滸苔綠潮暴發(fā)期間海水溶解有機(jī)碳的生物可利用性及其碳匯作用

馮秀婷 ,李佳怡,吳旺池,李鴻妹,張永雨,石曉勇,5*,湯坤賢

(1.中國(guó)海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,山東 青島 266100;2.中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所,山東 青島 266101;3.福建省海洋生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361005;4.青島科技大學(xué)海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院,山東 青島 266042;5.國(guó)家海洋局海洋減災(zāi)中心,北京 100194;6.自然資源部海洋生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361005;7.自然資源部第三海洋研究所,福建 廈門 361005)

海洋中的DOC通常擁有復(fù)雜的組分,由于不同組分的生物可利用性不同,使得其在海洋中的周轉(zhuǎn)時(shí)間也不盡相同。DOC的生物可利用性通常通過(guò)微生物降解實(shí)驗(yàn)確定,其中活性DOC(LDOC)的生物可利用性很高,可在數(shù)小時(shí)至數(shù)天內(nèi)被微生物快速利用或轉(zhuǎn)化,難以在海洋中積累;半活性DOC(SLDOC)的生物可利用性次于LDOC,其周轉(zhuǎn)時(shí)間為數(shù)周至數(shù)月;惰性DOC(RDOC)則擁有強(qiáng)的抗降解能力,難以被微生物利用或轉(zhuǎn)化,可在海洋中儲(chǔ)存幾年至幾十年,甚至上千年[1]。RDOC已被證實(shí)是海洋中最大的DOC儲(chǔ)庫(kù),其碳儲(chǔ)量約為630 Pg,占海洋總有機(jī)碳庫(kù)的90%～95%[2],其能夠?qū)⑻家匀芙鈶B(tài)形式長(zhǎng)期儲(chǔ)存在海水中,是海洋碳匯的重要組成部分[3]。以往的研究發(fā)現(xiàn)大型海藻通過(guò)光合作用可產(chǎn)生大量LDOC[4],而海洋微型生物碳泵(microbial carbon pump)理論指出部分LDOC被微生物利用后可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為RDOC[3,5-7]。

海洋溶解有機(jī)物中能夠吸收紫外線和可見光輻射并發(fā)出熒光的部分被稱為熒光溶解有機(jī)物(FDOM),通常作為DOC組分的重要表征之一[8-9]。近年來(lái),三維熒光光譜結(jié)合平行因子分析技術(shù)(EEMs-PARAFAC)被廣泛用于FDOM的成分分析[10-12]。根據(jù)其激發(fā)和發(fā)射的波長(zhǎng)特征(Ex/Em),FDOM通常被分為類蛋白和類腐殖質(zhì)兩大類,類蛋白組分由于活性較高,在海洋中的周轉(zhuǎn)時(shí)間較短,常被作為L(zhǎng)DOC的主要表征組分;而類腐殖質(zhì)組分的穩(wěn)定性較高,通常不易被微生物利用或轉(zhuǎn)化,被用于表征RDOC的存在[6,13-16]。

2007—2021年,滸苔(Ulvaprolifera)綠潮在我國(guó)南黃海連續(xù)15年暴發(fā),其最大覆蓋面積可達(dá)6.1×104km2,占黃海總面積的近1/10[17-18]。滸苔作為主要肇事藻種,是一種機(jī)會(huì)主義大型海藻,擁有很高的初級(jí)生產(chǎn)力,可通過(guò)光合作用吸收CO2,同時(shí)以溶解有機(jī)碳(DOC)等形式向周圍水體釋放大量的有機(jī)物質(zhì)。滸苔的DOC釋放速率非常高,滸苔釋放碳的速率約73.8 μmol/(g·h)(干重),這主要?dú)w因于其藻體自身快速的碳周轉(zhuǎn)率和較高的表面積/體積比[19]。以往的調(diào)查發(fā)現(xiàn),滸苔綠潮暴發(fā)海水的DOC濃度顯著高于正常海水,高出約1.2倍[20]。然而,滸苔綠潮貢獻(xiàn)的這些DOC能否長(zhǎng)久儲(chǔ)存在于海洋中主要取決于DOC的生物可利用性,只有那些不容易被微生物利用的惰性DOC(RDOC)可長(zhǎng)期存留在海洋中,貢獻(xiàn)于近海碳庫(kù)[21-22]。

滸苔綠潮暴發(fā)貢獻(xiàn)的大量DOC的生物可利用性對(duì)DOC在海洋中的周轉(zhuǎn)時(shí)間及最終命運(yùn)至關(guān)重要,然而目前尚無(wú)關(guān)于綠潮暴發(fā)海水中DOC的生物可利用性的報(bào)道,滸苔綠潮暴發(fā)對(duì)近海碳庫(kù)的影響機(jī)制也不清晰。因此,本研究選擇滸苔綠潮大規(guī)模暴發(fā)時(shí)期(2019年6月),在滸苔暴發(fā)站位富集DOC進(jìn)行長(zhǎng)期(300 d)的微生物降解實(shí)驗(yàn),并選擇無(wú)滸苔站位作為對(duì)照,期望通過(guò)DOC濃度和FDOM熒光組分的動(dòng)態(tài)變化特征反映滸苔綠潮暴發(fā)對(duì)DOC生物可利用性以及近海RDOC儲(chǔ)庫(kù)的潛在影響。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與預(yù)處理

于2019年夏季(6月10日—20日)滸苔綠潮大規(guī)模暴發(fā)時(shí)期搭載“科學(xué)三號(hào)”科考船進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣,根據(jù)滸苔綠潮暴發(fā)實(shí)況,在滸苔暴發(fā)海區(qū)選取3個(gè)大量滸苔覆蓋站位(A、B、C)各采集30 L表層海水(圖1),并選取距離較遠(yuǎn)的無(wú)滸苔海區(qū)(D、E、F)作為對(duì)照,每個(gè)站位同樣采集30 L表層海水。并用CTD剖面儀(Seabird 911 Plus)對(duì)所有站位的溫度、鹽度和葉綠素濃度(Chl a)等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)采用固相萃取方法富集海水中的DOC,具體而言,首先將海水過(guò)濾20 μm篩絹,再過(guò)濾0.7 μm GF/F濾膜(450 ℃預(yù)灼燒,5 h),收集濾液,使用6 mol/L H2SO4(ACS,Fisher Scientific)將海水酸化至pH=2.5,之后使用C18固相萃取柱(HF Mega BE-C18,10 mg,60 mL,Agilent)對(duì)DOC進(jìn)行富集。富集后的DOC用甲醇洗脫,N2吹干,重復(fù)溶解于50 ml滅菌人工海水(115 ℃,30 min)中用于后續(xù)的微生物降解實(shí)驗(yàn)。C18固相萃取方法的DOC回收率一般為29%～30%[23],本研究的DOC回收率為27.3%±1.0%。這主要是由于固相萃取方法主要依賴于非極性固定相和疏水相交互作用優(yōu)先選擇海水中的中性和非極性分子,從而導(dǎo)致部分極性分子缺失[24-25]。因此,固相萃取富集的DOC中通常富含惰性組分(例如類腐殖質(zhì)組分)[23,26-27]。然而,由于DOC生物可利用性測(cè)定實(shí)驗(yàn)通常依托于微生物的長(zhǎng)期降解過(guò)程[5],原位海水中的DOC濃度不足以進(jìn)行長(zhǎng)期降解,因此通過(guò)固相萃取方法富集海水DOC是目前較為通用的方法[23]。

圖1 2019年滸苔綠潮暴發(fā)時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查站位Fig.1 Sampling stations during Ulva prolifera green tide in 2019A、B、C為大量滸苔覆蓋站位,D、E、F為無(wú)滸苔站位。

在富集DOC的同時(shí),分別在上述站位再采集30 L海水進(jìn)行微生物富集。首先將海水預(yù)過(guò)濾20 μm篩絹去除海水中的大顆粒物質(zhì),再過(guò)濾3.0 μm 濾膜(PC,Millipore)除去大部分浮游生物,最后過(guò)濾0.2 μm 濾膜(PC,Millipore),濾膜上截留的即是大部分海洋微生物[28]。將0.2 μm濾膜置于滅菌離心管中并加入滅菌人工海水(115 ℃,30 min),旋渦震蕩10 min后取出濾膜,離心管中洗脫液即為微生物富集液。

1.2 長(zhǎng)期DOC微生物降解實(shí)驗(yàn)

為了探究滸苔綠潮暴發(fā)海水DOC的生物可利用性,將大量滸苔覆蓋站位富集的DOC與微生物混合,在室溫、黑暗條件下進(jìn)行長(zhǎng)期(300 d)的微生物降解實(shí)驗(yàn)。具體而言,將分別含有富集DOC和微生物的人工海水按1∶1混合(體積比),并繼續(xù)加入人工海水使最終體積為2.5 L[29],添加氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽(終濃度NaNO3為48.5 μmol/L,KH2PO4為3.0 μmol/L)。同時(shí),以無(wú)滸苔站位采集樣品作為對(duì)照組,相同滸苔暴發(fā)狀況的站位作為平行樣。降解過(guò)程中,分別于第0、1、2、3、5、10、20、30、60、100、170、230、300天采集樣品,取樣參數(shù)包括DOC濃度、FDOM熒光組分和微生物豐度。其中,DOC樣品使用0.7 μm GF/F濾膜(450 ℃預(yù)灼燒,5 h)過(guò)濾,濾液轉(zhuǎn)移至40 ml棕色玻璃瓶中,于-20 ℃保存。FDOM樣品使用GF/F濾膜過(guò)濾后進(jìn)一步使用0.2 μm一次性聚醚砜針頭濾器過(guò)濾,濾液儲(chǔ)存在20 mL棕色玻璃瓶中,于-20℃保存。微生物豐度(micobial abundance,MA)樣品取1.8 ml海水加入滅菌凍存管(115 ℃,30 min)中,并加入18 μL 50%戊二醛,室溫黑暗條件下固定20 min,使用液氮速凍后于-80℃保存。所有樣品均在取樣后兩周內(nèi)完成測(cè)定。此外,降解體系的溶解氧(DO)使用熒光光纖氧氣測(cè)量?jī)x(FireSting O2,Pyro Science)測(cè)定,pH使用便攜式多參數(shù)分析儀(雷磁,DZB-718-B)測(cè)定。

1.3 樣品測(cè)定及分析

DOC濃度：使用總有機(jī)碳分析儀(Shimadzu,TOC-L CPH)利用高溫催化氧化紅外分析法進(jìn)行DOC測(cè)定[13]。標(biāo)準(zhǔn)溶液使用鄰苯二甲酸氫鉀(KHP),樣品空白使用Milli-Q水,每5個(gè)DOC樣品插入1個(gè)空白樣品。測(cè)定時(shí),首先將DOC樣品常溫避光解凍,再使用6 mol/L HCl酸化樣品至pH=2,每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次,精密度為±3%。

FDOM熒光組分及強(qiáng)度：采用三維熒光光譜結(jié)合平行因子分析技術(shù)(EEMs-PARAFAC)對(duì)FDOM主要組分進(jìn)行分析。使用熒光分光光度計(jì)(Hitachi F-4600)測(cè)定FDOM樣品的激發(fā)-發(fā)射矩陣(EEMs),激發(fā)波長(zhǎng)(Ex)范圍為200～480 nm,發(fā)射波長(zhǎng)(Em)范圍為250～650 nm,步長(zhǎng)為5 nm,掃描速度為1 200 nm/min,掃描信號(hào)的積分時(shí)間為0.05 s。采用Delaunay三角形內(nèi)插值法去除瑞利散射和拉曼散射對(duì)熒光信號(hào)的干擾[30]。為了統(tǒng)一單位,測(cè)定1 μg/L硫酸奎寧溶液在Ex=350 nm,Em=450 nm處的熒光值(1 QSU),對(duì)所有樣品進(jìn)行歸一化處理[31]。使用Matlab R2016b軟件和DOM Fluor工具箱通過(guò)PARAFAC對(duì)EEMs數(shù)據(jù)進(jìn)行熒光組分解析。

微生物豐度：使用流式細(xì)胞儀(BD FACS Aria II)對(duì)微生物豐度進(jìn)行測(cè)定[32]。向990 μL樣品中加入10 μL無(wú)菌100×SYBR GREEN I核酸染料[33],黑暗避光染色15 min,加入標(biāo)準(zhǔn)熒光小球作為內(nèi)參進(jìn)行測(cè)定。

1.4 DOC降解速率常數(shù)計(jì)算

在DOC降解過(guò)程中,利用一階動(dòng)力學(xué)衰減模型對(duì)DOC濃度和降解時(shí)間進(jìn)行擬合：

Ct=C0·e-k·t

(1)

式(1)中：C0和Ct分別為第0天和第t天的DOC濃度,t為降解時(shí)間,k為降解速率常數(shù)(d-1),k值越大,表示DOC的降解速率越快[34]。k的倒數(shù)為DOC的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

為了探究大量滸苔覆蓋站位和無(wú)滸苔站位DOC的生物可利用性差異,使用Sigmaplot 14軟件對(duì)不同組的DOC濃度和FDOM熒光組分進(jìn)行單因素方差分析,顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果

2.1 長(zhǎng)期降解過(guò)程中DOC濃度及微生物豐度的動(dòng)態(tài)變化特征

在滸苔綠潮大規(guī)模暴發(fā)時(shí)期,大量滸苔覆蓋站位和無(wú)滸苔站位表層海水的DOC濃度分別平均為156±12 μmol/L和128±19 μmol/L。并且,溫度分別為21.0±0.5 ℃和20.0±0.9 ℃,鹽度分別為32.0±0.3和31.0±0.8,Chl a濃度分別為0.7±0.1 mg/m3和2.0±1.2 mg/m3?？梢?大量滸苔覆蓋站位的DOC濃度明顯高于無(wú)滸苔站位,而Chl a濃度明顯低于無(wú)滸苔站位。這暗示了滸苔的暴發(fā)在一定程度上抑制了海水中浮游藻類的生長(zhǎng),滸苔站位的高DOC可能大部分來(lái)自于滸苔生長(zhǎng)向海水中的釋放。

在DOC降解實(shí)驗(yàn)中,為了反映DOC的生物可利用性,我們將DOC廣泛地分為活性DOC(LDOC)和惰性DOC(RDOC)。其中LDOC被定義為在降解過(guò)程中呈現(xiàn)快速下降特征,容易被微生物利用或轉(zhuǎn)化的DOC;而RDOC被定義為在降解過(guò)程中表現(xiàn)出強(qiáng)抗降解能力,在系統(tǒng)中可長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的DOC。根據(jù)DOC的動(dòng)態(tài)變化特征,我們發(fā)現(xiàn)DOC降解主要發(fā)生在前60 d,這期間滸苔站位和無(wú)滸苔站位富集的DOC濃度均呈現(xiàn)快速下降[圖2(a)],大量滸苔組DOC從503±13 μmol/L下降至231±8 μmol/L,無(wú)滸苔組DOC從443±3 μmol/L下降至165±11 μmol/L。與此同時(shí),微生物豐度則迅速增加[圖2(b)]。因此,這些被快速消耗的DOC被看作是容易被微生物利用的LDOC,微生物則通過(guò)利用這些LDOC從而快速增長(zhǎng)至最高豐度。此后,DOC濃度在60～300 d內(nèi)保持穩(wěn)定,這些剩余DOC被看作是對(duì)微生物降解具有強(qiáng)抵抗力的RDOC。由于這一階段LDOC被耗盡,微生物豐度呈現(xiàn)持續(xù)下降并逐漸趨于穩(wěn)定的特征。同時(shí),利用一階動(dòng)力學(xué)衰減模型對(duì)60 d內(nèi)被消耗的LDOC進(jìn)行擬合,得到大量滸苔組LDOC的降解速率常數(shù)k=0.016 8 d-1,無(wú)滸苔組的降解速率常數(shù)k=0.019 0 d-1?？梢?對(duì)比無(wú)滸苔組,大量滸苔組的DOC降解速率稍慢。300 d后,通過(guò)計(jì)算得到,大量滸苔站位富集的DOC中約46%為RDOC(230/503),而無(wú)滸苔組的RDOC比例則顯著降低(P<0.05),為36%(159/443)。由于RDOC可長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定,因此RDOC的周轉(zhuǎn)時(shí)間無(wú)法通過(guò)衰減模型計(jì)算獲得[5],但降解體系的RDOC可在長(zhǎng)達(dá)240 d內(nèi)保持穩(wěn)定,推測(cè)其在海洋中的周轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。

圖2 長(zhǎng)期降解過(guò)程中DOC濃度和微生物豐度的動(dòng)態(tài)變化特征Fig.2 Dynamic changes of DOC and microbial abundance during long-term degradation process

2.2 長(zhǎng)期降解過(guò)程中FDOM組分的動(dòng)態(tài)變化特征

根據(jù)EEMs-PARAFAC分析方法,DOC降解過(guò)程中的FDOM主要包含3種熒光組分。其中,C1和C3為類蛋白組分,C2為類腐殖質(zhì)組分(表1)。在大量滸苔組,與DOC的動(dòng)態(tài)變化類似,FDOM熒光組分的變化特征也主要集中在前60 d,但類蛋白組分和類腐殖質(zhì)組分呈現(xiàn)完全相反的變化趨勢(shì)[圖3(a)]。兩種類蛋白組分(C1和C3)的熒光強(qiáng)度在降解過(guò)程中呈現(xiàn)持續(xù)下降,表明它們是極易被微生物利用的活性組分,隨著降解的進(jìn)行被快速消耗或轉(zhuǎn)化。相反,類腐殖質(zhì)組分(C2)的熒光強(qiáng)度則隨著降解的進(jìn)行持續(xù)增加,表明它是新產(chǎn)生的RDOC組分,具有強(qiáng)抗降解能力。60 d后,當(dāng)LDOC組分被耗盡,體系中的FDOM以惰性組分為主,惰性的類腐殖質(zhì)組分可在60～300 d內(nèi)保持穩(wěn)定,進(jìn)一步證明了體系中剩余的DOC為RDOC。并且,類蛋白組分的逐漸消耗和類腐殖質(zhì)組分的積累也暗示了體系中的RDOC中除了來(lái)自原位海水富集的惰性DOC組分外,還有一部分來(lái)自于微生物對(duì)活性組分的轉(zhuǎn)化。在對(duì)照組中,無(wú)滸苔站位的3種FDOM熒光組分也呈現(xiàn)類似的變化特征,然而類腐殖質(zhì)組分積累的熒光強(qiáng)度明顯小于大量滸苔組的[圖3(b)],進(jìn)一步證明了滸苔暴發(fā)使海水中含有更多的RDOC。

表1 根據(jù)EEMs-PARAFAC方法解析得到的長(zhǎng)期降解過(guò)程中熒光溶解有機(jī)物的主要熒光組分特征Tab.1 Characteristics of the main components of FDOM identified by EEMs-PARAFAC method

圖3 長(zhǎng)期降解過(guò)程中FDOM熒光組分的動(dòng)態(tài)變化特征Fig.3 Dynamic changes of FDOM components during long-term degradation process

2.3 長(zhǎng)期降解過(guò)程中DO及pH的動(dòng)態(tài)變化特征

在長(zhǎng)期降解過(guò)程中,溶液中的pH和DO也呈現(xiàn)出階段性的變化(圖4)。在0～60 d內(nèi),隨著LDOC被快速利用,微生物豐度顯著增加,劇烈的微生物呼吸作用導(dǎo)致溶液的DO快速下降,pH值劇烈波動(dòng),呈現(xiàn)先快速降低后小幅增加的特征。60 d以后,系統(tǒng)中的LDOC被耗盡,剩余的DOC變得越來(lái)越惰性,導(dǎo)致微生物活性逐漸下降,DO和pH也逐漸趨于穩(wěn)定。在降解后期,降解體系穩(wěn)定的DO和pH間接反映了剩余RDOC的穩(wěn)定性。

圖4 長(zhǎng)期降解過(guò)程中DO和pH的動(dòng)態(tài)變化特征Fig.4 Dynamic changes of DO and pH during long-term degradation process

3 討論

近15年來(lái)我國(guó)南黃海暴發(fā)的滸苔綠潮是世界最大規(guī)模的藻華災(zāi)害之一,目前關(guān)于滸苔綠潮的起源、生消特征及給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面危害已有大量的報(bào)道[42-44],然而關(guān)于滸苔綠潮暴發(fā)對(duì)海洋碳儲(chǔ)庫(kù)的影響卻極少關(guān)注。當(dāng)前,在全球氣候變化的嚴(yán)峻形勢(shì)下,探索滸苔綠潮暴發(fā)對(duì)近海碳循環(huán)的深遠(yuǎn)影響至關(guān)重要[13]。RDOC由于在海洋中擁有極高的惰性、不容易被微生物轉(zhuǎn)化及利用,在海洋中的周轉(zhuǎn)時(shí)間可達(dá)上千年,被看作是可貢獻(xiàn)于海洋溶解態(tài)碳匯的重要碳組分[1,21]。本研究通過(guò)探究滸苔綠潮暴發(fā)海水和無(wú)滸苔海水富集DOC的生物可利用性,發(fā)現(xiàn)滸苔暴發(fā)海水中的RDOC比例明顯高于非滸苔站位(46%vs36%),暗示了滸苔綠潮暴發(fā)在一定程度上可增加近海的RDOC儲(chǔ)庫(kù),貢獻(xiàn)于溶解態(tài)碳匯。

在近海生態(tài)系統(tǒng)中,大型海藻是初級(jí)生產(chǎn)力的重要貢獻(xiàn)者。據(jù)統(tǒng)計(jì)大型海藻的年凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)高達(dá)91～522 g/m2,占全球初級(jí)生產(chǎn)的5%～10%[19,45]。并且,大型海藻在生長(zhǎng)過(guò)程中,可將其初級(jí)生產(chǎn)力的18%～62%以DOC的形式釋放到海水中[46],因此,這些藻源DOC的生物可利用性直接決定了其在海洋中的存留時(shí)間和對(duì)碳儲(chǔ)庫(kù)的貢獻(xiàn)。目前,海洋DOC的生物可利用性一般通過(guò)特定條件下的生物降解實(shí)驗(yàn)測(cè)定,根據(jù)其周轉(zhuǎn)時(shí)間不同常分為不同的組分[47-48]。本研究通過(guò)長(zhǎng)期的微生物降解實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)滸苔綠潮暴發(fā)海水的DOC一半以上為L(zhǎng)DOC(圖2),它們?cè)谖⑸锏淖饔孟卤豢焖倮?并且有一部分被轉(zhuǎn)化為RDOC。隨著微生物的利用,FDOM中類蛋白組分逐漸下降、類腐殖質(zhì)組分逐漸積累(圖3),進(jìn)一步證明了LDOC向RDOC的轉(zhuǎn)化。根據(jù)海洋微型生物碳泵理論,微生物是RDOC來(lái)源中最重要的貢獻(xiàn)者,大約有5%～7%的RDOC來(lái)自于微生物對(duì)LDOC的轉(zhuǎn)化[11.49]?？梢?滸苔暴發(fā)海水富集后的RDOC組分,和微生物利用LDOC后轉(zhuǎn)化生成的RDOC組分,共同構(gòu)成了降解體系最終的RDOC,這些RDOC占滸苔暴發(fā)海水富集DOC的46%。

大型海藻一般包含綠藻、褐藻和紅藻,其中綠藻的DOC釋放速率[0～266 μmol/(g·h),干重]遠(yuǎn)高于褐藻[0～90 μmol/(g·h),干重]和紅藻[0～41 μmol/(g·h),干重][50]。滸苔作為一種綠藻藻種,可通過(guò)光合作用將空氣中的CO2轉(zhuǎn)化為初級(jí)生產(chǎn)力,然后以DOC的形式釋放到海水中。本研究調(diào)查的滸苔綠潮爆發(fā)站位DOC濃度為156±12 μmol/L,比非滸苔爆發(fā)站位DOC高約18%。這與以往的調(diào)查結(jié)果類似,2017年針對(duì)滸苔綠潮爆發(fā)的研究指出,滸苔綠潮爆發(fā)海水的DOC濃度(平均值約89 μmol/L)顯著高于非滸苔海區(qū),大約高1.2倍[20]。本研究通過(guò)長(zhǎng)期的DOC降解實(shí)驗(yàn)表明,滸苔綠潮海水中的DOC近一半(46%)為RDOC。因此,滸苔綠潮暴發(fā)除了顯著增加海水中的DOC濃度,還可在一定程度上貢獻(xiàn)于近海的RDOC庫(kù)積累。然而,本研究是在通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬條件下獲得,忽略了海流、溫度變化、光化學(xué)分解等因素的影響。并且,C18固相萃取的方法優(yōu)先萃取海洋中的極性分子,導(dǎo)致部分非極性分子缺失。因此,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)狀況有一定的差別,后續(xù)需要更多的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及圍隔實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)DOC的長(zhǎng)期微生物降解實(shí)驗(yàn),探究了滸苔綠潮暴發(fā)海水DOC的生物可利用性,證明了滸苔綠潮暴發(fā)在一定程度上可貢獻(xiàn)于近海RDOC儲(chǔ)庫(kù)的積累。主要結(jié)論為：

(1)經(jīng)過(guò)微生物對(duì)DOC的長(zhǎng)期降解,大量滸苔覆蓋海水的RDOC比例(46%)明顯高于無(wú)滸苔海水,證明了滸苔綠潮暴發(fā)可增加海水的RDOC含量。

(2)通過(guò)解析DOC的長(zhǎng)期微生物降解過(guò)程中FDOM的熒光組分變化,發(fā)現(xiàn)部分LDOC可在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為RDOC,證明了微生物在RDOC產(chǎn)生中扮演著重要角色。