中国东海和黄海中生源硫的生产、分布、迁移转化与环境效应

海洋生源硫的生物地球化学循环与全球变化研究是目前国际海洋科学研究的前沿领域。本项目将以受人类活动高度影响的中国陆架海－东海和黄海为研究区域，对海水中二甲基硫（DMS）的生物地球化学循环及其环境效应进行综合研究，具体测定DMS（以及其前身物质β-二甲巯基丙酸内盐，即DMSP）在海水中的生物生产速率、DMS的微生物消费速率、光化学氧化速率，对DMS的来源和迁移变化途径进行综合评价；研究DMS在海水中的浓度分布、时空变化、海-气通量、主要影响因素以及与海区的生物特征、生态环境之间的关系；定量估算DMS对大气非海盐硫酸盐气溶胶的贡献，评价我国陆架海释放的DMS占全球海域释放通量的比例。本研究可最终建立DMS在表层海水及海洋-大气边界面上的生物地球化学循环模型，为深入研究我国陆架海对区域和全球环境酸化、气候变化的影响奠定基础并做出我国独特的贡献。通过本研究进一步提升我国海洋生源硫研究的国际地位。

已圆满完成项目计划和目标。分别对渤海、黄海、东海和南海进行了多个航次的现场调查，以海水和大气为研究对象，系统研究了海水中二甲基硫（DMS）、二甲基巯基丙酸（DMSP）的浓度分布、时空变化、海－气通量以及与海区内生态环境因子的关系，并对近海污染大气中DMS浓度水平及其氧化产物对气溶胶中非海盐硫酸盐（nss-SO42-）的贡献比例进行了估算，并由此评估中国近海DMS释放对全球海洋释放总量的区域性贡献。通过甲板围隔试验，研究了不同营养盐控制条件下DMSP、DMS的生物生产与消耗速率，结合海-气扩散速率，探讨了海洋中DMS的生物地球化学过程；初步测定了不同波段下表层海水中DMS的光化学氧化速率。同时在实验室内研究不同种类海洋微藻在不同生理阶段及不同控制条件下对DMSP、DMS的释放规律的影响，探讨了控制DMSP及DMS生产的主要控制因子。结果表明，在水平分布上，DMS和DMSP表现为由近岸向远海递减的趋势，与叶绿素a分布一致。在垂直分布上，DMS和DMSP最大值一般出现在表层。表层海水中DMS、DMSP呈现出明显的周日变化特征，总体趋势是白天高、夜晚低，表明两者的生物生产过程受日光辐射影响明显。DMS的生物生产速率与浮游植物的生物活动和生物量联系紧密，并随之呈现季节性、区域性差异。其中，黄渤海DMSP主要来源于微型浮游植物（2-20 µm），而东海、南海DMSP主要来源于小型浮游植物（>20 µm）。研究还表明，DMS的微生物降解是其主要降解途径，此外光化学氧化也是DMS降解的另一重要途径，溶解有机物（DOM）在光化学降解中扮演着重要的角色。受陆源输入影响，近岸站位的DMS光化学氧化速率远大于中间陆架以及远海站位。夏、冬两季生源硫化物释放对nss-SO42-的贡献率较低，均低于春季，季节性差异较为明显。DMS的海-气通量存在显著的时空变化，陆架海区虽然只占全球海洋的一小部分，却对全球海洋释放DMS的贡献较大。实验室微藻培养实验及现场围隔实验表明，不同种类微藻生产释放DMSP及DMS的能力存在很大差异，不同浓度氮、磷、硅营养盐对微藻生产释放DMS和DMSP的影响也不尽相同；而且对于不同藻种来说，不同的氮浓度和盐度条件影响DMSP及DMS的生产程度也存在明显的不同。总的来说，生物的生产与消耗是中国陆架海区生源硫化物的主要来源与去除途径，近海海域是全球DMS排放通量的重要来源。