摘要
2007-2018年浒苔绿潮在我国南黄海连续12年爆发，已成为黄海最严重的生态灾害。浒苔绿潮最早在春季出现在苏北浅滩海域，之后在风和流的作用下逐渐向北漂移，持续至7月底或8月初，之后逐渐消亡。然而，其引发的生态环境效应并不会随其消亡而消失。每年夏季末，上百万吨浒苔来不及打捞而下沉至海底。大量的浒苔藻体主要在微生物的降解作用下释放丰富的碳、氮等生源要素，其势必对南黄海溶解有机物的动态变化及生地化循环产生重要影响。因此，我们在关注浒苔绿潮爆发的起源和原因、发生发展过程的同时也应该重视其对海洋生态环境尤其是对溶解有机物（DOM）造成的―后遗‖影响。本论文针对这个科学问题主要开展以下研究内容：（1）通过室内模拟浒苔降解过程研究浒苔降解释放溶解有机物的动态变化特征；（2）温度对浒苔降解过程中溶解有机物释放及其组成的影响；（3）通过现场调查评估浒苔绿潮爆发前、后南黄海溶解有机物时空分布格局变化；（4）结合历史数据，评估浒苔绿潮历年堆积降解海区溶解有机碳年际变化特征。主要结论如下： 1、通过室内模拟浒苔降解实验发现微生物在浒苔降解过程中起着重要作用：处理组溶解有机碳（DOC）浓度在第11天开始持续增加，与对照组1相比，微生物的作用明显促进了处理组DOC的释放；90天之后处理组减少的溶解有机氮（DON）浓度以及增加的溶解无机氮（DIN）浓度表明微生物在降解DOM过程中把部分有机形式的氮转化为无机形式。利用三维荧光光谱-平行因子分析技术（EEMs-PARAFAC）对浒苔降解过程中有色溶解有机物（CDOM）的组成和荧光特性进行探究，鉴别出3个荧光组分：类色氨酸组分（C1）和类腐殖质组分（C2和C3）。C1组分在处理组中的荧光强度于20天之后急剧减少，这表明微生物快速利用活性的溶解有机物比如蛋白质。由于类腐殖质物质不易被生物或微生物利用而被认为是水体中惰性溶解有机碳（RDOC）的重要组成部分，通常作为海水中RDOC的指示剂。C2和C3在处理组中的荧光强度分别于第11天和第5天开始呈现明显增加，表明在浒苔降解过程中可能有惰性物质产生。对照组1在整个实验过程中的C2和C3荧光强度较低，进一步说明浒苔降解过程中惰性物质的产生与微生物有关。 2、温度对浒苔降解过程中溶解有机物影响的实验结果表明不同温度（15℃、20℃和25℃）对0-7天浒苔降解过程中DOC的释放有显著影响（Plt;0.05）：20℃条件下DOC浓度显著高于15℃和25℃。在实验中后期（7-30天），微生物将浒苔释放的DON部分转化为无机氮形式，温度对此过程有显著影响：25℃条件下DON浓度明显低于15℃和20℃。这主要是由于25℃条件下微生物丰度较高，进而导致较多的DON发生转化，使得25℃时DON浓度最低。利用EEMs-PARAFAC共鉴别出3个荧光组分：类色氨酸组分（C1、C2）和类腐殖质组分（C3）。不同温度下三组分的相对含量表明温度对CDOM的组成并没有显著影响（Pgt;0.05），而对C2、C3组分的荧光强度具有显著性影响（Plt;0.05），这可能是不同温度下微生物的分解速率不同所导致。 3、南黄海的现场调查结果表明浒苔绿潮爆发后（夏季航次）DOC的浓度高于浒苔绿潮爆发前（春季航次）。研究海区表、底DOC的浓度在青岛沿岸均出现了最高值，此区域是浒苔绿潮爆发的集中区，并且夏季明显高于春季DOC浓度，推测浒苔降解释放DOC为引起夏季青岛沿岸DOC浓度较高的原因之一。浒苔绿潮爆发后DON浓度低于浒苔绿潮爆发前，结合DIN的变化特征（浒苔绿潮爆发后DIN浓度值高于浒苔绿潮爆发前）可知可能与浒苔绿潮爆发后期有机氮转化为DIN有关。与室内实验结果具有一定的相似性：在浒苔降解实验后期，某些有机形式的氮转化为无机形式。由此推测在夏季浒苔绿潮衰亡期，浒苔的衰亡降解可能对DON的浓度与分布造成了一定的影响。夏季FI指数和BIX指数结果表明生物来源为该海域CDOM主要来源，为衰亡浒苔降解可能为造成该海域有机质变化的来源之一提供了理论依据。通过EEMs-PARAFAC分析鉴别出南黄海春夏季水体中有3个荧光组分：类腐殖质组分（C1）和类蛋白组分（C2和C3），与本论文室内实验鉴别出的组分具有一定的相似之处。相比于浒苔绿潮爆发前，在浒苔绿潮爆发后类腐殖质组分荧光强度的增加以及类蛋白组分的减少与室内实验结果相一致，说明浒苔降解对CDOM组分具有一定的影响，并且可能有相对难降解物质的产生。 4、近10年浒苔绿潮堆积降解海区的DOC浓度呈现增加趋势，尤其是在2008年后，2008-2017年DOC浓度升高了近2倍，进一步说明了浒苔降解对近海DOC库的累积意义。
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