中国近海二甲基硫的光化学氧化及其对二甲亚砜的生成贡献研究

As an emerging marine interdisciplinary subject, marine photochemistry has caused more and more attention from the international scientists in recent years. Photochemical oxidation is one of the important removal processes for the upper ocean dimethylsulfide (DMS) that is the most abundant reduced volatile sulfur compound in marine environments, which has a potential influence on DMS concentration and its sea-to-air flux. Dimethylsulfoxide (DMSO) has been proved to be the main product of photo-oxidation of DMS, but is not the only one. At present there is not in-situ data available for the processes of DMS photolysis and DMSO production in China coastal seas. In the project, the photochemical reaction of DMS and its dynamic processes will be systematically studied in the East China Sea and the Yellow Sea that is influenced seriously by human activities, to find out the key factors that control the photoplysis of DMS in the seawater. We will determine the photochemical oxidation rate of DMS and the production rate of DMSO, in order to estimate the contribution of DMS photo-oxidation to the net DMSO production. In addition, the apparent quantum yield (AQY) of DMS will be calculated,in connection with spectral scalar irradiance and absorption coefficients of chromophoric dissolved organic matter (CDOM). Finally,we will discuss the impact of terrigenous pollutions on the photochemistry of DMS, which helps to provide certain theoretical basis for accurately understanding the biogeichemistry of DMS in the China coastal seas.

海洋光化学作为新兴的海洋交叉学科，近年来受到国际海洋科学界的广泛关注。光化学氧化是海洋中最主要的挥发性有机硫化物二甲基硫（DMS）的主要去除途径之一，是控制海水DMS浓度及海-气通量的重要因素。二甲亚砜（DMSO）是已确定的最主要的DMS光氧化产物，但并非唯一氧化产物。目前中国海域DMS光氧化及DMSO生成过程的研究甚少。本项目结合我国近海人为输入和污染严重的特点，以黄海和东海为研究海域，开展现场海水中DMS的光化学反应及其动力学过程的调查研究，找出影响海水中DMS光化学氧化的关键因素；具体测定DMS光化学氧化速率和DMSO生成速率，确定DMS光氧化对DMSO生成的贡献率；结合光辐射量子通量和有色溶解有机物（CDOM）的吸光系数等参数，准确计算DMS光氧化的表观量子效率（AQY），探讨陆源污染输入对DMS光化学氧化的影响，为更加准确地认识中国近海DMS生物地球化学循环提供一定的理论基础。

二甲基硫（DMS）是海洋中最重要的挥发性生源硫化物，对全球气候和环境变化有重要影响。浮游植物产生的二甲巯基丙酸内盐（DMSP）是DMS的主要前体物质，而海水中DMS的主要去除途径有3种：微生物消耗、光化学氧化和海-气扩散。二甲亚砜（DMSO）是已确定的最主要的DMS光氧化产物，但并非唯一氧化产物。该项目以中国边缘海（渤海、黄海、东海和南海）为调查海域，研究了3种有机硫化物DMS、DMSP（颗粒态DMSPp和溶解态DMSPd）和DMSO（颗粒态DMSOp和溶解态DMSOd）的时空分布、相互关系及其它们与环境生态因子的相关性，计算了DMS的海-气释放通量；本项目重点开展了DMS的光化学氧化过程及控制因素的现场调查，测定了不同光照波段下（全光照、UVB 、UVA和可见光）DMS的光化学氧化速率，找出影响海水中DMS光化学氧化的关键因素；结合测定的DMS生物生产速率、微生物消耗速率和海-气扩散速率，对DMS的来源与迁移转化过程进行了定量描述；此外，分别计算了3种去除途径的周转时间，估算了它们对表层海水中DMS迁移转化的贡献率。实验室模拟方面，研究了黄海和东海表层海水DMS在UVB（280、295和305nm）、UVA（320、345和395nm）和可见光（435 和495nm）8个不同波段下的光化学氧化动力学行为，探讨其对DMSO生成的贡献率；结合光辐射量子通量和有色溶解有机物（CDOM）的吸光系数，准确计算DMS光氧化的表观量子效率（AQY），探究了CDOM吸光特性对DMS光化学氧化的影响。通过该项目的执行，有效填补了国内DMS光氧化研究的不足，探讨了陆源污染输入对DMS光化学氧化的影响，为准确地认识和建立中国近海DMS生物地球化学循环模式提供了一定的理论基础。