夏季南极半岛北端海域挥发性卤代烃和二甲基硫的分布特征与海-气通量

论文摘要

海洋中含有多种挥发性生源活性组分,如二甲基硫（Dimethylsulphide,DMS）、挥发性卤代烃（Volatile Halocarbons,VHCs）等。这些挥发性化合物不仅扮演着海-气界面之间元素迁移的角色,而且当这些化合物进入大气后又会经历一系列化学反应而产生新的化学产物,并对全球气候变化产生重要的影响。例如,海洋释放的DMS在大气中被氧化,一部分可能会形成云凝结核,从而影响云的形成和太阳辐射,因而,DMS具有影响全球辐射平衡和气候的潜力。而VHCs是形成极地臭氧空洞的元凶,更是重要的温室气体,其吸收红外辐射的能力要远大于CO2。因此,研究海水中DMS和VHCs的空间分布、海-气通量及其影响因素,有助于深化人们对挥发性生源活性气体对全球气候与环境影响的认识,并为构建全球气候变化预测模型提供依据。南大洋的大气环境、海冰、高营养盐低叶绿素等特殊性使其成为全球气候变化最为敏感的海区之一。本文基于2018年1月1日-2月3日中国第34次南极考察“向阳红01”船航次在夏季南极半岛北端海域的现场调查资料,研究了该区域7种VHCs和DMS的分布特征和影响要素,并计算了海-气通量。主要研究结果如下:1、夏季南极半岛北端海域表层温度（T）由北向南逐渐递减,表层盐度（S）存在部分低值区,各断面均存在“双温层”;溶解氧（DO）极小值层位于1000 m;叶绿素（Chl-a）和总有机碳（TOC）在上升流区和“双温层”较高;调查海域底层均存在低盐富氧冷水团。2、7种VHCs在表层水体水平分布特征差异较大;菲利普通道断面斯科舍海区域7种VHCs浓度均较低,在菲利普海岭延伸段存在高值区,鲍威尔海盆仅CHCl3和CHBr Cl2浓度较高;南奥克尼断面和南设得兰-南奥克尼岛链断面分布均可分为三种分布类型:第一种类型包含CH3CCl3和CHCl3,在南奥克尼海台与南奥克尼通道交会处存在VHCs高值区;第二种类型包含CCl4、CH2Br2、CHBr Cl2和CH3I,在中央海盆、南奥克尼通道的底层和南奥克尼以东海域存在VHCs的高值区;第三种类型包含C2Cl4,在断面的南奥克尼通道段表层和底层均存在高值区。3、除C2Cl4外,其他6种VHCs与环境因子存在一定的相关关系。其中,CH3CCl3与T、DO和Chl-a呈显著负相关,与S呈显著正相关;CCl4仅在真光层与S呈显著负相关,在南设得兰-南奥克尼岛链断面与TOC呈显著负相关;CHCl3仅在菲利普通道断面与T呈显著负相关,在南奥克尼断面与Chl-a呈显著负相关;CH2Br2仅在南设得兰-南奥克尼岛链断面与DO和Chl-a呈显著正相关,与S呈显著负相关;CHBr Cl2主要在南奥克尼断面与T和S呈显著正相关,与DO和Chl-a呈显著负相关;CH3I仅在真光层和南设得兰-南奥克尼岛链断面与TOC呈显著负相关。4、夏季南极半岛北端海域CH3CCl3、CCl4、CH2Br2、CHBr Cl2和C2Cl4的海-气通量范围分别为1.84～607.33、326.42～18740.71、0.48～409.18、1.27～118.11和1.37～274.72 nmol m-2d-1,夏季南极半岛北端海域是这5种VHCs的源。5、各断面DMS高值区均分布于表层0～30 m的水体中。其平面分布与藻类的聚集以及为适应极端环境（如低温、高盐等）而代谢出更多DMS进行冷冻保护和渗透调节有关。在真光层中DMS与Chl-a和TOC均呈显著正相关,在真光层之下DMS与T、S呈显著负相关,与DO呈显著正相关。6、DMS海-气通量范围在9.62～169.08μmol m-2d-1,平均值60.44μmol m-2d-1,与季节性间冰区基本接近,但远大于其他南极海区的海-气通量;夏季南极半岛北端海域是大气DMS的源。

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摘要

Abstract

0. 前言

1. 文献综述

1.1 海水中VHCs的研究进展

1.1.1 海水中VHCs的来源与去除

1.1.2 VHCs在海洋中的浓度分布

1.1.3 VHCs海-气通量

1.2 海水中DMS的研究进展

1.2.1 海水中DMS的来源与去除

1.2.2 DMS在海洋中的浓度分布

1.2.3 DMS海-气通量

1.3 南大洋海水中VHCs和DMS研究现状

1.3.1 南大洋海水中VHCs研究现状

1.3.2 南大洋海水中DMS研究现状

1.4 本文的研究内容、目的和意义

1.4.1 研究内容

1.4.2 目的和意义

2 调查与分析方法

2.1 调查海域环境概况

2.2 调查航次

2.3 分析测定方法

2.3.1 分析仪器和试剂

2.3.2 气提过程和色谱检测参数

2.3.3 VHCs和DMS样品的采集与保存

2.3.4 分析测定步骤

2.3.5 相关环境参数观测

2.4 海-气通量计算

3 夏季南极半岛北端海域环境因子的分布

3.1 环境因子的水平分布

3.2 环境因子的垂直分布

3.3 小结

4 夏季南极半岛北端海域VHCs的分布与通量

4.1 7种VHCs的水平分布

4.2 7种VHCs的垂直分布

4.3 影响7种VHCs分布的环境因子

4.4 5种VHCs的海-气通量

4.5 小结

5 夏季南极半岛海域DMS的分布与通量

5.1 DMS的水平分布

5.2 DMS的垂直分布

5.3 影响DMS分布的环境因子

5.4 DMS的海-气通量

5.5 小结

6 结论

6.1 主要结论

6.2 特色与创新

参考文献

附录：硕士在读期间发表的论文（2016-2019）

致谢

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈衎

导师: 王保栋,厉丞烜

关键词: 挥发性卤代烃,二甲基硫,分布,海气通量,南极半岛

来源: 自然资源部第一海洋研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 自然资源部第一海洋研究所

分类号: P734

总页数: 99

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夏季南极半岛北端海域挥发性卤代烃和二甲基硫的分布特征与海-气通量

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