甲烷（CH4）是一種影響全球氣候變化和大氣化學(xué)的重要溫室氣體，近年來由于甲烷源匯的失衡，大氣中CH4含量逐漸升高。海洋是大氣CH4的自然源，在海洋環(huán)境中，海灣區(qū)和陸架區(qū)由于受到陸源輸入和人為活動的影響，CH4釋放相對活躍，對大氣CH4貢獻(xiàn)顯著。研究不同海洋環(huán)境中溶解CH4的分布及釋放的時空特征，定量分析海洋中的各種源匯的相對貢獻(xiàn)，探索海洋環(huán)境中CH4的主要產(chǎn)生途徑，對于深入地認(rèn)識各種水體中溶解CH4的生物地球化學(xué)循環(huán)過程有重要價值。 本論文的主要研究區(qū)域為東海、黃海、長江口和桑溝灣海域，覆蓋了陸架區(qū)、河口區(qū)及典型養(yǎng)殖區(qū)等三種不同的海洋環(huán)境，通過8個航次的野外調(diào)查，分析了水體中溶解CH4的分布、釋放、季節(jié)變化及產(chǎn)生機制等，獲得的主要成果如下： 1.分別于2011年10月和12月對東海和黃海海域進(jìn)行了大面調(diào)查，分析了溶解CH4的分布規(guī)律及影響因素，計算了表層海水中溶解CH4的飽和度和海-氣交換通量，并大致估算了該海域CH4年釋放總量，結(jié)果表明：秋季東、黃海表層海水中平均CH4濃度為5.00±1.68nmol·L-1，底層海水中平均CH4濃度為7.51±2.93nmol·L-1，底層濃度高于表層，這與沉積物的釋放有關(guān)。受長江沖淡水的影響，秋季東、黃海表底層甲烷濃度自長江口向外海逐漸降低。冬季長江沖淡水流量減小，對東海近岸水體CH4的分布影響減弱，但表層甲烷濃度的高值區(qū)仍然出現(xiàn)在長江口；冬季東、黃海表、底層甲烷平均濃度均略低于秋季，分別為4.74±1.69nmol·L-1和5.32±2.25nmol·L-1。秋、冬季東、黃海表層海水中CH4均處于過飽和狀態(tài)，并且秋季表層CH4飽和度略高于冬季，表明東、黃海海域是大氣CH4的凈源。初步估算出東、黃海全年甲烷釋放總量約為(3.34-5.83)×109mol CH4（合0.053-0.093TgCH4·yr-1）,占全球海洋CH4年釋放量的0.52%，高于東、黃海占全球海洋面積比0.32%，因此東、黃海是CH4產(chǎn)生和釋放的活躍區(qū)域。沉積物-水界面的實驗結(jié)果表明，每年由沉積物向東、黃海釋放的甲烷大約為6.09×108mol，是東、黃海底層海水中溶解甲烷的重要來源。 2.分別于2012年3月和7月對長江口及其鄰近海域進(jìn)行了大面調(diào)查，調(diào)查站位覆蓋了長江內(nèi)河口、外河口及鄰近海域，測定了表、底層海水中溶解甲烷濃度，并對其海-氣交換通量進(jìn)行了估算。結(jié)果表明：該海域溶解甲烷的分布受陸源輸入影響顯著，夏季長江沖淡水影響范圍較春季更廣，但由于稀釋效應(yīng)夏季長江沖淡水中甲烷濃度低于春季。春、夏季長江口表層甲烷的平均濃度分別為28.33±38.33nmol·L-1和19.92±19.18nmol·L-1，甲烷濃度從內(nèi)河口向外海逐漸降低。長江口溶解甲烷濃度和飽和度有明顯季節(jié)變化，其中內(nèi)河口春季甲烷濃度和飽和度高于夏季，但外河口及鄰近海域則相反，這主要是由海水溫度和長江沖淡水的季節(jié)差異造成的。夏季沉積物的釋放對河口區(qū)甲烷的貢獻(xiàn)較春季更為明顯。調(diào)查期間該海域溶解甲烷都處于過飽和狀態(tài)，是大氣甲烷的凈源；根據(jù)W92公式初步估算出長江口及其鄰近海區(qū)年釋放CH4量約為1.08×109mol·yr-1，占全球海洋年釋放量的0.10%，遠(yuǎn)高于其面積比0.02%，因此長江口海域是甲烷產(chǎn)生和釋放的活躍海域。 3.分別于2012年6月、9月，2013年4月和7月對桑溝灣海域進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括灣內(nèi)CH4分布、灣周圍河流和地下水中CH4分布，海-氣交換通量，沉積物-水界面交換通量及水體甲烷產(chǎn)生，結(jié)果表明：桑溝灣海域CH4濃度有明顯的季節(jié)變化，夏、秋季兩季CH4濃度水平相當(dāng)，高于春季，灣內(nèi)的貝藻養(yǎng)殖活動是影響其季節(jié)變化的重要因素。各航次中表層CH4均處于過飽和狀態(tài)，表明桑溝灣海區(qū)是大氣甲烷的凈源。桑溝灣周邊河流和地下水中的甲烷濃度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，河流中CH4的濃度遠(yuǎn)高于地下水。水體培養(yǎng)實驗結(jié)果表明，受灣內(nèi)養(yǎng)殖活動的影響灣內(nèi)水體的產(chǎn)CH4能力明顯強于灣外，并且灣內(nèi)夏季水體產(chǎn)CH4能力強于春季。根據(jù)桑溝灣的調(diào)查數(shù)據(jù)并參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，利用箱式模型大體估算了灣內(nèi)甲烷的各種源匯貢獻(xiàn)，結(jié)果表明桑溝灣甲烷最主要的源是桑溝灣水體自身的產(chǎn)生，約占其所有來源的90%以上，而河流和地下水輸入及沉積物釋放對灣內(nèi)CH4的貢獻(xiàn)較��；桑溝灣海域CH4的主要輸出途徑是海-氣交換。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：P734
【文章目錄】：
摘要
Abstract
0. 前言
1. 文獻(xiàn)綜述
    1.1 海洋環(huán)境中甲烷的分布特征及影響因素
    1.2 海洋中甲烷的產(chǎn)生
    1.3 海洋中甲烷的消耗
        1.3.1 甲烷好氧氧化及厭氧氧化
        1.3.2 AOM 近期研究進(jìn)展
    1.4 海水中甲烷氧化速率與產(chǎn)生速率的測定
        1.4.1 引入抑制劑測定甲烷產(chǎn)生速率
        1.4.2 應(yīng)用同位素技術(shù)測定甲烷氧化速率
    1.5 國內(nèi)甲烷研究進(jìn)展
2. 材料與方法
    2.1 海水樣品采集方法
    2.2 水樣分析方法
    2.3 飽和度和海-氣交換通量的估算方法
    2.4 沉積物-水界面交換通量測定方法
3. 秋、冬季東海和黃海海域溶解甲烷的分布與通量
    3.1 研究海域簡介
    3.2 調(diào)查站位
    3.3 結(jié)果與討論
4分布'>        3.3.1 2011 年 10 月航次東、黃海 CH₄分布
4分布'>        3.3.2 2011 年 12 月航次東、黃海 CH₄分布
4通量'>        3.3.3 東、黃海沉積物-水界面 CH₄通量
4濃度、飽和度及海-氣交換通量的季節(jié)變化'>        3.3.4 東、黃海溶解 CH₄濃度、飽和度及海-氣交換通量的季節(jié)變化
    3.4 小結(jié)
4. 春、夏季長江口及鄰近海域溶解甲烷的分布和通量
    4.1 研究海域簡介
    4.2 采樣站位
    4.3 結(jié)果與討論
4的分布特征及影響因素'>        4.3.1 春季溶解 CH₄的分布特征及影響因素
4的分布特征及影響因素'>        4.3.2 夏季溶解 CH₄的分布特征及影響因素
4的季節(jié)變化特征'>        4.3.3 長江口及鄰近海域溶解 CH₄的季節(jié)變化特征
4的飽和度和海-氣交換通量'>        4.3.4 長江口及鄰近海域溶解 CH₄的飽和度和海-氣交換通量
    4.4 小結(jié)
5. 桑溝灣溶解甲烷的生物地球化學(xué)研究
    5.1 研究海域簡介
    5.2 調(diào)查站位及試驗方法
    5.3 結(jié)果與討論
4水平分布及季節(jié)變化特征'>        5.3.1 桑溝灣海域溶解 CH₄水平分布及季節(jié)變化特征
4分布和季節(jié)變化的因素'>        5.3.2 影響桑溝灣海域溶解 CH₄分布和季節(jié)變化的因素
4產(chǎn)生研究'>        5.3.3 桑溝灣水體 CH₄產(chǎn)生研究
        5.3.4 桑溝灣海域飽和度及海氣交換通量
        5.3.5 桑溝灣溶解甲烷收支初步探討
    5.4 小結(jié)
6. 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷
發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2854297