东、黄海溶解甲烷的分布和通量研究
CH4是大气中的重要微量气体，对全球变暖和大气化学有重要作用。海洋是大气中CH4的重要自然排放源，其中受人为活动影响较大的河口及近岸海域CH4浓度较高，对大气温室气体的贡献较大，因此对中国近岸典型水体中溶解CH4的分布、释放及其生物地球化学循环过程的研究，能更好的认识我国近岸海域对大气CH4的贡献，并对预测未来大气中CH4浓度的变化等具有重要的意义。 本论文以中国近海具有代表性的陆架区-东海和黄海，与受人类活动影响较大的河口区-长江口为研究目标，对这些海域中溶解甲烷的分布特征、沉积物-水界面交换通量和海-气交换通量的时空变化进行了研究，为估算中国近海对大气CH4的区域性贡献和认识边缘海甲烷的生物地球化学循环提供了科学依据，本论文的主要研究成果如下： 1.分别于2011年3-4月、5-6月、8月对东、黄海进行了大面调查，对东、黄海海水中溶解CH4的水平和垂直分布进行了研究，并估算了其沉积物-水界面CH4交换通量和海-气交换通量。结果表明，3-4月东、黄海表、底层海水中溶解甲烷平均浓度分别为（4.47±4.09）nmol·L-1、（5.10±4.97）nmol·L-1，5-6月东海表、底层CH4平均浓度分别为（6.04±5.58）nmol·L-1、（6.41±5.11）nmol·L-1，8月东海表、底层CH4平均浓度分别为（8.21±6.02）nmol·L-1、（11.88±4.59）nmol·L-1，3个航次底层海水中溶解CH4浓度均略高于表层，表明东海底层水体或沉积物中存在甲烷的源。东、黄海海水中溶解CH4浓度呈现明显的季节变化，夏季明显高于春季。3个航次调查区域的表、底层海水溶解甲烷浓度的水平分布特征基本一致，即从近岸向远海逐渐降低，主要受长江冲淡水输入和黑潮水交换的影响。垂直方向上，5月东海两个水深达千米的站位（G8、D9）存在甲烷浓度次表层极大值现象，8月东海底层海水中溶解CH4浓度大于表层。3-4月东、黄海表层海水中CH4饱和度为95％～1067%，5-6月东海为91%～1102%，8月东海为181～1638%，春季个别站位表层海水中溶解 CH4处于不饱和状态，而夏季东海所有站位表层海水中溶解CH4均处于过饱和状态，表明东、黄海是大气中CH4的净源。3个航次的沉积物培养实验结果表明3-4月、5月和8月东、黄海沉积物-水界面CH4交换通量范围分别为1.08～8.55μmol·（m2·d）-1、0.86～2.35μmol·（m2·d）-1、1.45～2.35μmol·（m2·d）-1，平均CH4交换通量分别为3.44、1.63、2.05μmol·（m2·d）-1，东、黄海沉积物是CH4的净源。利用Liss and Merlivat公式（LM86）、Wanninkhof公式（W92）及现场测定的风速分别估算出3-4月东海 CH4的海-气交换通量为（3.32±5.69）μmol·（m2·d）-1和（6.05±11.14）μmol·（m2·d）-1，黄海CH4的海-气交换通量为（1.87±2.02）μmol·（m2·d）-1和（3.39±3.91）μmol·（m2·d）-1，5-6月东海CH4的海-气交换通量为（10.47±18.06）μmol·（m2·d）-1和（19.00±33.21）μmol·（m2·d）-1，约是3-4月的3.2倍，8月东海的CH4的海-气交换通量为（12.60±16.67）μmol·（m2·d）-1和（20.58±25.59）μmol·（m2·d）-1，比5-6月的略高，约是3-4月东海的4倍，可以看出甲烷的海-气交换通量也存在着明显的季节变化。根据本文三个航次的结果以及文献数据初步估算出东海和黄海年释放甲烷量分别为7.04×10-2～11.93×10-2Tg·a-1和1.19×10-2～2.27×10-2Tg·a-1,分别占全球海洋年释放甲烷总量的0.66%和0.12%。 2.于2011年11月，对长江口进行了大面调查研究，结果表明，长江口表、底层海水中溶解CH4的平均浓度分别为（7.37±4.73）nmol·L-1和（7.99±5.48）nmol·L-1，底层海水中甲烷浓度略高于表层，表明底层水体或沉积物中存在甲烷的源。长江口表、底层海水中溶解甲烷的水平分布基本相似：甲烷浓度从近岸向外海逐渐降低，由于底层沉积物的再悬浮现象，在杭州湾口外出现了底层海水溶解 CH4浓度的高值区。表层海水中溶解甲烷的饱和度范围为148%～782%，所有调查站位水体中溶解CH4均处于过饱和状态，是大气CH4的净源，使用LM86和W92公式计算长江口溶解CH4的海-气交换通量平均值为（15.21±29.14）μmol·（m2·d）-1和（28.46±54.56）μmol·（m2·d）-1。
溶解甲烷;分布特征;沉积物-水界面交换通量;海-气交换通量;生物地球化学
中国海洋大学
硕士
海洋化学
张桂玲
2013
中文
P734
83
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）