围为1.99~99.18,平均值为29.36(SD=24.42,n=29),表明调查海域是大气中CO的源.调查期间CO的海-气通量变化范围为0.37~44.84μmol·(m2·d)-1,平均值为12.73μmol·(m2·d)-1(SD=11.40,n=29).调查海域CO的微生物消耗培养实验中,CO的浓度随时间增长呈指数降低,消耗过程符合一级反应的特点,微生物消耗速率常数KCO范围为0.12~1.45 h-1,平均值为0.47 h-1(SD=0.55,n=5),微生物消耗速率与盐度之间有一定的相关性.     

夏季中国东海生源有机硫化物的分布及其影响因素研究

二甲基硫(DMS)、二甲巯基丙酸内盐(DMSP)和二甲亚砜(DMSO)是海洋中最重要的3种生源有机硫化物.本文系统研究了2013年6月中国东海表层海水中3种硫化物的水平分布规律及其影响因素,并估算了DMS海-气通量.结果表明,表层海水DMS、溶解态DMSPd、颗粒态DMSPp、溶解态DMSOd和颗粒态DMSOp浓度平均值分别为4.70、7.00、27.83、13.66和10.78 nmol·L-1.DMS、DMSP和DMSO与叶绿素a(Chl-a)水平分布规律相似,均呈现近岸高、远海低的趋势.相关性分析结果表明,DMS、DMSPd和DMSOp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东海有机硫化物生产分布的重要因素.此外,研究发现DMS与DMSPd、DMSOd与DMS间分别存在一定的相关性,表明表层海水中DMS主要来源于DMSPd的微生物降解,而DMSOd的主要来源是DMS的氧化过程.此外,夏季东海DMS海-气通量在0.62~33.98μmol·(m2·d)-1之间,平均值为9.71μmol·(m2·d)-1.     

2017年春季黄东海碳水化合物的分布特征

本文采用TPTZ（2,4,6-三吡啶-s-三嗪,C₁₈H₁₂N₆）分光光度法,测定了2017年春季南黄海和中国东海海水中的溶解态单糖（MCHO）、多糖（PCHO）及总糖（TCHO）的浓度,对比了南黄海和东海表层海水中MCHO、PCHO和TCHO的浓度分布特征。结果表明,南黄海表层海水中碳水化合物浓度高于东海。通过对南黄海B断面和东海P断面的调查发现,B断面MCHO、PCHO和TCHO分布趋势总体为近岸高、远岸低,表层高、底层低,而P断面由于受到长江冲淡水、台湾暖流和黑潮的综合影响,MCHO、PCHO和TCHO未表现出与B段面相似的分布特征。对E2站位的周日变化观测结果显示,MCHO、PCHO和TCHO的高值主要集中在12:00－18:00时段,低值区段主要集中在4:00－8:00时段,PCHO和TCHO呈线性正相关,MCHO与PCHO没有相关性,但是MCHO的浓度高峰滞后于PCHO的浓度高峰,这可能是由于PCHO被分解,断裂糖苷键释放MCHO所致。     

秋季东海二甲基有机硫化物的浓度分布与影响因素

于2012年10月对中国东海表层海水中二甲基硫（DMS）及其前体物质二甲巯基丙酸内盐（DMSP）、溶解自由态蛋氨酸（DF Met）的浓度分布及影响因素进行了研究。分析结果表明,秋季东海表层海水中硅酸盐（SiO₃-Si）、溶解无机氮（DIN）、磷酸盐（PO₄-P）浓度变化范围分别为0.11~1.76、0.08~0.56和0.013~0.054 mg/L,平均值为0.50±0.36、0.19±0.11和0.024±0.0098 mg/L,且东海西南部上升流区出现营养盐浓度的高值区。表层海水中DMS、DMSP和DF Met的浓度分别在0.47~6.46、9.44~55.57和3.48~14.42 nmol/L之间,平均值分别为3.10±1.93、28.05±14.17和6.19±2.30 nmol/L。DMS、DMSP的水平分布与叶绿素a（Chl a）分布基本一致,呈现出近岸向远海降低的趋势。所调查海域的DMS/Chl a和DMSP/Chl a比值变化范围分别为2.59~27.66和27.37~103.34 mmol/g,平均值分别为11.46±5.02和65.08±23.41 mmol/g,与该海域硅藻为浮游植物优势种的调查结果相一致。此外,秋季东海表层海水DMS的海-气通量介于0.89~105.50 μmol/（m2·d）之间,平均值为35.65 ±31.53 μmol/（m2·d）。     

秋季北黄海溶解有机氮的分布特征及机制分析

基于北黄海海域秋季(2011年10月)航次的调查资料,对北黄海秋季溶解有机氮(DON)的时空分布特征及其影响机制进行了探讨。结果表明,2011年秋季北黄海表层水体DON的平均浓度为11.9μmol/L,底层平均浓度为9.98μmol/L,表、底层DON占总溶解态氮(TDN)的比例分别为71.4%和48.9%。受陆源输入及生物作用影响,表层DON在鸭绿江口附近海域有高值。各断面DON含量基本由表至底逐渐降低,深水区含量低于浅水区。     

南黄海海水中各种形态磷的分布变化特征

利用 1998年 5月南黄海大面调查所得到的数据和相关的历史资料 ,对南黄海海水中P的现状及其分布变化规律进行了分析 :南黄海海水中P的含量底层略高于表层 ,且主要存在形式是DOP ;底层水中颗粒态磷和溶解态磷的形态间转化与表层不同 ,可能是通过DOP为煤介进行的 ;在南黄海海水中 ,溶解态磷酸盐的分布主要是受生物活动的影响 ,可以作为赤潮发生的一个预测因子 ;南黄海的大部分区域N、P供应充分 ,属于中等营养海区。     

南黄海浒苔绿潮暴发区氨基酸时空分布特征

根据南黄海绿潮发展过程将浒苔绿潮区分为35°N以南和35°N以北2个区域,并利用2018年南黄海海域春、夏季2个航次的调查数据研究分析了浒苔绿潮发生前后2个区域总溶解氨基酸（TDAA）、溶解游离氨基酸（DFAA）的分布特征及变化规律.结果表明,TDAA和DFAA的浓度均基本呈现近岸高远岸底的水平分布特点,35°N以南海域夏季相对于春季水体TDAA、DFAA的浓度整体呈现上升趋势,其中TDAA浓度升高程度明显,表、中层TDAA浓度分别升高了24.8%、60.6%,而35°N以北海域水体中TDAA的浓度却降低了8.7%,其中表层水体TDAA含量下降了30.1%.在DIN浓度较低的35°N以北海域,浒苔的吸收利用可能是造成该区域表层水体TDAA含量降低的重要原因.由此可见,35°N以北海域水体氨基酸等小分子有机氮对浒苔绿潮后期的维持发展起着重要的支持作用.     

夏、秋季北黄海营养盐的时空分布特征及其影响机制

基于2011年7月(夏季)和2011年10月(秋季)北黄海海域2个航次的调查资料,对北黄海夏、秋季营养盐的时空分布特征及其影响机制进行了探讨.结果表明,夏、秋季北黄海营养盐的平均浓度分别为:NO3- (1.57±1.71), (5.93±3.84) μmol/L,NO2- (0.22±0.18), (0.88±0.93) μmol/L,PO43- (0.22±0.13), (0.40±0.23) μmol/L,Si(OH)4 (4.98±2.23), (6.71±3.24) μmol/L,NH4+ (1.35±0.90), (1.23±0.69) μmol/L,夏、秋季北黄海NO3-分别占溶解无机氮的49%和74%.2个季节近岸海域表层营养盐浓度均高于中部海域,底层浓度高于表层,高值区是冷水团区.各断面营养盐的垂直分布层化现象明显,受冷水团以及水体交换混合的共同影响,浓度由表至底逐渐升高.夏、秋季表底层N/P、Si/N和Si/P比值的水平分布为近岸海域高于中部海域,且夏季北黄海浮游植物的生长繁殖受磷限制.     

冬季黄渤海DMS、DMSP和CH4的分布及影响因素

于2017年12月~2018年1月现场测定了黄、渤海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）以及溶解甲烷（CH₄）的含量，对DMS、DMSP及CH₄的浓度分布和相互关系进行了研究.通过培养实验探究了DMSP降解对DMS和CH₄生成的影响，并估算了DMS及CH₄的海-气通量.结果表明，表层海水中DMS、DMSPd、DMSPp及CH₄的平均浓度分别为（1.39±1.21），（2.87±1.54），（5.59±4.64），（6.91±2.77）nmol/L.DMS、DMSP与Chl-a水平分布基本一致，均呈现近岸高、远海低的趋势.垂直分布上，DMS、DMSP浓度最大值均出现在浅水层，而CH₄浓度则随深度的增加而增大，至底层达到最大值.相关性分析表明，DMS、DMSPp与Chl-a存在显著的正相关关系，CH₄与DMSPd、DMSPp浓度均存在一定的正相关性（P<0.05）.培养实验结果表明，海水中本底DMSPd的浓度越高，DMS的生产速率越大.冬季黄、渤海DMS和CH₄海-气通量的平均值分别为（2.73±3.18），（8.14±7.68）μmol/（m²·d），表明冬季黄、渤海是大气中DMS、CH₄重要的源.     

沼液中溶解游离氨基酸的测定——柱前衍生-反相高效液相色谱法

针对沼液特点开发pH值调节（pH 10.2）旋蒸浓缩（去除氨氮和挥发性生物胺）联合3K Millipore超滤离心分离的预处理方法.并以邻苯二甲醛（OPA）和氯甲酸芴甲酯（FMOC-Cl）为柱前衍生化试剂,结合反向高效液相色谱和荧光检测分析,对沼液中溶解游离氨基酸（DFAA）进行了定性和定量考察.该方法保证了各氨基酸在一定浓度范围内呈现良好的线性关系（R²均大于0.99）,标准样品中所选用的24种氨基酸,除谷氨酸回收率为70.5%外,其它氨基酸回收率为89%～115%,相对标准偏差为1.1%～5.0%.用所建立的方法对样品中溶解游离氨基酸的测定结果为：原料即剩余污泥中的溶解游离氨基酸量为2.0mol/L,5%和20%含固率反应器的沼液中的溶解游离氨基酸量分别为0.04mol/L和1.94mol/L,且种类不同,初步表明了不同厌氧消化反应系统中氨基酸的利用和产生机制的差异.     

氨基酸指示海洋中有机物降解行为的研究进展

氨基酸是海洋中重要的生源有机质,它在有机碳和有机氮的生物地球化学循环中起着非常重要的作用。氨基酸作为海洋有机物中的活性组分,在有机物降解过程中会被异养细菌选择性的去除,是指示海洋中有机物降解程度的灵敏指示因子。本论文首先介绍了海水中氨基酸的分类,总结了溶解游离氨基酸（DFAA）、溶解结合氨基酸（DCAA）、颗粒氨基酸（PAA）和细菌标志物D-型氨基酸的来源及生物学活性。同时归纳了有机物降解过程中氨基酸变化可归结为选择性保存、产生或者富集细菌源的物质和细菌的转化三种机理。最后本文综述了基于氨基酸的6种降解因子:溶解态氨基酸（THAA）对有机碳或有机氮贡献率（THAA-C%或THAA-N%）、降解因子（degradation index）、活性因子（reactivity index）、个体氨基酸的D/L比值、天门冬氨酸/β-丙氨酸或谷氨酸/γ-氨基丁酸比值（Asp/β-Ala或Glu/γ-Aba）以及细菌源有机物的贡献率,它们各自的特点、适用的降解阶段以及具体的应用。     

冬季东海海水中碳水化合物的分布及影响因素

本文采用TPTZ法测定了2010年冬季东海48个站位海水中溶解单糖（MCHO）、溶解多糖（PCHO）和溶解总糖（TCHO）的浓度,并对其水平分布和PN断面9个站位的垂直分布特征进行了研究。结果表明,表层海水中MCHO、PCHO与TCHO的平均浓度和范围分别为3.8（0.7~14.9）、6.9（1.1~20.8）和10.7（3.0~25.0）μmol C/L。水平分布大致呈现由近岸向外海递减的趋势,但是高值区各有不同,受各种水团如长江冲淡水、台湾暖流和黑潮的作用明显。冬季东海陆架海区海水垂直混合强烈,MCHO、PCHO及TCHO浓度分布在垂直方向上无明显规律,均在混合层（0~100 m）出现高值区分布。对长江口3个断面碳水化合物和环境因子的相关性研究表明,TCHO与温度、盐度均呈现显著的线性负相关,MCHO与叶绿素a（Chl a）呈现显著的线性正相关关系。     

渤海中部营养盐季节变化及限制统计分析

根据2013年7月（夏季）,11月（秋季）和2014年5月（春季）渤海中部海域营养盐数据以及温盐等数据,以浮游植物对营养盐的吸收阈值和化学计量关系为判断标准,对研究海域营养盐分布、限制状况以及季节变化特征进行分析,结果表明：调查海域内各营养盐组分变化均呈现明显季节性特征,表现为夏季低秋季上升春季下降的趋势.夏季受冲淡水影响,海水存在层化现象,溶解无机氮（DIN）、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（10.33±7.75）、（0.05±0.03）和（3.94±3.19）μmol/L,DIN/P较高,Si/DIN远低于1,其中表层和10m层存在P和Si限制站位分别达93%、93%和40%、20%,限制状况严重.秋季受底层沉积物扰动再悬浮及营养盐矿化释放等因素影响,各种营养盐含量迅速上升,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量为（16.44±6.51）、（0.54±0.20）和（16.94±6.37）μmol/L,分别升高了1.6、10.8和4.3倍,垂向分布差异较小,且仅存在P潜在限制现象.春季由于陆源输入相对较少,同时受浮游植物吸收等因素影响,各营养盐含量急剧下降,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（9.04±8.06）、（0.06±0.04）和（2.47±1.90）μmol/L,分别降低了45%、89%和85%,其中部分站位PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量低于阈值,在表层和10m层海水中存在P和Si限制站位分别达70%、65%和55%、50%,对海域内硅藻作为优势种的浮游植物生长和初级生产力产生影响.     

长江口及其邻近海域颗粒态氨基酸的分布以及对有机质降解和来源的指示

本研究于2018年3月采集长江口及其邻近海域50个站位样品，对颗粒态氨基酸（PAA）的分布与组成进行了分析。结果表明:PAA的平均浓度为（1.86 ± 1.02）μmol/L（0.76～5.55 μmol/L），其主要组分为天门冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Gly）、丝氨酸（Ser）、丙氨酸（Ala）和甘氨酸（Glu）。颗粒有机碳（POC）和颗粒氮（PN）的平均浓度分别为（74.21 ± 37.70）μmol/L（18.06～238.66 μmol/L）和（7.52 ± 3.46）μmol/L（2.27～19.86 μmol/L）。PAA、POC与PN具有相似的分布特征，长江口内浓度低于近岸浓度，近岸浓度高于远岸浓度，垂直分布上较为均匀。研究海域中的C/N由近岸向远海逐渐降低，表明陆源输入有机质的影响逐渐降低。基于氨基酸的衍生参数Asp/Gly和Ser + Thr（苏氨酸）[mol%]表明该海域颗粒物中有机质主要源于硅质碳源，与硅藻在该海域中相对较高的生物量有关。碳、氮归一化产率[PAA-C（N）%]以及降解因子（DI）所指示的降解趋势并不完全一致，这或许与PAA-C（N）%和DI适用于不同降解阶段以及氨基酸来源与转化的多样性有关。     

秋、冬季渤海溶解N2O的分布和通量及其影响因素

通过2019年10月和12月对渤海海域进行的调查及样品采集,分析溶解N₂O的分布和影响因素,并估算其海-气交换通量。结果表明：秋季表层海水溶解N₂O浓度为(8.2±0.5)nmol/L,饱和度为(97.5±4.7)%;冬季浓度为(11.0±0.8)nmol/L,饱和度为(93.8±4.5)%。渤海表层海水溶解N₂O浓度呈现明显的季节性差异,冬季浓度高于秋季,且高值区均集中在黄河口以及莱州湾附近。秋季渤海溶解N₂O处于接近饱和状态,冬季则处于不饱和状态。温度、陆源淡水输入以及沉积物-水界面交换对渤海溶解N₂O的分布有重要影响。2019年10月和12月黄河向渤海输入N₂O的量分别约为4.2×10⁴ mol和1.1×10⁴ mol,是渤海N₂O的重要来源,而秋、冬季渤海底层的沉积物既可能是渤海水体N₂O的源,也可能是其汇。秋季和冬季渤海N₂O海-气交换通...