东、黄海溶存甲烷的分布、产生及释放

【摘要】：甲烷(CH4)是一种重要的温室气体,它能影响地球的辐射平衡并在全球变暖和大气化学中扮演了重要角色。海洋作为大气CH4的净源,对大气CH4具有一定的贡献,特别是河口、近岸海区等对大气CH4的贡献更加显著。因此,研究典型近海河口海域中溶存CH4的生物地球化学循环是十分有意义的。另外,积累大量的基础数据可以丰富全球海洋CH4数据库并更加准确的量化海洋对大气CH4的净贡献。本文以东、黄海为研究海域并通过2013年4个航次的调查数据探讨了东、黄海水体和沉积物间隙水中溶存CH4的分布特征及其影响因素,估算了东海对大气CH4的年释放量以及东、黄海沉积物水-界面CH4释放通量,并初步评估了长江口外季节性缺氧和赤潮对CH4产生的影响。最后运用箱式模型对夏季东海溶存CH4进行了初步的收支探讨。本论文的主要结果如下：1.于2013年5月、7月、8月和10月对东、黄海(主要是东海)进行了大面调查,分析了东海溶存CH4的分布特征及其影响因素的季节变化。结果表明东海溶存CH4的分布具有明显的时空变化特征,温度可能是影响CH4饱和度季节性变化的主要因素。水体中CH4分布表现为由表层到底层浓度逐渐增加,由河口区至开阔大洋浓度逐渐降低。从春季到夏季层化作用逐渐加强,CH4的垂直分布受不同水团、不同环境的影响而差异较大,其中主要受到长江冲淡水和黑潮水的影响,表现为近岸高,远岸低的特征。2.长江口外季节性缺氧和赤潮有可能促进了水体中CH4的产生和沉积物中CH4的释放。各个季节表层海水中溶存CH4都呈现过饱和状态,表明东海全年向大气释放CH4,是大气CH4的净源。估算出东海向大气释放CH4的速率为0.040-0.072 Tg yr-1,虽然东海只占全球海洋面积的0.19%,却占了全球海洋CH4释放总量的0.40%,表明东海是CH4释放的活跃区域。3.夏季东、黄海沉积物间隙水中CH4的分布受环境因素的影响而变化较大。不同季节东、黄海沉积物中CH4的扩散通量总体较低且出现一定的季节变化,但均表现为水体中CH4的净源。估算出东、黄海沉积物年CH4释放量约为6.7 ×108mol yr-1,表明沉积物是水体中CH4的重要来源。4.利用箱式模型初步估算了夏季东海溶存CH4的收支。其中台湾暖流、长江、黑潮和沉积物等都是夏季东海溶存CH4的重要来源,而向外海的输送、与黄海的交换等都是东海CH4的重要汇。根据其收支模型估算出东海原位产生CH4的净速率约为0.023-0.042 nMd-1,其年CH4产生量约为0.03-0.056 Tg yr-1。综合以上结果可以看出,东海CH4最主要的源和汇分别是现场生物的产生和向大气的排放,表明东海是CH4产生和释放的活跃区域。但是该估算的结果还具有一定的不确定性,需要更多的数据来进一步的验证。 【关键词】：甲烷 海-气交换通量 沉积物 收支
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P734
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 0 前言11-13
• 1 文献综述13-26
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 海水中溶存CH_4的分布及影响因素14-17
• 1.3 海水中溶存CH_4的产生和消耗17-21
• 1.3.1 海水中溶存CH_4的产生17-21
• 1.3.2 海水中溶存CH_4的消耗21
• 1.4 沉积物中CH_4的产生和释放21-24
• 1.4.1 沉积物中CH_4的产生21-22
• 1.4.2 沉积物中CH_4的消耗22-24
• 1.5 国内海洋环境中CH_4研究进展24-26
• 2 材料与方法26-35
• 2.1 研究海域简介26
• 2.2 调查站位26-29
• 2.3 样品采集29-30
• 2.3.1 海水样品采集29
• 2.3.2 沉积物样品采集29-30
• 2.4 分析方法30-32
• 2.4.1 海水中溶存CH_4的测定30-31
• 2.4.2 沉积物间隙水中CH_4的测定31
• 2.4.3 沉积物孔隙度的测定31
• 2.4.4 其他参数的测定31-32
• 2.5 饱和度和海-气交换通量的计算32-33
• 2.6 沉积物-水界面交换通量的测定33-34
• 2.6.1 整柱密室培养法33
• 2.6.2 利用菲克定律计算CH_4在沉积物-水界面的扩散通量33-34
• 2.7 CH_4潜在产生速率的测定34-35
• 3 结果与讨论35-86
• 3.1 2013年5月东海溶存CH_4的分布35-40
• 3.1.1 水平分布35-36
• 3.1.2 垂直分布36-40
• 3.2 2013年7月东海溶存CH_4的分布40-45
• 3.2.1 水平分布40-42
• 3.2.2 垂直分布42-45
• 3.3 2013年8月东海溶存CH_4的分布45-58
• 3.3.1 水平分布46-48
• 3.3.2 垂直分布48-52
• 3.3.3 低氧对CH_4产生和释放的影响52-56
• 3.3.4 赤潮水体中CH_4的产生56-58
• 3.4 2013年10月东海溶存CH_4的分布58-62
• 3.4.1 水平分布58-59
• 3.4.2 垂直分布59-62
• 3.5 东海溶存CH_4饱和度和海-气交换通量的季节性变化62-69
• 3.6 东、黄海沉积物中CH_4的分布和沉积物-水界面CH_4交换通量69-81
• 3.6.1 东、黄海沉积物间隙水中CH_4的分布69-75
• 3.6.2 东、黄海沉积物-水界面CH_4的交换通量75-81
• 3.7 2013年东海溶存CH_4的初步收支81-86
• 4 结论86-87
• 参考文献87-99
• 致谢99-100
• 个人简历100
• 发表的学术论文100

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