胶州湾海水甲烷氧化速率的水平与垂直变化初步研究.pdf

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1、第46卷第6期2016年6月中国海洋大学学报PERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINA46(6)：090～099June，2016胶州湾海水甲烷氧化速率的水平与垂直变化初步研究+赵慧敏1’2，丁海兵2’3“，吕丽娜1’2，杨桂朋1’2”，刘昌岭4，贺行良4(1．中国海洋大学化学化工学院，山东青岛266100；2．海洋化学理论与工程教育部重点实验室，山东青岛266100；3．海洋科学与技术青岛协同创新中心；4．青岛海洋地质研究所，山东青岛266071)摘要：系统考察2014年4月胶州湾海水中甲烷的氧化速率。通过一系列的海水培养实验，采用气相一稳定同位素

2、比值质谱仪(GC-IRMS)追踪了培养样品中护CH。的变化，计算了胶州湾海水的甲烷氧化速率(MOX)。结果表明：胶州湾表层水中甲烷的氧化速率的变化范围为3．7--255．5nmol·L一1·d一，平均值为(104．7±89．7)nmol·L_1·d。底层水中甲烷的氧化速率的变化范围为38．2～227．1nmol·L_1·d～，平均值为(148．9±76．2)nmol·L1·d。总体而言，在胶州湾东部和西部，特别是海泊河口、洋河河口附近的水域，表层海水中甲烷氧化速率的分布都明显呈现出近岸高，远岸低的趋势。胶州湾甲烷的氧化速率与溶解无机碳浓度的变化以及甲酸的含量呈较明显的线性正相

3、关。根据甲烷氧化速率估算出胶州湾氧化甲烷的量为1．15×108mol／a，该值相当于胶州湾甲烷海一气通量的6．4～14．3倍。关键词：甲烷；甲烷氧化速率(MOx)；气相色谱一稳定同位素比质谱仪(GC-IRMS)；占”C；胶州湾中图法分类号：P734．4文献标志码：A文章编号：1672—5174(2016)06—090—10DOI：10．16441／j．cnki．hdxb．20150056引用格式：赵慧敏，丁海兵，吕丽娜，等．胶州湾海水甲烷氧化速率的水平与垂直变化初步研究EJ]．中国海洋大学学报(自然科学版)，2016，46(6)：90—99．ZHAOHuiMin，DINGHa

4、i-Bing，LVLi—Na，eta1．ThepreliminarystudyofhorizontalandverticalvariationsofmethaneoxidationratesintheJiaozhouBayIJ1．PeriodicalofOceanUniversityofChina，2016，46(6)：90—99．甲烷是一种重要的温室气体，它通过吸收红外辐射和大气中的光化学反应影响全球气候E1。。虽然CH。在大气中的浓度比CO：小得多，但从单个分子来看，其吸收辐射的能力是CO：的20多倍，因此总体上，甲烷对温室效应的贡献可达20％以上[2]。另一方面，CH。

5、在大气中的存留时间约为10年，作为大气中的活性物质，它能够参与控制对流层中O。和OH·的光化学反应，进一步影响了导致酸雨和光化学烟雾的氮氧化物的生成[3]。多年的观测结果表明，大气中CH。的浓度从150年前开始显著增加。美国海洋与大气管理局(NOAA)的数据显示，与工业革命前相比，到目前为止，大气中的甲烷浓度增加了近乎一倍，达到了1．8mL／m3，现在仍以每年1％的速率增加[4]。大气中不断升高的甲烷浓度对全球气候变化的影响，也受到越来越多的关注。由于甲烷在全球气候变化和大气化学方面的重要作用，各方面已对甲烷的生物地球化学循环，包括其在大气、海洋、陆地中的源和汇以及浓度变化进

6、行了长期、大量的研究。尽管海洋面积占全球的71％，但研究结果表明海洋对全球大气中甲烷的贡献率却非常低。Reeburgh等估计从海洋进人大气的甲烷只占全球人为和天然甲烷排放总量的2％，因而近代以来源自海洋的甲烷对大气中甲烷浓度的增加，其贡献几乎可以忽略[5。6]。Ree—burgh等认为沉积物和水体中微生物主导的甲烷的氧化，使绝大部分甲烷气体(90％以上)在进人大气圈之前已被消耗掉。在海水和沉积物中，甲烷的氧化过程主要包括两种类型：在沉积物中由甲烷氧化古菌进行的甲烷厌氧氧化；在水体中由甲烷氧化细菌进行的甲烷需氧氧化[7]。Sommer等人E83对东北太平洋地区水合物海脊研究表明

7、在深海沉积物与海水界面上甲烷的*基金项目：国家自然科学基金项目(41176061)一胶州湾两种生源活性气体甲烷和二甲基硫氧化速率研究；国家自然科学基金创新群体项目(41521064)一海洋有机地球化学资助SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(47716061)一Studyingoxidationratesoftwobiogenicgases-methaneanddimethylsulfideintheJiaozhouBay；National