本文關(guān)鍵詞： 二甲基硫 光化學(xué)降解 光照波段 有色溶解有機(jī)物 東海　出處：《中國(guó)海洋大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：二甲基硫（dimethylsulfide，DMS）是海水中最重要的揮發(fā)性生源硫化物，其在大氣中的氧化物會(huì)對(duì)全球氣候的變化和酸雨的形成產(chǎn)生重要的影響。在海水中DMS的遷移轉(zhuǎn)化中，光化學(xué)氧化是海水中DMS的主要去除途徑之一，是影響海水中DMS濃度和海-氣通量的重要因素，同時(shí)此過(guò)程又會(huì)受到各種復(fù)雜條件的影響，因此，有關(guān)海水中DMS的光化學(xué)降解過(guò)程及其影響因素的研究對(duì)于全面認(rèn)識(shí)海洋中DMS的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程及其環(huán)境效應(yīng)具有重要的意義。 本論文采用實(shí)驗(yàn)室模擬和海洋現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查相結(jié)合的方式，實(shí)驗(yàn)室模擬是以氙燈為光源，探討了DMS在UVB （280、295和305nm）、UVA（320、345和395nm）、和可見(jiàn)光（435和495nm）8個(gè)不同波段下的光化學(xué)降解行為及影響因素。海上的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定是在中國(guó)東海開(kāi)展甲板培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，研究海上現(xiàn)場(chǎng)DMS光氧化的情況，然后進(jìn)一步將DMS的三個(gè)移除途徑光化學(xué)氧化、生物消費(fèi)、海氣擴(kuò)散結(jié)合到一起，研究之間的相關(guān)聯(lián)系。主要研究結(jié)果如下： （1）DMS光降解反應(yīng)基本符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（ln(Ct/C0)=-kt），且在不同光照波段下DMS的光降解速率不同。在研究波段范圍內(nèi)，DMS在UVB各波段區(qū)的降解速率明顯大于UVA和可見(jiàn)光區(qū)各波段的速率，且在280nm下DMS光降解速率最大。 有色溶解有機(jī)物（CDOM）在DMS光化學(xué)降解中起到一個(gè)非常關(guān)鍵的作用，太陽(yáng)能輻射和CDOM之間的相互作用是活性分子的主要來(lái)源。在8個(gè)不同波段下，隨著光照時(shí)間的增長(zhǎng)，海水中CDOM的光譜吸收系數(shù)隨之增大，并受到光照波段的影響，其中在280nm下光譜吸收系數(shù)最大。另外，CDOM光譜吸收系數(shù)與DMS濃度有很好的線性擬合，說(shuō)明CDOM的吸光特性會(huì)明顯影響DMS的光化學(xué)降解過(guò)程，并且不同光照波段影響有所差異。 8個(gè)不同光照波段280、295、305、320、345、395、435和495nm下，分別光照6h后DMS光化學(xué)氧化向二甲亞砜（DMSO）的轉(zhuǎn)化率分別是31.3%、28.2%、25.5%、22.5%、27.4%、29.6%、20.4%和24.1%。由此結(jié)果可以看出，DMS在UVB波段向DMSO的轉(zhuǎn)化率較大，且在280nm下達(dá)到最大值。 （2）于2013年6月21日-7月22日（夏季）對(duì)東海海域中DMS的濃度分布以及遷移轉(zhuǎn)化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明夏季東海表層海水中DMS的濃度變化范圍比較大，主要是4.78（1.16-11.61）nmolL-1。對(duì)于水平分布來(lái)說(shuō)，總體上呈現(xiàn)出近岸高、外海低的分布趨勢(shì)，由此看出，人為活動(dòng)對(duì)DMS生物生產(chǎn)以及濃度分布有著深刻的影響；夏季東海表層海水中DMS的濃度與Chl-a濃度之間具有良好的相關(guān)性，由此可見(jiàn)，在控制東海表層海水中DMS濃度方面，浮游植物的生物量起著重要的作用。 東海7個(gè)調(diào)查站位的海水中DMS光化學(xué)降解速率與實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果是一致的，均是在UVB波段下的光氧化速率最快，在可見(jiàn)光波段下氧化速率最慢，而且近海站位的DMS光降解速率要明顯高于中間陸架站位以及遠(yuǎn)海站位，表明在DMS的光化學(xué)降解過(guò)程中CDOM是主要的光敏劑，，近海站位由于陸源的輸入導(dǎo)致CDOM含量要顯著的高于中間陸架以及遠(yuǎn)海的含量。 在東海表層海水中，光化學(xué)氧化和微生物消耗這兩種去除途徑所需要的周轉(zhuǎn)時(shí)間大約一致，都在1d左右，而海－氣擴(kuò)散這一途徑的周轉(zhuǎn)時(shí)間比較長(zhǎng)，需要幾天左右，由此可知，光化學(xué)氧化與微生物降解在DMS遷移轉(zhuǎn)化的過(guò)程中具有同樣的重要性，因此光化學(xué)氧化是海水中DMS去除的主要途徑之一，在DMS的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程中扮演著極為重要的作用。 將東海站位海水的實(shí)驗(yàn)室模擬與黃海站位海水的實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，東海站位海水中DMS的光化學(xué)氧化速率比黃海站位海水中DMS的氧化速率要慢，雖然在這兩次實(shí)驗(yàn)室模擬的過(guò)程中，DMS的初始濃度、光照波段以及光照強(qiáng)度等因素都是相同的，但是在不同海區(qū)的海水中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成不同的。進(jìn)一步說(shuō)明表層海水中DMS的光降解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，其反應(yīng)速率受到光照波段、CDOM的性質(zhì)和分布以及海區(qū)環(huán)境等多方面的影響。
[Abstract]:Dimethyl sulfide ( DMS ) is one of the most important volatile compounds in seawater , and its oxides in the atmosphere have an important influence on global climate change and acid rain formation . In the migration and transformation of DMS in seawater , photochemical oxidation is one of the main ways to remove DMS and sea - gas flux in seawater . In this paper , the chemical degradation behavior and influencing factors of DMS on UVB ( 280 , 295 and 305 nm ) , UVA ( 320 , 345 and 395 nm ) , UVA ( 320 , 345 and 395 nm ) , and visible light ( 435 and 495 nm ) in 8 different wavelength bands were studied by means of laboratory simulation and ocean site investigation . ( 1 ) DMS photodegradation reaction basically accords with first - order reaction kinetics ( ln ( Ct / C0 ) = - kt ) , and the degradation rate of DMS under different illumination wavebands is different . In the range of the research band , the degradation rate of DMS in each wavelength band of the UVB is obviously higher than that of UVA and visible region , and the DMS light degradation rate is the maximum at 280 nm . CDOM plays a very important role in the photochemical degradation of DMS . The interaction between solar radiation and CDOM is the main source of active molecules . In 8 different wavebands , the spectral absorption coefficient of CDOM increases with the increase of illumination time . The absorption coefficient of CDOM is the largest at 280 nm . The conversion rate of DMS photochemically oxidized to dimethyl sulfoxide ( DMSO ) at 6280 , 295 , 305 , 320 , 345 , 395 , 435 and 495 nm in 8 different illumination bands was 31.3 % , 28 . 2 % , 25.5 % , 22.5 % , 27 . 4 % , 29 . 6 % , 20.4 % and 24.1 % , respectively . As a result , it can be seen that the conversion rate of DMS to DMSO in UVB band was large and reached its maximum at 280 nm . ( 2 ) From June 21 to July 22 , 2013 ( summer ) , the concentration distribution and migration transformation of DMS in the sea area of East China Sea were studied . The results show that the concentration of DMS in the surface water of East China Sea is relatively large , mainly 4.78 ( 1.16 - 11.61 ) nmolL - 1 . The chemical degradation rate of DMS in the seawater of 7 stations in the East China Sea is consistent with the laboratory simulation results , which are the fastest in the UVB wavelength band , the lowest oxidation rate in the visible light wave band , and the DMS light degradation rate in the near sea level is obviously higher than that of the intermediate shelf station and the far sea station , indicating that the CDOM is the main photosensitizer in the photochemical degradation of the DMS , and the content of the CDOM is higher than that of the middle shelf and the far sea due to the input of the land source . In the sea water of the East China Sea , the turnaround time required for both photochemical oxidation and microbial consumption is around 1d , and the turnaround time of sea - gas diffusion is relatively long . It can be seen that photochemical oxidation and microbial degradation are of the same importance in the process of DMS migration and transformation . Therefore , photochemical oxidation is one of the main ways of DMS removal in seawater , which plays an important role in DMS migration and transformation . It is found that the chemical oxidation rate of DMS in the seawater of the East China Sea is slower than that of the DMS in the seawater of the Yellow Sea . Although the initial concentration , the illumination wavelength band and the light intensity of the DMS are the same in the process of the two laboratory simulation , the photodegradation process of DMS in the sea water is different . The reaction rate is influenced by the nature and distribution of the illumination wavelength band and CDOM and the environment of the sea area .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P734

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1519437