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目 录

1.绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究内容 2

2.实验材料与分析方法 3

2.1实验准备 3

2.1.1中肋骨条藻的培育 3

2.1.2 主要的仪器与试剂 4

2.2分析方法 5

2.2.1叶绿素a的测定 5

2.2.2 DMS（P）含量的测定与分析方法 5

2.2.3 DMS的标准曲线 6

2.3试验条件 7

3.结果与分析 7

3.1 pH值对DMS产量的影响 7

3.2 pH值对DMSP产量的影响 9

3.3氮浓度对DMS产量的影响 10

3.4氮浓度对DMSP产量的影响 11

4.结论与展望 13

参考文献 14

致谢 16

pH和营养盐对中肋骨条藻二甲基硫（DMS）产量的影响

俞结

，China

Abstract： Dimethyl Sulfide (DMS), as the largest redox volatile source sulfide in the ocean, participates in the sulfur cycling in the atmosphere and seawater, which affects the regulation of global climate and the formation of acid rain. In order to study the release of DMS and DMSP in typical seaweeds in the offshore waters of China, and the effects of related physicochemical factors on their production levels, Skeletonema costatum was selected as the subject of this experiment and used SPME-GC-MS to make measurements. The experimental results show that ocean acidification will lead to weakening of the DMSP cracking ability of algae and will inhibit the output of DMS, and the content of DMSPp and DMSPp increased with the concentration of [H ] ;The growth rate of algae is directly proportional to the nitrogen concentration in the appropriate nitrogen concentration range, the output of DMS and DMSP in Skeletonema costatum decreased gradually, and the content of DMSPd and DMSPp decreased with the increase of nitrogen concentration.

Key words：Dimethyl sulfide (DMS)、Dimethylsulfoniopropionate (DMSP)、 Skeletonema costatum

绪论

1.1研究目的及意义

二甲基硫（DMS）是一种重要的海洋生源气体，是海洋中含量最丰富的挥发性硫化物^[1]，也是全球硫循环的一个重要组成部分，据估算每年海洋向大气排放的硫大约为17-34 TgS，在全球生源硫和海洋生源硫的比重分别为50%和90%^[2]，从海洋中释放大量的DMS到大气中，会直接影响到硫的全球平衡和整个大气环境，因此DMS对全球气候变化及硫循环有着巨大的影响。有研究表明，DMS的海气通量大约为13×10¹² ～37×10¹² gS/a，海洋中的DMS能够大通量地穿过海—气界面进入大气中，随后迅速被·OH、NO₃·等自由基氧化生成甲磺酸（MSA）和SO₂，再通过二氧化硫SO₂和MSA等中间产物的同相或异相反应^[3]，最终生成非海盐气溶胶（NSS^-SO₄^2-），它们会导致雨水pH值下降形成酸雨，因此DMS是沿海地区出现酸雨主要的因素^[4]，它也是硫酸盐气溶胶的主要来源^[5]。

相关的研究表明，DMS对整个大气层中硫酸盐负荷的贡献在所有天然产生与人类生产释放的硫化物中占了将近一半^[6]。此外，Charlson等人在1987年提出一个CLAW假说^[7]，他认为DMS经过一系列反应之后形成的非海盐气溶胶能增加水汽的凝结核数量或者能使原来的结核颗粒增大，改变凝结核可以影响云的形成以及太阳辐射，从而提高了云层对太阳光的反射率，在一定程度上缓解温室效应，调节了全球气候^[8]。此外，DMS又是海洋中微生物所需碳硫的重要来源，这种重要的痕量气体引起了许多科研学者的关注，有关DMS方面的研究逐渐成为全球热门课题。

1.2 国内外研究现状

海洋中的DMS主要来自海洋里的浮游植物，最早在1935年，Haas从一种海洋红藻类多管藻释放的气体中检测到了二甲基硫（DMS）^[9]。在1948年Challenger 和 Simpson又从这种海藻中分离出了DMS的前体物质——二甲巯基丙酸内盐（DMSP）^[10]。DMSP是一种广泛存在于海洋浮游植物中藻类中的硫代谢产物，是DMS的主要前体化合物。1953年Bywood 和Challenger从两种海洋绿藻中也发现了DMSP的存在。在1972年Maggs和Lovelock在海水中检测到了低浓度的DMS^[11]， DMS的浓度范围从10^-2到10² nM，变化范围比较大，还存在明显的时空和季节变化，Bates 和Cline发现美国西海岸海水中DMS平均浓度在季节上的差别可达到3倍^[12]。Turner 等人在英格兰东海岸的研究表明，DMS浓度在春季有这明显的增长，夏季达到最大浓度，然后在秋冬季节开始下降^[13]。

此后通过科研者的研究发现DMSP的来源十分丰富，广泛存在于海洋中的微型和大型藻类以及盐生高等浮游植物中。Keller^[14]等人对海洋浮游藻类的12个纲123种藻类进行了检测，检测后发现DMSP主要产生于定鞭藻纲、普林藻纲、甲藻纲、金藻纲以及硅藻纲，其中的甲藻和金藻中DMSP的浓度较高。

海水中的 DMSP 是海洋硫循环的重要中间体，可作为海洋细菌、浮游生物生长所需要的的碳源和硫源，DMSP会对海洋生物的新陈代谢系统产生很大的影响，因此DMSP对海洋生态系和生物地球化学有着深远的影响。多数DMSP 是在一些大藻、盐生高等植物和海洋微藻的体内合成，浮游植物合成释放的DMSP的浓度是由藻细胞的种类来决定的。通过实验探究发现，不同种类海藻中的DMSP含量差别很大，其中金藻和甲藻的DMSP浓度较高^[15]。不同的浮游植物藻细胞中的 DMSP含量具有很大的差异性，藻细胞内最大DMSP 浓度范围在 0.2～0.4μmol·cell^-1。像是绿藻类、硅藻纲、隐藻纲和青紫细菌等属于DMSP 含量较少的海洋浮游植物，存在于极地海冰内大量的极地硅藻却是 DMSP 的高产藻种。浮游动物自身并不能合成 DMSP，但是可以通过摄食浮游植物而摄取到DMSP^[16]，所以在浮游动物体中也存在 DMSP。因此根据这些研究可以说明海洋微藻的种类、组成和丰度是影响藻内DMSP含量的主要因素^[17]。

在对我国长江口夏季时DMS和DMSP的研究中发现，DMS(P)的产量还会随着季节的变化而变化，丰水季的浓度明显高于枯水季^[18]。在对中国东海秋季研究中发现DMS的浓度变化范围为0.96 - 9.64 nmol· l^-1 ，从沿岸地区到深海DMS浓度逐渐减小，且DMSPd的浓度变化与DMS相似^[19]。此外研究者们对我国黄海、胶州湾和渤海内的 DMS 分布以及南海和东海的 DMS 分布情况已经有了充分的研究，也有大量关于DMS海-气通量的研究^[20]。

1.3 研究内容

我国海域内的藻种类繁多，且各海域赤潮频发，而DMS主要来源于藻细胞。在某些藻类的研究过程中发现，DMS生产和释放的量会受到氮浓度的影响，海水的pH值也会影响到藻类的生长和DMS的生产含量。海水中的 CO₂浓度升高会引起的海洋酸化导致pH值降低，海水中的碳酸盐体系也会随之发生变化。此外盐度与浮游动植物生物量也会对DMS的浓度产生影响，限制营养盐，降低盐度会增加DMS。Omori 等人的研究表明，在缺氧的条件下，DMS的产量有着明显的增加，增强了对DMS的细菌消耗的抑制，所以在缺氧条件下的总DMS生产速率提高了八倍，并且提出了在不同氧条件下浮游植物DMSP降解和DMS产生的路径。

本文主要探讨pH值以及氮浓度对DMS和DMSP的生产含量的影响，实验中我们选择黄渤海、东海和南海地区的赤潮优势藻种——中肋骨条藻，在实验室内进行培养通过研究其DMS、DMSP的生产，探究pH值和氮浓度对中肋骨条藻中DMS和DMSP产量的影响。主要研究内容包括：

1. pH值对中肋骨条藻叶绿素a含量、DMS和DMSP（DMSPd、DMSPp）产量的影响。
2. 氮浓度对中肋骨条藻叶绿素a含量、DMS和DMSP（DMSPd、DMSPp）产量的影响。

2.实验材料与分析方法

2.1实验准备

2.1.2 中肋骨条藻的培育

本研究选取来自于上海光语生物科技有限公司的中肋骨条藻作为实验的对象，中肋骨条藻是一种引发我国黄渤海、东海和南海海域赤潮的优势藻，属于硅藻门中心硅藻纲盒形藻目骨条藻科骨条藻属。实验培养中肋骨条藻生长的培养液是采用f/2培养液（ Si），f/2培养液（ Si）的盐度为26±0.5 ppt，pH值为8.0±0.05，配方^[21-22]如表1所示。

表1 f/2培养液（ Si）

注：“—”表示该成分无具体浓度。

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