东海二甲基硫时空变化特征及影响因素分析

基于已建立的DMS广义可加混合模型(GAMM),采用东海现场实测数据和卫星遥感海表温度(SST)和局地校正叶绿素a(Chl-a)v5.0(LMCv5.0)数据,获得1998-2020年共23年的东海表层DMS数据集,分析了东海表层海水DMS浓度时空特征和影响因素.结果表明:东海表层海水DMS年平均浓度为2.67nmol/L,呈现外海低、近岸高的空间分布特征,并具有显著的季节变化:春夏季浓度较高,秋冬季浓度偏低.根据所获得的23年的数据,东海表层海水DMS浓度年际变化具有明显空间差异性,近岸呈现明显先上升后降低的年际变化特征,而外海的年际变化不明显.春、夏两季东海表层海水DMS浓度空间分布差异主要受Chl-a影响,秋、冬两季其差异主要受Chl-a和SST协同作用的影响.Chl-a是影响长江口及邻近海域DMS年际变化的主要因素,SST是影响苏北沿岸DMS年际变化的主要因素.河流输入的营养盐可能是长江口DMS的影响因素.春季(冬季)海表风速和长江口DMS存在相似(相反)年际变化特征.     

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.     

黄、东海二甲基硫海气交换通量时空分布及影响因子

二甲基硫（dimethyl sulfide,DMS）海气交换对全球气候和环境变化有重要贡献。本文利用已发表的2005－2017年文献数据,结合ERA-interim（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Re-Analysis）风速数据,估算了黄、东海DMS海气通量,并分析了其季节变化和空间差异。结果表明:南黄海和东海DMS年平均海气通量分别为（8.63±4.90）μmol/(m2·d)和（12.77±8.42）μmol/(m2·d),除秋季外,东海海气通量高于南黄海;DMS海气通量季节变化显著,夏季最大,冬季最小,南黄海秋季高于春季,东海春季高于秋季。基于方差分解,本文讨论了各因子方差对DMS海气通量方差的贡献,在南黄海,春季表层DMS浓度和交换速率均对海气通量有主要影响,夏季和冬季交换速率对海气通量影响较大;在东海,春季海气通量受到交换速率和DMS浓度交互作用的影响较大,夏季海气通量主要由DMS浓度控制,秋季和冬季交换速率对海气通量的影响较大。南黄海和东海占全球海洋面积的0.30%,其DMS排放量为0.1461 TgS/a,占全球海洋DMS排放量的0.52%。     

夏季东海生源硫的分布、通量及其对非海盐硫酸盐的贡献

对2012年6月东海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）和二甲亚砜（DMSO）的浓度分布特征及其影响因素进行了研究,并估算了DMS的海-气通量及其对大气气溶胶中非海盐硫酸盐（nss-SO₄^2-）的贡献率.结果表明,DMS、溶解态DMSP（DMSPd）、颗粒态DMSP（DMSPp）、溶解态DMSO（DMSOd）和颗粒态DMSO（DMSOp）的浓度平均值±标准偏差为（5.71±5.23）,（5.94±3.68）,（23.84±14.15）,（9.14±10.52）和（11.01±5.81）nmol/L.DMS、DMSP和DMSOp浓度均在28oN~29oN,122°E~123.5°E海域呈现高值中心,沿中心向外扩散降低,并且与叶绿素a（Chl-a）的分布趋势基本一致.除DMSOd外,3种二甲基硫化物与Chl-a表现出显著的相关性,表明浮游植物生物量是影响东海生源有机硫化物生产分布的关键因素.此外,夏季东海DMS海-气通量介于（0.93~101.02）μmol/（m²·d）,平均值±标准偏差为（18.13±21.42）μmol/（m²·d）.夏季东海生源硫释放对nss-SO₄^2-的贡献率仅为2.2%,表明人为排放是东海大气气溶胶中nss-SO₄^2-的主要来源.     

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.     

春季东海挥发性有机硫化物(VSCs)分布的研究

于2017年3~4月首次对东海表层海水及大气中3种主要挥发性有机硫化物（VSCs）即羰基硫（COS）、二甲基硫（DMS）、二硫化碳（CS₂）的浓度分布进行观测,研究了海水中3种主要VSCs的相关性,并估算了3种VSCs的海-气通量.结果表明,东海表层海水COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为（1.0±0.4）、（6.8±6.8）和（0.6±0.4）nmol/L,总体来看东海表层水中3种VSCs呈现出近岸高、远海低的分布趋势.相关性分析表明DMS与Chl-a存在显著相关性,表明浮游植物生物量是影响东海海水中DMS分布的主要因素;同时DMS与CS₂存在着显著的相关性,表明这2种物质的来源有着一定的共性.大气中COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为：（294.7±158.8）、（22.7±18.0）和（108.8±88.1）×10^-12,分布呈现出近岸高,远海低的趋势,主要受到人为活动等陆源输入的影响.此外春季东海COS、DMS和CS₂的海-气通量平均值分别为（4.0±3.4）、（25.8±33.8）和（2.6±2.9）μmol/（m²⋅d）,表明春季东海是大气中3种VSCs重要的源.     

夏季黄渤海表层海水中二甲亚砜(DMSO)的浓度分布

根据2011年6月对黄渤海进行的大面调查,分析研究了夏季表层海水中颗粒态和溶解态二甲亚砜(DMSOp、DMSOd)的水平分布及其周日变化特征.海水中DMSO首先采用NaBH4将其还原为二甲基硫(DMS),再利用冷阱吹扫-捕集气相色谱法进行间接测定.结果表明,表层海水中DMSOp浓度的变化范围是5.43～18.35 nmol·L-1,平均值为(11.47±0.25)nmol·L-1;DMSOd浓度的变化范围是4.75～43.80 nmol·L-1,平均值为(13.42±0.58)nmol·L-1.相关性分析显示:DMSOp与叶绿素a(Chl-a)、温度、盐度等不存在相关性,而DMSOp/Chl-a比值与盐度存在一定的正相关,表明DMSO在藻细胞内具有渗透压调节功能;DMSOd与细菌、DMSOp浓度不存在相关性,而与DMS浓度存在一定的正相关,表明表层海水中DMSOd的主要来源是DMS的光化学氧化.另外,DMSOp与DMSOd均呈现出明显的周日变化规律,白天时段浓度明显高于夜间时段.     

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.     

夏季东海挥发性硫化物的空间分布与释放通量研究

挥发性硫化物（volatile sulfur compounds,VSCs）是大气中一类重要的痕量活性气体,对全球硫循环和气候变化有着重要的影响.于2018年6—7月运用冷阱捕集气相色谱和气-质联用法测定了东海海水与大气中3种重要的VSCs即羰基硫（carbonyl sulfide,COS）、二甲基硫（dimethyl sulfide,DMS）、二硫化碳（carbon disulfide,CS₂）的浓度,分析了其与相关环境因子的相关性,并估算了它们的海-气通量.研究结果表明,夏季东海表层海水中COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为（0.47±0.33）、（4.46±4.52）和（0.13±0.07） nmol·L^-1,海水中COS和CS₂的高值区出现在长江口附近海域,DMS在东海南部海域的浓度远低于北部海域.大气中COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为（564.0±37.5）×10^-12、（70.7±83.5）×10^-12和（177.6±232.3）×10^-12（以体积分数计）,COS分布均匀,CS₂的分布呈现近岸高远海低的特点,而DMS的分布受海-气扩散的影响.相关性分析表明,夏季东海海水中COS和CS₂与海水中的营养盐存在正相关关系,这可能是因为营养盐能促进浮游植物生长,而浮游植物生长过程中能释放COS和CS₂的前体进入水体,从而促进COS和CS₂的生产.此外,夏季东海中COS、DMS和CS₂的海-气通量平均值为（1.05±1.13）、（9.21±9.49）和（0.24±0.22）μmol·m^-2·d^-1,表明夏季东海是大气中3种VSCs的源.     

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）。     

基于GEE的中国南海水质反演与富营养化评价

基于Google Earth Engine(GEE)平台,以MODIS遥感影像为数据源,通过构建多元特征建立水质反演模型,分析了2006～2018年的南海透明度(SD)、总氮(TN)、叶绿素(Chl-a)、化学需氧量(COD)的空间变化特征,并通过综合营养指数分析了南海富营养化的时空趋势.结果表明:GEE结合多元回归模...     

北黄海大气氮氧化物的季节分布

根据2006年夏季2、007年冬春秋四个季节分别对北黄海进行的大面调查,分析研究了四季氮氧化物(NOx)的季节变化和浓度分布。结果显示,大气NOx浓度呈现明显的季节变化,表现为冬季>夏季>秋季>春季,冬季北黄海空气中NOx浓度的平均值分别是春季的4倍、夏季的2倍和秋季的2.1倍。NOx浓度在北黄海的不同区域特征呈现为近岸向远岸逐渐降低的趋势,说明陆源污染物对北黄海NOx分布有较大影响。     

春季黄东海颗粒有机碳的时空分布特征

根据2009年4～5月对黄东海大面积调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）的浓度和时空分布特征,并结合叶绿素（Chlorophyll a,Chl-a）和C/N摩尔比值探讨了POC的主要来源.结果表明,春季黄东海POC的浓度范围是24.33～2 817.29...     

渤海夏季海水pH值年际时空变化

 收集渤海断面1978~2010年历年8月海水pH值、海水温度和大连站8月降水量观测资料,结果表明渤海夏季海水pH值年际变化范围为7.86~8.30,尚在适宜水生物生长的范围.采用EOF和最大熵谱分析,渤海夏季表底层海水pH值年际时空变化主要有两种模态,第一模态空间分量是断面南北海域同位相变化,时间分量周期为5.3a;第二模态空间分量是断面南北海域反位相变化,时间分量周期为3.2~10.7a.渤海夏季水温5a左右年际周期变化是影响夏季海水pH值年际变化的主要因素.历年8月降水量(酸雨)和月均黄河口径流量年际周期变化是影响夏季海水pH值年际变化的次要因素.渤海夏季断面海水pH值年际变化并不是规则的周期变化,其他因素也可以影响夏季海水pH值年际变化.     

Distributions of dimethylsulfide in the Bohai sea and Yellow Sea of China

IntroductionDimethylsulfide(CH3SCH3,DMS)isbelievedasthemostimportantvolatilesulfurcompoundreleasedfromtheseawater(Turner,1 988;Andreae ,1 990 ) .ThelatestestimationofDMSfluxfromtheoceantotheatmosphereis 2 0 7± 5 2Tg a ,accountingfor 85%ofglobalDMSsources(Watts,2 0 0 0 ) .AtmosphericDMSisinitiallyoxidizedbyOHinthedaytimeandnitrateradical(NO3)atnightasmajorsinksofDMSintheatmosphere(Andreae ,1 986;Yin ,1 990a ;Barnes ,1 996) .TheoxidationofatmosphericDMSseemstocontributelargelytot…