西太平洋添加營(yíng)養(yǎng)鹽培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中揮發(fā)性鹵代烴含量動(dòng)態(tài)變化

劉珊珊,楊桂朋,2,高旭旭,魏 英,何 真*

西太平洋添加營(yíng)養(yǎng)鹽培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中揮發(fā)性鹵代烴含量動(dòng)態(tài)變化

劉珊珊1,楊桂朋1,2,高旭旭1,魏 英1,何 真1*

(1.中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青島 266100；2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 2696071)

于2018年10月9日~11月1日采集西太平洋表層海水,通過營(yíng)養(yǎng)鹽添加船基培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),研究了不同營(yíng)養(yǎng)鹽條件下浮游植物的生長(zhǎng)及其釋放揮發(fā)性鹵代烴(VHCs)含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律.結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的添加對(duì)葉綠素ａ(Chl-)的含量和三氯乙烯(C2HCl3),四氯乙烯(C2Cl4),一氯二溴甲烷(CHBr2Cl),三溴甲烷(CHBr3)的釋放量表現(xiàn)出顯著促進(jìn)作用,但促進(jìn)程度與添加氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度及比值密切相關(guān).高濃度氮更有利于浮游植物的生長(zhǎng)及C2HCl3和C2Cl4的釋放.N/P比符合Redfield比值更有利于CHBr2Cl和CHBr3的釋放.相比NO3--N,NH4+-N的添加更有利于4種VHCs釋放.

揮發(fā)性鹵代烴；培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)；營(yíng)養(yǎng)鹽；浮游植物；西太平洋

海洋是全球鹵素的主要儲(chǔ)庫,其中揮發(fā)性鹵代烴(VHCs)是海洋中鹵素的重要載體[1].海水中廣泛存在的三氯乙烯(C2HCl3)、四氯乙烯(C2Cl4)、一氯二溴甲烷(CHBr2Cl)和三溴甲烷(CHBr3)等VHCs能夠通過海-氣交換進(jìn)入大氣.在大氣中VHCs發(fā)生光化學(xué)降解,釋放出鹵素自由基,進(jìn)而催化破壞大氣平流層的臭氧,直接造成臭氧減少[2].據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,溴自由基對(duì)臭氧的破壞程度遠(yuǎn)大于氯,約為氯的50~100倍[2].研究發(fā)現(xiàn)CHBr3為平流層貢獻(xiàn)約(0.5~1.8)pptv溴自由基,占總溴代烴貢獻(xiàn)溴自由基的10%~35%左右(溴代烴能夠每年向平流層提供約5.0~5.2pptv的溴自由基)[3].同時(shí)大氣中VHCs參與多種大氣化學(xué)反應(yīng),改變著其他溫室氣體的大氣濃度.VHCs還與其他溫室氣體(如CO2、CH4、N2O)一樣,可以通過吸收紅外光輻射能而產(chǎn)生溫室效應(yīng),直接影響全球氣候[4].

海洋中VHCs的天然來源主要是海洋生物生產(chǎn)釋放.大型海藻(紅藻、褐藻和綠藻)[5]、浮游植物[6-11]、海草[12]、珊瑚和被囊動(dòng)物和細(xì)菌[13]釋放是海洋中VHCs重要的生物來源.現(xiàn)有研究表明,微藻(浮游植物)對(duì)海洋中VHCs的貢獻(xiàn)可能要高于大型海藻[14].文獻(xiàn)報(bào)道浮游植物能夠生產(chǎn)釋放多鹵代烴如三氯乙烯(C2HCl3)、四氯乙烯(C2Cl4)、一氯二溴甲烷(CHBr2Cl)、二溴甲烷(CH2Br2)和三溴甲烷(CHBr3)[7].VHCs被認(rèn)為是浮游生物次級(jí)代謝的產(chǎn)物,但浮游植物產(chǎn)生VHCs的機(jī)制仍不明確[7].有證據(jù)表明海藻產(chǎn)生的鹵過氧化酶(氯、溴和碘過氧化酶),通過催化X-離子先被H2O2氧化成次鹵酸(HOX),之后次鹵酸(HOX)分解出的X+再與浮游植物在光合作用過程中合成的溶解有機(jī)物反應(yīng),生成多種VHCs[15-16].

營(yíng)養(yǎng)鹽濃度會(huì)對(duì)浮游植物初級(jí)產(chǎn)物產(chǎn)生較大的影響,特別是在寡營(yíng)養(yǎng)的地區(qū)[17].通常認(rèn)為豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽能增加浮游植物的生物量,但這是否會(huì)導(dǎo)致其代謝過程的改變,特別是硝酸鹽與磷酸鹽的結(jié)構(gòu)與平衡的變化是否影響浮游植物產(chǎn)生釋放VHCs尚且不清楚.Smythe-Wright等[18]研究發(fā)現(xiàn),浮游植物優(yōu)勢(shì)種和浮游植物生物量顯著影響了VHCs濃度的變化,而且NO3--N,PO43--P和NH4+-N等環(huán)境參數(shù)主要通過影響藻類生長(zhǎng)而間接影響VHCs的含量.同時(shí),Smythe-Wright等[19]也通過大量實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),已經(jīng)證明了浮游植物釋放VHCs含量受周圍硝酸鹽條件變化的影響.隨著大氣中氮向開闊海洋輸入的增加,西太平洋海域及其它開闊大洋中VHCs的含量將產(chǎn)生怎樣動(dòng)態(tài)變化目前還沒有文獻(xiàn)報(bào)道.營(yíng)養(yǎng)鹽輸入量的增加能否對(duì)開闊大洋中浮游植物生產(chǎn)和釋放VHCs產(chǎn)生影響尚且不清楚?因此,本論文采集了西太平洋表層海水進(jìn)行船基連續(xù)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),選擇了4種較為典型VHCs(C2HCl3,C2Cl4,CHBr2Cl和CHBr3)作為研究對(duì)象,研究了不同營(yíng)養(yǎng)鹽濃度及比例對(duì)浮游植物生長(zhǎng)及其釋放4種VHCs含量動(dòng)態(tài)變化的影響,分析影響西太平洋水體中VHCs生產(chǎn)過程中的主要營(yíng)養(yǎng)元素,探究氮磷平衡對(duì)開闊大洋VHCs含量的影響,此研究有助于了解全球開闊大洋海域大氣中氮輸入引起的VHCs濃度變化的生物地球化學(xué)行為及其對(duì)大氣環(huán)境的影響.

1 材料和方法

1.1 船基圍隔培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

船基圍隔培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)于2018年10月9日~11月1日(共計(jì)23d)在“科學(xué)號(hào)”海洋綜合調(diào)查船上完成,由12L Niskin采水器(安裝于Seabird 911plus CTD上)采集E130-4站位(23°29.27’N, 129°59.88’E)表層海水(0~5m)進(jìn)行培養(yǎng).該采水站位的海水溫度和鹽度分別為27.4℃和34.5‰,營(yíng)養(yǎng)鹽濃度NO3--N為2.94μmol/L, PO43--P為0.08μmol/L, NO2--N為0.07μmol/L, NH4+-N為

表1 船基培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中營(yíng)養(yǎng)鹽初始濃度(μmol/L)

注:LOD為檢出限.

1.2 VHCs樣品的采集與分析

浮游植物的生長(zhǎng)周期通常為30d.VHCs通常會(huì)在浮游植物對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(培養(yǎng)周期的第10d左右)出現(xiàn)峰值[6-11].同時(shí)由于航次時(shí)間的限制,培養(yǎng)周期設(shè)置為23d.培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中VHCs樣品取樣為隔天1次,到藻的指數(shù)生長(zhǎng)期為每天取樣1次,采樣時(shí)間為上午09:00.用氣密性硬質(zhì)玻璃注射器取120mL水樣注入棕色細(xì)口瓶避光密封4℃冷藏儲(chǔ)存,6h內(nèi)測(cè)完.采集的樣品被轉(zhuǎn)移至吹掃-捕集裝置中的氣提室內(nèi),用流速為60mL/min高純氮?dú)獯祾?4min,同時(shí)用液氮(-176℃)冷阱捕集.捕集完畢后,用沸水加熱解吸4min,把待測(cè)物導(dǎo)入連接電子捕獲檢測(cè)器(ECD)的氣相色譜儀(Agilent 6890N)進(jìn)行分析測(cè)定.利用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析,方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.67%~ 3.21%.具體方法參照文獻(xiàn)[20].

1.3 營(yíng)養(yǎng)鹽的采集與分析

營(yíng)養(yǎng)鹽現(xiàn)場(chǎng)用GF/F玻璃纖維濾膜(使用前450℃灼燒5h)過濾后用聚乙烯瓶貯存,-20℃冷凍保存,帶回陸地實(shí)驗(yàn)室用營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀(Seal Analytical AA3)測(cè)定,具體測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[21].

1.4 葉綠素a(Chl-a)的采集與分析

Chl-樣品使用孔徑為0.7μm Whatman GF/F玻璃纖維濾膜(直徑47mm)過濾300mL海水樣品.過濾完成后,將過濾膜對(duì)折,并用鋁箔紙包好放入-20℃冷凍保存.回到陸地實(shí)驗(yàn)室后,Chl-的測(cè)定采用Parsons等[22]報(bào)道的熒光法測(cè)定,即在低溫避光環(huán)境下用10mL 90%的丙酮溶液萃取樣品濾膜24h左右,在4000r/min轉(zhuǎn)速下離心10min,取上清液使用F-4500熒光儀(激發(fā)波長(zhǎng)436nm,發(fā)射波長(zhǎng)670nm)進(jìn)行測(cè)定.利用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析,該方法的檢測(cè)限為0.01μg/L.

2 結(jié)果與討論

2.1 船基培養(yǎng)過程中環(huán)境參數(shù)的變化特征

2.1.1 營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的變化特征 船基培養(yǎng)過程中NO3--N、NH4+-N、PO43--P和NO2--N的含量變化曲線如圖1所示. M2和M4桶中的NO3--N濃度前9d消耗速率較快,隨后NO3--N消耗速率減緩.M3桶的NO3--N初始濃度最高, NO3--N的消耗速率最大(圖1a),因此額外增加NO3--N的量可以提高浮游植物對(duì)NO3--N的吸收速率.M5桶中NO3--N的消耗速率最小,這可能是因?yàn)镸5桶中加入的NH4+-N對(duì)NO3--N的吸收具有抑制作用,宋姣姣等[23]在營(yíng)養(yǎng)鹽和鐵對(duì)二甲亞砜含量動(dòng)態(tài)變化的影響圍隔實(shí)驗(yàn)中也觀測(cè)到類似的結(jié)果,這也與Dortch[24]的研究結(jié)果是一致的,即當(dāng)NH4+-N和NO3--N同時(shí)出現(xiàn)在介質(zhì)中時(shí), NH4+-N對(duì)NO3--N的吸收具有抑制作用.此外,相比于M5號(hào)桶內(nèi)的NH4+-N濃度在前7d持續(xù)降低,第9d幾乎消耗完全.其它培養(yǎng)桶內(nèi)NH4+-N無變化(圖1b).侯繼靈[25]在探究不同氮源和鐵對(duì)浮游植物生長(zhǎng)影響的圍隔實(shí)驗(yàn)研究中指出當(dāng)NH4+-N和NO3--N同時(shí)出現(xiàn)在介質(zhì)中時(shí),浮游植物優(yōu)先吸收NH4+-N.由此推測(cè)M5培養(yǎng)桶內(nèi)加入了一定量的NH4+-N,使得M5培養(yǎng)桶內(nèi)藻類優(yōu)先的快速繁殖及Chl-濃度的迅速提升,而NH4+-N濃度急劇下降.

M1(對(duì)照組); M2(N/P=16:1); M3(N/P=32:1); M4(N/P=25:1); M5(約有90%的氮以NH4+-N的形式存在)

5組培養(yǎng)桶內(nèi)磷酸鹽濃度變化趨勢(shì)一致,磷酸鹽濃度持續(xù)減少到第11d降到最低值,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),所有培養(yǎng)桶內(nèi)的磷酸鹽幾乎都被消耗盡; PO43--P初始濃度越高消耗速率越大(圖1d)所示,表明額外增加PO43--P的量可以提高浮游植物對(duì)PO43--P的吸收速率.高生泉等[26]在中國黃海圍隔實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果也證明了這點(diǎn).本次培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)并沒有額外加入亞硝酸鹽,由圖1(c)所示,各個(gè)培養(yǎng)桶中亞硝酸鹽的濃度變化無規(guī)律可循.

2.1.2 不同培養(yǎng)桶中浮游植物生物量(Chl-)的變化特征 Chl-是浮游植物生物量的重要指標(biāo),其濃度可代表浮游植物種群密度的大小.船基培養(yǎng)過程中浮游植物生物量的變化用Chl-的濃度變化描述.培養(yǎng)桶中Chl-含量變化曲線如圖2所示.從圖2看出,實(shí)驗(yàn)組(添加營(yíng)養(yǎng)鹽的培養(yǎng)桶)培養(yǎng)桶中Chl-的濃度均明顯大于對(duì)照組,表現(xiàn)為M3>M5>M2> M4>M1.實(shí)驗(yàn)組及對(duì)照組在第9d,第13d及第20d前后分別出現(xiàn)三次生物量峰值.其中對(duì)照培養(yǎng)桶M1Chl-的最大值出現(xiàn)在第7d;M2、M3及M5中Chl-的最大值都出現(xiàn)在第9d, M4中Chl-的最大值出現(xiàn)在第10d.此外,營(yíng)養(yǎng)鹽含量與結(jié)構(gòu)對(duì)培養(yǎng)桶中的生物量(Chl-)影響程度不同.表現(xiàn)為NO3--N添加量最多的培養(yǎng)體系Chl-水平最高,相比NO3--N, NH4+-N更有利于浮游植物吸收從而表現(xiàn)出較高的Chl-水平.

圖2 船基培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中Chl-a濃度(μg/L)的變化

2.2 營(yíng)養(yǎng)鹽含量對(duì)浮游植物釋放VHCs的影響

2.3 營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)對(duì)浮游植物釋放VHCs的影響

硝酸鹽加入量為M4(N/P為25:1)>M2(N/P為16:1),然而實(shí)驗(yàn)室結(jié)果發(fā)現(xiàn)M2和M4培養(yǎng)桶內(nèi)Chl-的水平表現(xiàn)為M2>M4(圖2),VHCs生產(chǎn)量表現(xiàn)為M2>M4培養(yǎng)桶(圖5).這些結(jié)果表明VHCs的釋放量受營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的影響.這一結(jié)論與Smythe- Wright等[18]的報(bào)道一致.推測(cè)營(yíng)養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)可以影響浮游植物的生長(zhǎng),符合Redfield比值營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)有助于浮游植物生長(zhǎng)[39],從而促進(jìn)M2培養(yǎng)桶內(nèi)釋放更多的VHCs[18].同時(shí)M2M3的CHBr3和CHBr2Cl的釋放累積量,且整個(gè)船基培養(yǎng)過程中,Redfeild比值為16:1的M2培養(yǎng)桶CHBr2Cl和CHBr3釋放累積量明顯大于其它培養(yǎng)桶(圖5),這表明營(yíng)養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)對(duì)CHBr3和CHBr2Cl的釋放量的影響更大.但我們發(fā)現(xiàn)Chl-水平M3>M2,同時(shí)由表2可以看出CHBr2Cl和CHBr3的濃度與Chl-的濃度并沒有很好的相關(guān)性,研究者在探究微藻生產(chǎn)釋放VHCs時(shí)發(fā)現(xiàn),不同藻類生產(chǎn)釋放VHCs的速率與含量不同,且同種藻類生產(chǎn)釋放不同種類VHCs的量也有一定的差異[8,18].此外,營(yíng)養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)與含量對(duì)浮游植物的促進(jìn)作用也有所不同,Chl-并不能指代特定的浮游植物物種,且每個(gè)浮游植物物種所含Chl-的含量也有一定的差異,因此線性相關(guān)關(guān)系可以通過共存的非溴代烷烴產(chǎn)生物種或水中存在的每個(gè)物種之間的溴代烷烴生產(chǎn)能力差異來改變[3].同時(shí)表現(xiàn)出同一條件下不同種類VHCs釋放量的差異以及與Chl-對(duì)應(yīng)的不同.相關(guān)學(xué)者的近?，F(xiàn)場(chǎng)圍隔實(shí)驗(yàn)結(jié)果和室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,在富營(yíng)養(yǎng)的條件下硅藻能夠快速生長(zhǎng)并占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位.隨著時(shí)間增加,當(dāng)硅藻的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)減弱,數(shù)量下降時(shí),甲藻和其它鞭毛藻增加,并取代了硅藻占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位[40].由實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)C2Cl4,CHBr2Cl和CHBr3的釋放量存在3個(gè)明顯的峰值,且3個(gè)峰值釋放VHCs量的優(yōu)勢(shì)培養(yǎng)桶不同,同時(shí)由圖2發(fā)現(xiàn)M2-M5培養(yǎng)桶中的Chl-也存在3個(gè)峰值,推測(cè)可能是由于營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)浮游植種群結(jié)構(gòu)有一定的影響,不同形式的氮鹽與不同的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的影響不同,使得浮游植物的數(shù)量及種群結(jié)構(gòu)在不同營(yíng)養(yǎng)鹽環(huán)境中有所不同,同時(shí)隨著培養(yǎng)時(shí)間營(yíng)養(yǎng)鹽被消耗也可能存在是藻種替換[41],從而影響其釋放VHCs.但開闊大洋中和近海的浮游植物的群落結(jié)構(gòu)變化是否具有一致性還需要進(jìn)一步探討.另外,營(yíng)養(yǎng)鹽增加后也可以刺激微生物生長(zhǎng)[42],因此推測(cè)微生物生長(zhǎng)也可能促進(jìn)CHBr3和CHBr2Cl產(chǎn)生和釋放,但相關(guān)研究者在微藻培養(yǎng)過程中加入抗生素降低細(xì)菌活性比有細(xì)菌存在時(shí),硅藻培養(yǎng)物中的VHCs產(chǎn)量更高[29].這一結(jié)果表明微生物生長(zhǎng)對(duì)促進(jìn)VHCs產(chǎn)生和釋放可能發(fā)揮了很小的作用.但具體微生物在培養(yǎng)體系中的變化及對(duì)CHBr3和CHBr2Cl產(chǎn)生的影響需要進(jìn)一步探討.

■: M1(對(duì)照組);●: M2(N/P=16:1);▲: M3(N/P=32:1);★: M4(N/P=25:1);○: M5(約有90%的氮以NH4+-N的形式存在)

2.4 營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入對(duì)開闊大洋海洋大氣環(huán)境的影響

Duce等[43]提出由于人為活動(dòng)和氣候變化,2003年至2030年大氣中氮向開闊海洋的輸入可能增加四倍,雖然大氣中氮沉積增加對(duì)開闊海洋表層水氮濃度的總體影響很低,估計(jì)最大值為~45nm[44],但最重要的影響將是氮磷平衡的變化,特別是在沒有明顯大氣磷酸鹽沉積的情況下.海水氮磷平衡將影響浮游植物的生長(zhǎng)及開闊大洋生產(chǎn)釋放VHCs的量[18],進(jìn)而可能影響全球大氣環(huán)境.由上文,我們發(fā)現(xiàn)添加營(yíng)養(yǎng)鹽(以M3培養(yǎng)桶為例)比不添加營(yíng)養(yǎng)鹽的培養(yǎng)桶(M1培養(yǎng)桶)中的C2HCl3,C2Cl4, CHBr2Cl和CHBr3釋放量分別大約增加了6,5,3和6.5倍.這說明營(yíng)養(yǎng)鹽輸入可能會(huì)影響西太平洋海域乃至整個(gè)開闊大洋中海水對(duì)海洋大氣中VHCs的貢獻(xiàn),進(jìn)而加大對(duì)臭氧層的破壞.同時(shí)我們也從以上研究發(fā)現(xiàn)海水中氮磷平衡能夠影響VHCs的釋放量.但大氣中氮向開闊大洋輸入的增加,對(duì)海洋大氣環(huán)境產(chǎn)生的影響需要我們進(jìn)一步探討.

圖5 船基培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中C2HCl3,C2Cl4,CHBr2Cl和CHBr3累積濃度(pmol/L)的對(duì)比

表2 船基培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中VHCs和Chl-a濃度的相關(guān)性

注:*.在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);**.在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān).

3 結(jié)論

3.1 船基培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)體系的營(yíng)養(yǎng)鹽消耗速率隨著營(yíng)養(yǎng)鹽濃度降低而降低,額外增加營(yíng)養(yǎng)鹽的量可以提高浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收速率.此外,當(dāng)NH4+-N和NO3--N同時(shí)出現(xiàn)在介質(zhì)中時(shí), NH4+-N對(duì)NO3--N的吸收具有抑制作用.營(yíng)養(yǎng)鹽含量與結(jié)構(gòu)對(duì)培養(yǎng)桶中的生物量(Chl-)影響程度不同.表現(xiàn)為NO3--N添加量最多的培養(yǎng)體系Chl-水平最高,說明高濃度氮更有利于浮游植物的生長(zhǎng);相比NO3--N,較少NH4+-N添加就能造成的培養(yǎng)體系Chl-水平同種程度的增高,這說明NH4+-N可能更利于浮游植物吸收.

3.2 營(yíng)養(yǎng)鹽的含量主要通過影響浮游植物生長(zhǎng)而間接影響其生產(chǎn)釋放VHCs,主要表現(xiàn)為營(yíng)養(yǎng)鹽加入明顯促進(jìn)秋季西太平洋水體中浮游植物的生長(zhǎng),進(jìn)而對(duì)4種VHCs的產(chǎn)生具有明顯的促進(jìn)作用.高濃度NO3--N更有利于C2HCl3和C2Cl4的釋放.

3.3 營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)對(duì)藻類釋放不同種類VHCs的影響程度不同, N/P比符合Redfield比值更有利于CHBr2Cl和CHBr3的釋放.此外,相比NO3--N,添加NH4+-N更有利于VHCs的產(chǎn)生.總體上培養(yǎng)體系中不同的營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)及濃度對(duì)不同種類浮游植物生長(zhǎng)及其釋放VHCs量的促進(jìn)程度不同.

3.4 船基培養(yǎng)結(jié)果顯示,海水中VHCs和Chl-的變化趨勢(shì)基本相似,均出現(xiàn)3次峰值,且時(shí)間上略微滯后,進(jìn)一步表明VHCs來源于浮游植物的生成釋放.VHCs的產(chǎn)生量受營(yíng)養(yǎng)鹽的含量與結(jié)構(gòu)影響較為顯著,由此初步推測(cè)隨著大氣中氮向開闊海洋輸入的增加,營(yíng)養(yǎng)鹽輸入會(huì)影響西太平洋海域乃至整個(gè)開闊大洋中海水對(duì)海洋大氣中VHCs的貢獻(xiàn),進(jìn)而加大對(duì)臭氧層的破壞.

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Variation of volatile halocarbon concentrations in the incubation experiments with the addition of nutrients in the western Pacific Ocean.

LIU Shan-shan1, YANG Gui-peng1,2, GAO Xu-xu1, WEI Ying1, HE Zhen1*

(1.Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China；2.Laboratory for Marine Ecology and Environmental Science, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 2696071, China)., 2019,39(10)：4313~4320

Ship-based incubation experiments with the addition of nutrients were conducted with surface seawater of the western Pacific Ocean from October 9thto November 1th, 2018 to study the impact of the addition of nutrients on phytoplankton biomass and the production of volatile halocarbons (VHCs) by marine phytoplankton. The results showed that the addition of nutrients promoted the increase in the concentration of chlorophyll(Chl-) and the emissions of trichloroethane (C2HCl3), tetrachloroethylene (C2Cl4), chlorodibromomethane (CHBr2Cl) and bromoform (CHBr3) by phytoplankton, and the extent of promotion was closely related to the concentrations and ratios of nutrient addition. The maximum Chl-,C2HCl3, and C2Cl4concentrations occurred in the highest concentration of NO3--N. The ratio of N/P in accordance with the Redfield ratio could significantly increase CHBr2Cl and CHBr3concentrations. In addition, the release of four kind of VHCs with added NH4+-N were higher than that of added NO3--N.

volatile halocarbons；incubation experiments；nutrient；phytoplankton；western Pacific Ocean

X55

A

1000-6923(2019)10-4313-08

劉珊珊(1995-),女,山東濱州人,中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院碩士研究生,主要從事海洋界面化學(xué)研究.

2019-03-28

國家自然科學(xué)基金(41506088);國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFA0601304);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(201762030)海洋國家實(shí)驗(yàn)室“鰲山人才”卓越科學(xué)家計(jì)劃項(xiàng)目(2015ASTP-OS12)資助

* 責(zé)任作者, 副教授, zhenhe@ouc.edu.cn