球石藻在不同温度和盐度下产二甲基硫(DMS)的研究

研究实验室培养条件下,温度和盐度对球石藻(Em iliania huxleyiHay and Mohler)释放到水体中的二甲基硫(DMS)含量的影响.结果表明:培养盐度为40和30时,藻细胞释放到水中的DMS的量增多(0.08 ng/cell);而盐度为35时,释放量仅为0.04 ng/cell.E.huxleyi在12℃、18℃和24℃培养下的DMS释放量分别为0.02、0.04和0.12 ng/cell.较高的温度加快了E.huxleyi的生长速度,促进细胞裂解速度,使细胞在较短的时间内释放出较多的DMSP,并最终裂解为DMS,E.huxleyi在藻细胞整个生长周期中,DMS的大量出现几乎都在指数生长后期至衰亡期,这与DMSP向DMS转变的一系列复杂的生化过程有关.

围隔藻类水华演替过程中二甲基硫化物的含量动态

于2005年6月至7月,研究了海洋围隔不同藻类水华演替过程中二甲基硫化物的含量动态,并考察了相关环境参数对二甲基硫化物含量的影响。2个围隔实验组均出现未知藻水华-硅藻水华-甲藻水华的演替过程,这3次不同藻类水华分别对应了二甲基硫化物含量的3次高峰,表明藻类水华对二甲基硫化物含量有重要贡献。不同藻类水华的贡献有较大差异,甲藻水华的贡献最大,硅藻次之,未知藻类水华的贡献最小。实验结果还表明PO34-、NO2-和NH4+主要通过影响藻类生长状态,进而影响DMSP和DMSO的含量;NO2-和NH4+亦可能通过调节DMSP和DMSO在藻细胞内的生理功能,影响DMSP和DMSO的含量;PO43-、NO2-和NH4+与DMS含量无显著相关。

空心钛硅分子筛在二甲基硫醚液相氧化反应中的催化性能

在以过氧化氢为氧化剂的二甲基硫醚液相氧化反应体系中,对空心钛硅分子筛(HTS)的催化性能进行了系统研究,详细考察了催化剂存在与否以及催化剂用量、反应时间、反应物料配比及溶剂用量等不同反应条件变化对二甲基硫醚温和液相氧化反应的影响。研究发现,在温和反应条件下,HTS催化二甲基硫醚氧化反应中主要产物是二甲基亚砜和二甲基砜。经优化后,能够获得较好的氧化二甲基硫醚制备二甲基亚砜的反应效果,在二甲基硫醚转化率超过99%的情况下,二甲基亚砜选择性可达95%以上。

不同氮磷比和铁浓度对两种海洋微藻生产二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐的实验研究

本文通过实验室培养研究了不同氮磷比(0∶1、5∶1、20∶1、50∶1)以及铁浓度(10、100、1 000nmol·L-1)对尖刺拟菱形藻、塔玛亚历山大藻二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸内盐(DMSP)产生的影响。氮营养和磷营养对尖刺拟菱形藻释放DMSP和DMS没有明显的影响,但是塔玛亚历山大藻受N/P比的影响则很显著,低N/P比(0∶1)条件下的DMS浓度是高N/P比(50∶1)条件下的2.5倍。另外,培养液中不同初始铁浓度会影响到细胞内DMSP的合成和DMS的释放,且具有种间差异,高Fe3+浓度有助于尖刺拟菱形藻藻液中DMSPd的形成以及DMS的释放,却抑制了塔玛亚历山大藻细胞内DMSP的生产。总的来说,浮游植物产生DMSP先取决于对营养盐的总体需求,其次是营养盐的比例。

秋季东海二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐浓度分布及降解速率研究

于2013年10~11月现场测定了东海中二甲基硫（DMS）及其前体物质二甲巯基丙酸内盐（DMSP,分为溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp）的含量,研究其水平分布特征、DMSPp的粒径分布及DMSPd的降解速率,并对DMS的海-气交换通量进行了探讨。研究结果表明,表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度平均值分别为（4.84±0.40）、（5.84±0.93）和（13.01±0.52）nmol·L-1。海水中DMSPd的降解速率在2.59~16.36nmol·L-1·d-1之间,平均值为（6.78±0.84）nmol·L-1·d-1。调查海域范围内,小型浮游植物（〉20μm）是DMSPp和叶绿素a（Chl a）重要贡献者。此外,秋季东海表层海水DMS的海-气交换通量为0.66~31.73μmol·m-2·d-1,平均值为（11.63±0.71）μmol·m-2·d-1。

二甲基硫的海洋化学研究

二甲基硫（ＤＭＳ） 是海洋排放到大气中的最主要的生源硫化物。作者综述了ＤＭＳ在海洋中的分布特征、影响ＤＭＳ转化的因素、ＤＭＳ的海空扩散及其对环境的影响等。ＤＭＳ在海洋中存在很大程度的时空变化，这一变化不仅与海洋初级生产力水平有关，而且还与浮游植物的种类组成密切相关。微生物的降解、光化学的氧化以及海空扩散是ＤＭＳ在海洋中迁移变化的三个最重要的途径。ＤＭＳ的海－ 空扩散也存在较大的时空变化。ＤＭＳ的释放会对全球的气候变化和酸雨的形成产生重要的影响。本文同时就国内外的研究现状和今后的研究方向进行了分析和总结。

旋链角毛藻和小普林藻对二甲基硫和二甲巯基丙酸的释放研究

通过实验室培养研究了旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus Cleve)和小普林藻(Prymnesium parvum Carter)生长周期内培养液中二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸(DMSP)的含量。结果表明,2种微藻均能释放DMS,但小普林藻单细胞释放的DMS浓度约是旋链角毛藻的500倍。在藻类生长的不同阶段,它们释放DMS和DMSP的能力存在较大差异,但2种藻类DMS大量释放均出现在衰亡期。同时研究了盐度对2种微藻DMS释放的影响,结果表明高盐度会促进小普林藻DMS和DMSP的释放,而对旋链角毛藻DMSP的释放未有显著影响。

不同氮磷比对球形棕囊藻释放含硫化合物及DMSP降解途径的影响

本文探讨了球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)在不同氮磷比条件下各生长时期内释放到培养液中二甲巯基丙酸内盐(DMSP)、二甲基硫(DMS)和丙烯酸(AA)等含硫化合物浓度及DMSP降解途径的影响,所设置氮磷比为4∶1、16∶1、40∶1和80∶1。结果表明,球形棕囊藻的DIC吸收速率在80∶1组出现最大值(147μmol·kg^(-1)·d^(-1)),pH提升量在4∶1组出现最大值(0.13 d^(-1)),而最大藻细胞密度在16∶1和40∶1组出现较高值(285×10^(4)和264×10^(4) cells·mL^(-1))。单位细胞颗粒态DMSP和AA浓度在16∶1组出现最大值(2.741和2.949 fmol·cell-1),而溶解态DMSP在40∶1组出现最大值(0.543 fmol·cell^(-1)),DMS在16∶1和40∶1组均出现最大值(0.038 fmol·cell^(-1))。当氮磷比为4∶1时,DMS/AA出现最大值26.53%,表明DMSP酶裂解途径占比最大;当氮磷比为80∶1时,DMS/(DMSP+AA)出现最大值11.89%,表明DMS生产百分比最大;当氮磷比为40∶1时,AA/(DMSP+AA)出现最大值69.34%,表明总DMSP降解率最大。总而言之,当氮磷比为16∶1时最有利于球形棕囊藻含硫化合物的产生,不同氮磷比会对DMSP的降解途径产生影响。

秋、冬季长江口及邻近海域生源二甲基硫化物的时空分布及其对海水酸化和营养盐添加的响应

本文于2020年10月和2021年3月分别对长江口及其邻近海域中二甲基硫(DMS)和二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的浓度分布特征及其与环境参数之间的关系进行了调查研究,并通过船基培养实验探究了海水酸化和不同营养盐比值对DMS和DMSP生物生产的影响。结果表明,秋季长江口表层海水中DMS、溶解态DMSP(DMSPd)和颗粒态DMSP(DMSPp)的平均浓度分别为2.91(0.06~16.10)、1.95(0.04~7.59)和15.44(0.39~80.02)nmol·L^(-1),冬季长江口表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的平均浓度分别为0.70(0.04~7.29)、1.80(0.15~4.24)和13.21(0.72~42.40)nmol·L^(-1)。秋季调查海域中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度分布受浮游植物影响显著,浓度分布特征表现为由表层向底层逐渐降低,而冬季DMS、DMSPd和DMSPp均未表现出与浮游植物生物量的相关性,其分布主要受到温度的影响,在表层和底层均观测到浓度高值。船基培养实验结果表明,在pH为7.8的条件下,海水酸化会抑制DMS和DMSP的生成,但在N/P营养盐添加比为16和32时,营养盐的添加会抵消这种抑制作用。在酸化条件下,DMS和DMSP的平均浓度分别降低了16%和7%;二甲基硫化物的浓度在营养盐N/P比值为32时最高。

东南极夏季中山站邻近固定冰DMS、DMSP分布初探

中国第30次南极科学考察期间,在中山站邻近固定冰区采集了两支海冰冰芯并首次分析其中的DMS、DMSP含量。结果表明,两支冰芯上层均含有较高浓度的DMSP+DMS,分别高达114.93及134.41 nmol·L-1。冰芯中DMS、DMSP+DMS浓度随深度的增加而递减。两支冰芯顶部DMSP+DMS高值的成因不同,冰芯1主要受藻类活动影响而产生DMSP+DMS高值,冰芯2主要是由于雪层及薄冰层阻碍,致使DMS在冰芯顶部聚集产生DMS高值。因为海冰底部较高生物量的海冰融化进入水体,所观测的剩余海冰底部Chl a、DMSP+DMS值均较低。在海冰的融化过程中,卤道内的卤水可发生垂向运输,致使冰芯中Chl a、DMSP+DMS的垂直分布有所不同。冰芯的Chl a、DMSP+DMS总量分别为6.79和10.20、51.83和88.41μmol·m-2,与前人研究结果比较,在海冰融化过程中,海冰中Chl a、DMSP+DMS总量变化的总趋势是递减的。

海洋浮游生态系统中DMSP的来源及在食物链中的传递和转化研究进展

β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)是一种在海洋中普遍存在的重要生源有机硫化物,其降解产物二甲基硫(DMS)挥发到大气中会形成云凝结核,进而对大气温度产生负反馈效应。DMSP主要由浮游植物和部分细菌生物合成,在浮游食物链和微食物环中进行传递和转化,并进一步通过食物网进入更高营养级。浮游生物是驱动全球碳、硫循环的关键环节,在DMSP生物地球化学循环中的作用越来越受到人们的重视。本文针对DMSP的来源、归宿及在浮游食物链中的传递和转移等方面进行综述,介绍了浮游食物链和微食物环在DMSP传递、转化中的作用。DMSP在海洋食物链中仍有不少传递和降解途径为研究空白,今后应针对目前的研究不足深入开展DMSP的产生、传递和转化机制研究,进一步完善DMSP的生物地球化学循环机制。

海洋中β-二甲基巯基丙酸内盐降解过程的研究进展

二甲基硫(DMS)是海水中一种最重要的、含量最丰富的还原态挥发性生源有机硫化物,前体β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的降解过程受各种因素影响。其中主要包括温度、DMSP的浓度、氧气、盐度、酸度、颗粒粒度、藻类生长期、季节变化、氧化压力、抑制剂等。它们均与DMSP降解速率呈一定的函数关系,并对DMSP的降解产物产生影响。藻类是DMSP的主要来源,因此着重讨论了温度、盐度、酸度等对不同浮游植物细胞内DMSP与DMS生物生产和转化过程的影响。结合海洋硫循环的研究现状和海洋化学发展的趋势,探究了用颗粒态DMSP与Chla的比率来量化碳和硫通量的方法及DMSP裂解酶活性的检验技术。大气中CO2压力持续增加导致的海洋酸化对藻类中DMSP降解过程的影响也是进一步研究的重点。

环境因子对浒苔生长及生源硫释放的影响

近年来,我国黄海海域大规模暴发的绿潮现象对海洋生态环境和海水中的物质迁移转化产生了重要影响。而浒苔作为绿潮暴发过程中的主要藻类,是释放二甲基硫(DMS)的优势藻类,其对海水中硫酸盐吸收转化及生源硫释放发挥着重要作用。本文通过实验室培养探讨了温度、盐度及不同形态氮营养盐对浒苔生长及释放生源硫化物的影响。结果表明,在实验范围内(盐度为25—35,温度为20—25°C),盐度对浒苔生长无明显影响,但盐度增加会促进β-二甲基巯基丙酸内酯(DMSP)的合成。在温度为20°C盐度为35时,DMSP释放达到最大值。温度增加能够促进浒苔的增长,在培养第5天,25°C下浒苔湿重比20°C增加了25%左右。培养液中的DMS含量为20nmol/L左右,约是正常黄海水的4倍,DMSP的浓度更是高于正常海水的数十倍。增加无机氮浓度会促进浒苔的生长及DMS和DMSP的释放,相比之下,NH4+-N比NO3–-N更易被浒苔吸收利用,添加两种氮源组DMS和DMSP的最高含量均比空白组高60%和30%左右。DMS/DMSP的值在10%以内变化,培养过程中DMSP表观降解比AA(丙烯酸)/(AA+DMSP)总体上低于40%。

白令海东陆架区生源硫化合物的时空特征变化

基于2012年和2014年中国北极科学考察航次白令海现场调查数据,分析白令海东陆架区二甲基硫(DMS)及其前体物质β-二甲基硫巯基丙酸内盐(DMSP)的空间分布特征和年际变化。结果显示,白令海东部陆架区DMS浓度呈自西向东递减的趋势,浓度平均值由2012年0.80 nmol·L^(-1)(范围为0.11~2.27 nmol·L^(-1))增加至2014年1.33 nmol·L^(-1)(范围为0.07~4.49 nmol·L^(-1))。DMSP浓度的空间变化与DMS不一致,高值区位于断面东部,主要受近岸阿拉斯加沿岸流以及育空河淡水输入的影响。2012—2014年,溶解态DMSP(DMSPd)和颗粒态DMSP(DMSPp)浓度平均值分别从4.21 nmol·L^(-1)、16.83 nmol·L^(-1)提高至14.94 nmol·L^(-1)、49.77 nmol·L^(-1),应是冷水团范围缩减以及浮游植物群落变化所引起的。DMS浓度同温度、c PO 3-4、c SiO 2-3显著相关,而DMS和DMSP浓度同无机氮浓度、盐度均存在显著相关性。表层海水DMS和DMSPd的生物生产速率均高于消费速率,且呈现出东高西低的趋势,原因是温度影响了微生物代谢活动。2014年的生产和消费速率均高于2012年的,主要由于表层海水DMS和DMSPd浓度升高和水团的年际变化。2012年和2014年表层海水中DMS微生物消耗速率平均值分别为13.66 nmol·L^(-1)·d^(-1)和33.87 nmol·L^(-1)·d^(-1),海-气通量平均值分别为3.66μmol·m^(-2)·d^(-1)和5.33μmol·m^(-2)·d^(-1),表层海水DMS通过海气扩散去除的周转时间分别是微生物消费的7.4和5.7倍。白令海东部陆架区表层水体中微生物消费是比海气释放更重要的DMS去除途径。

DMSP的生物合成与裂解及其在硫循环中的作用

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是地球上最丰富的有机硫分子之一,也是微生物产生"冷室气体"二甲基硫(dimethyl sulfide,DMS)的最主要前体物质,在驱动全球硫循环和调节气候变化中均发挥着重要作用。同时,生物体内的DMSP还可能具有渗透压调节、抗氧化、冷冻保护、硫素贮存等功能。真核生物(主要是浮游植物)一直被认为是DMSP的唯一生产者,然而近期发现有着巨大生物量和活跃代谢能力的海洋α-变形菌纲细菌也可以合成DMSP,这使得异养细菌成为了海洋中DMSP潜在的重要来源。目前已分别从细菌和浮游微藻中鉴定出了一种和两种DMSP合成关键酶的编码基因。此外,海洋细菌还是DMSP的主要分解者,主要通过脱甲基通路(约占DMSP生物降解量的70%,不产生DMS)和裂解通路(约占DMSP生物降解量的30%,产生DMS)实现对DMSP的分解代谢。除细菌外,许多浮游植物和某些真菌也具有裂解DMSP产生DMS的能力。另外,DMSP裂解代谢通路有着很高的物种和遗传多样性,目前已知的DMSP裂解酶多达八种。本文着重对DMSP的生物合成和降解通路中可产生源活性气体DMS的裂解通路及其在硫循环中的作用等方面进行了系统阐述,对深入理解DMSP与DMS的产生机制及生态学效应具有重要科学意义。

用卫星数据计算北极二甲基硫的方法初探

本文主要研究的是利用可下载的卫星数据,计算北极2003~2006年格陵兰海区域(20°W^10°E,70°N^80°N)二甲基硫(DimethylSulfur,简称DMS)浓度的值,并探究其与海冰浓度(ICE)的相关性.通过对庞大的全球卫星数据的处理,提取出格陵兰海的叶绿素浓度(CHL)和ICE的数据,运用MATLAB软件将提取到的点数据转化为网格数据,利用温度差值法计算混合层深度(MLD),再根据Simo公式编程计算DMS的值.为了使结论更具有普遍性,划分70°N^75°N、75°N^80°N和70°N^80°N三个子区域来进行分析.使用SPSS软件,对ICE和DMS进行相关性检验,并回归分析得出表达式.得出在2003~2006年的格陵兰海区域,DMS和ICE具有相关性,呈负相关,相关系数在-0.57~0.45之间.本文对卫星数据的处理方法、DMS的计算方法以及统计上的耦合回归研究对生物地理化学研究者有一定的参考价值.

夏季黄海冷水团海域的丙烯酸分布与海洋环境因子和叶绿素a变化之间的关系

摘要：海水中主要含硫化合物β-二甲基巯基丙酸内盐（DMSP）降解可产生丙烯酸（AA）和活性气体二甲基硫（DMS）。2011年8月对黄海冷水团海域的AA及相关参量的分布特征进行了研究。结果表明，该海域表层海水中AA的浓度为0～0．208μmol／L，平均值为（0．081±0．075）μmol／L。AA的高值区出现在海域的东南部，可能是受到长江冲淡水的影响。AA的浓度总体上呈现出由南到北递增的趋势，与Chl-a较为一致，表明该海域的AA主要是由DMSP裂解产生的。表层海水中AA与温度表现出明显的负相关性。AA的垂直分布表现为：中层〉底层〉表层，这可能是产生AA的浮游植物与消耗AA的细菌共同作用的结果。海域中AA浓度与DMSP或DMS无明显的相关性。AA浓度远高于DMS，AA／DMS平均为106：1，初步估算出DMSP降解产生的AA约为66．5％。AA／Chl-a平均为126．6mmol／g，比DMSP／Chl-a高1个数量级，比DMS／Chl-a高2个数量级。