2009年8月底長江口海水中甲烷的分布與釋放通量

趙玉川, 張桂玲, 劉素美

(中國海洋大學 海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室, 山東 青島 266100)

2009年8月底長江口海水中甲烷的分布與釋放通量

趙玉川, 張桂玲, 劉素美

(中國海洋大學 海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室, 山東 青島 266100)

于2009年8月27日至9月2日對長江口海域進行了大面調查, 采集了表層和底層海水樣品, 對溶解甲烷(CH4)濃度進行了測定。結果表明, 夏季長江口海域表、底層溶解甲烷的濃度分布特征基本一致, 即從近岸向遠海逐漸降低, 底層濃度約為表層的 2倍。利用 Liss and Merlivat(1986)公式、Wanninkhof (1992)公式、Raymod and Cole(2001)公式和平均瞬時風速估算出夏季長江口海域CH4的海-氣交換通量分別為(22.1±38.4) μmol/(m2·d)、(34.3±59.6) μmol/(m2·d)和(48.6±84.5) μmol/(m2·d)。夏季長江口海域表層海水中CH4均呈過飽和狀態, 是大氣中CH4的凈源。

長江口; 甲烷; 分布; 海-氣交換通量

甲烷是大氣中的一種重要的溫室氣體, 其單分子吸收紅外輻射的能力是CO2的20多倍, 對全球溫室效應的貢獻達20%[1]。另外, 作為大氣中的活性物質, CH4能夠參與控制對流層中O3和·OH自由基濃度的光化學反應, 從而間接影響氣候變化[2-3]。目前大氣中甲烷濃度正以每年0.5%～1%的速度增長[1,4-5],這無疑會加劇全球的溫室效應[1,6]。

海洋作為大氣中 CH4的一個自然源, 其釋放CH4的量占全球總釋放量的 2%～4%[7], 而占全球海洋面積 16%的河口和近岸地區的釋放量卻占全球海洋CH4總釋放量的約75%[8-9]。然而由于數據的缺乏,在估算全球海洋釋放 CH4量時還存在很大的不確定性[8, 10-11]。

由于河流中通常含有高度過飽和的 CH4[12-13],因此河流輸送對河口及其近岸海域中溶解 CH4有重要影響。長江是中國第一大河, 其年均徑流量為9 034億m3, 年均輸沙量為4.14億t[14]。隨著沿江經濟的快速發展和人口劇增, 城市污水和工農業廢水的大量排放, 使得長江口水域N、P含量不斷增加, 富營養化程度加重, 赤潮頻繁發生[15], 大量的陸源物質在此沉積, 這些都為 CH4的生物產生提供了合適的環境[16]。本研究對夏季長江口海域CH4的分布及其影響因素進行了初步探討, 結合歷史數據初步估算了長江口海域向大氣釋放的 CH4通量以及其對全球 CH4海-氣交換通量的區域性貢獻。

1 材料與方法

1.1 研究區域

于2009年8月27日到9月2日隨“勘-407”調查船對長江口及鄰近海域進行了調查, 調查區域及站位如圖1所示, 共設置 7個東西向斷面, 共計 31個大面觀測站, 除 5C站只采表層水樣外, 其余每站均采集表、底層海水樣品。

1.2 樣品采集

海水樣品由20 L Niskin采水器采集, 取樣方法同溶解氧(DO)的取樣方法。在采樣前先用海水沖洗樣品瓶(體積約為116 mL的小口玻璃瓶)2次, 然后將乳膠管插入瓶底慢慢注入海水, 并使海水溢出約瓶體積的一半后, 加入1.0 mL飽和HgCl2抑制微生物活動, 然后用帶PTFE襯層的橡膠塞和鋁帽將樣品瓶密封, 盡量避免瓶中存有氣泡。樣品采集后低溫避光保存, 待返回陸地實驗室后在兩個月內完成分析[17]。現場海水溫度、鹽度等參數由CTD在海水采集時同步測定。由于5C站水深較淺, 溫、鹽等參數用Multi 350i多參數水質分析儀(德國WTW公司)現場測定, 現場風速用手持風速計(AZ8910, 中國)在甲板的較高處迎風測定。

圖1 2009年8月長江口海域采樣站位Fig. 1 Sampling locations at the Changjiang (Yangtze River)Estuary

1.3 分析方法

樣品均采用氣體抽提-氣相色譜法測定[18]。用高純 N2吹掃海水樣品 7 min, 吹掃氣體經過 K2CO3干燥管和 CO2吸收管分別除去水蒸氣和 CO2, 最后富集于內填有 Porapark-Q (80/100目)并置于液氮的不銹鋼吸附管中, 富集結束后, 迅速將吸附管加熱到140℃, 被吸附的CH4經過解析后進入帶有FID檢測器的氣相色譜(島津GC-14B)中測定。色譜柱為3 m×3 mm的不銹鋼填充柱(內填80/100目的Porapark-Q),色譜柱溫為 50 ℃, 進樣口溫度為 100 ℃, 檢測器溫度設為 175 ℃。所用載氣為高純 N2, 流量為 50 mL/min。檢測器信號采用體積分數為 4.15×10-6的CH4/N2標準氣體(國家標準物質中心)校正。因 FID檢測器的響應信號與 CH4濃度之間有良好的線性關系, 故采用同一濃度不同體積的多點校正法建立色譜峰面積與甲烷濃度的線性關系, 然后根據待測樣品校正空白后的色譜峰面積, 利用標準曲線進行校正。該方法的檢測限約為 0.06 nmol/L, 相對偏差＜3%。

1.4 飽和度及海-氣交換通量的計算方法

海水中溶解 CH4的飽和度R(%)及海-氣交換通量F可由下列公式計算得出：

式中：Cobs為溶解氣體在表層海水中的實測濃度;Ceq為氣體在表層海水中與大氣達平衡時的濃度, 可根據現場水溫、鹽度, 利用Weiss公式[19]計算得到。kw為氣體交換速率, 可根據經驗公式計算得到。本文分別利用Liss and Merlivat公式[20]、Wannikhof公式[21]和Raymond and Cole公式[22](以下簡稱LM86、W92和RC01)計算kw。其中前兩個公式是海-氣交換通量估算中最常用的公式, 分別代表了對海-氣交換通量估算的較低值與較高值, 而RC01公式是主要用于估算河口海-氣交換通量的代表性公式, 是匯總了不同河流河口、不同的估算氣體交換通量方法后, 回歸出的一個與風速有關的公式[22], 因此用該公式估算相對于前兩個公式更能接近于實際結果, 計算公式見表1。

表1 與風速有關的氣體交換常數計算公式Tab. 1 Formula of gas transfer velocity related to wind speed

CH4的Sc數計算公式[19]：Sc=2039.2 – 120.31t+3.42092–0. 04043t3(t為表層海水攝氏溫度)。

2 結果與討論

2.1 夏季長江口鹽度、溫度和 CH4濃度分布

夏季長江口海域表、底層海水中溶解 CH4的濃度、鹽度和溫度的水平分布如圖2所示。表層的鹽度顯然受長江沖淡水的影響, 在長江口外沿東北方向呈現明顯的舌狀分布, 而底層在東南方向受到了高鹽海水的入侵; 表層溫度由南向北呈逐漸降低的趨勢, 而底層溫度的分布正好和表層相反。長江口表、底層 CH4濃度的變化范圍分別是 2.89～30.47 nmol/L 和 3.05～40.11 nmol/L, 平均值分別為(7.34±6.23) nmol/L和(14.07±8.64) nmol/L, 5C站表層CH4濃度為67.31 nmol/L。其表、底層CH4的濃度范圍處于世界河口的范圍之內(表2) , 而且底層海水中CH4的濃度明顯高于表層, 約為表層的2倍。從圖2中還可以看出, 夏季長江口海域CH4濃度的表、底層分布特征大致相同：由近岸向遠海逐漸降低。表、底層溶解 CH4的高值區主要出現在舟山群島、杭州灣外和長江口附近, 以上特點表明長江口海域溶解 CH4的分布受長江等陸地徑流輸入的顯著影響, 而最高值出現舟山群島、杭州灣附近, 非長江口附近, 主要和該海域出現的底層沉積再懸浮有關[16]。

圖2 長江口鄰近海域表、底層海水中CH4、溫度、鹽度的水平分布Fig. 2 Horizontal distributions of methane, temperature, and salinity in the surface and bottom waters of Changjiang (Yangtze River) Estuary

2.2 長江口鄰近海域CH4的飽和度和海-氣交換通量

2005年全球大氣甲烷平均濃度為1774 ppbv[1],按照其在大氣中的年增長速率為 0.5%～1.0%(取其平均值)計算, 可推算出2009年大氣中甲烷的濃度約為 1 830 ppbv, 再根據公式(1)計算得到各站位表、底層海水中溶解 CH4的飽和度, 并利用 Liss and Merlivat公式[20](LM86)、Wanninkhof公式[19](W92)和Raymond and Cole[22](RC01)分別計算了各站位的CH4海-氣交換通量。由圖3可以看出, 表、底層海水中的溶解 CH4均呈過飽和狀態, 是大氣CH4的源, 其中位于長江口門處的 5C站表層的飽和度為 2 934%, 為所測站中的最高值, 趙靜等[23]在 2008年 9月測的長江下游甲烷的飽和度高達4 308%, 顯然該站的高值是由于受到了長江徑流影響。其余站位表、底層 CH4飽和度的平均值分別為(365±303)%和(664±417)%。在 CK-34、CK-36、CK-38站, 其底層的飽和度值約為表層的3倍多。在2006年的8月份長江口航次中, 張瑩瑩[24]報道在此處附近由于受臺灣暖流的侵入, 極大地限制了表層水與下層水的交換, 使DO含量分層非常明顯, 本次航次中同樣 DO分層也很明顯(圖5)。底層的低氧有利于水體和沉積物中甲烷的產生, 造成甲烷在底層水體中的積累, 因而底層 CH4的飽和度明顯大于表層。

圖3 長江口海域表、底層海水中溶解甲烷的飽和度Fig. 3 Saturations of CH4 in surface and bottom waters of Changjiang (Yangtze River) Estuary

本次調查期間各站的瞬時風速范圍為 0.6～17.9 m/s, 平均風速為(7.3±4.3) m/s, 利用平均瞬時風速和LM86公式計算出所有站位的CH4的海-氣交換通量范圍為 2.7～204.2 μmol/(m2·d),平均值為(22.1±38.4)μmol/(m2·d), 利用 W92 公式計算出 CH4海-氣交換通 量 范 圍 為 4.2～317.1μmol/(m2·d),平 均 值 為(34.3±59.6) μmol/(m2·d), 約是利用LM86公式計算結果的 1.5倍, 兩者分別代表了 CH4海-氣交換通量估算的較低值和較高值[25], 而利用 RC01公式計算出CH4的海-氣交換通量范圍為 5.9～449.9 μmol/(m2·d),平均值為(48.6±84.5) μmol/(m2·d), 該值明顯高于前兩公式的計算結果。由此可見在估算通量時采用不同的風速和模型對結果有一定的影響。由表2可知,用前兩個公式計算的海-氣交換通量結果明顯高于Cadiz bay[26], 低于 Danube河口[27]和珠江口的平均值[28](約 63.5 μmol/(m2·d))(表2)。

本研究發現在該海域多年觀測的同期長期平均風速為7.6 m/s[29], 與本次調查的各站的平均瞬時風速(7.3 m/s)相差不大。張桂玲等[16]以鹽度等于 30為界, 將長江口海域鹽度＜30的區域劃為河口區, 鹽度＞30的區域為河口鄰近海域, 為了方便比較, 本文也按此來計算海氣-交換通量, 風速采用本航次的平均瞬時風速7.3 m/s, 結果見表3。本次調查期間的甲烷海-氣交換通量略低于2005年8月的結果, 但兩次調查的基本規律是一致的, 即河口區甲烷海-氣交換通量明顯高于鄰近海域, 前者約是后者的4倍。由表3還可以看出長江口海域溶解 CH4呈明顯季節變化,一般春季較低, 夏、秋季較高。

2.3 長江口海域對全球海洋 CH4釋放的區域性貢獻

根據本次研究區域的面積(河口區約為 2.6×104km2、河口鄰近海域約為2.1×104km2)和表3中使用長期風速計算的長江口甲烷海氣交換通量的年平均結果, 初步估算出河口區 CH4的年釋放量約為5.4×10-3Tg、10.2×10-3Tg 和 11.9×10-3Tg, 而河口鄰近海域為 1.4×10-3Tg、2.6×10-3Tg、3.1×10-3Tg, 其值分別是根據LM86公式、W92公式和RC01公式估算所得。結果表明, 長江口及鄰近海域只占全球海洋總面積的約 0.01%, 但其每年向大氣釋放的總量(12.8×10-3Tg/a, 按W92公式計算的河口和河口鄰近海域計算的結果之和)占全球海洋年釋放量(18 Tg/a,該值是根據W92公式估算的結果)[8]的0.07%。雖然由于缺少冬季的結果, 此次估算還有一定的不確定性, 但本文的結果仍表明河口作為大氣甲烷源的強度要遠高于近岸和大洋等。由表2可以看出, 由于世界不同河口的差異較大, 其甲烷海氣交換通量也表現出較大的時空差異, 因此在今后的研究中應該對更多有代表性的大型河口進行研究, 才能準確估算出全球河口對大氣甲烷的貢獻。

表2 世界上不同河口中CH4的濃度、飽和度及海-氣交換通量Tab. 2 Methane concentrations, saturations, and sea-to-air fluxes at various estuaries over the world

3 影響長江口海域表、底層海水中溶解CH4分布的因素

3.1 陸源輸入

研究表明, 河流中溶解的 CH4處于高度的過飽和狀態[11,12,32,33], 富甲烷河水的輸入是陸架海甲烷的重要源[16,34,35]。為了考察長江輸入對長江口海域甲烷的影響, 于2009年7月到2010年6月間每月在長江下游徐六涇(121°2′E, 31°46′N)取樣, 定點觀測了長江溶解 CH4的濃度, 同時收集在徐六涇上游大約600 km處的大通水文站的長江流量數據[36]。長江溶解CH4的濃度和流量的月變化如圖4, 從圖4中可以看出, 長江溶解 CH4濃度呈現出明顯的月際變化,其中2009年12月和2010年1月的濃度最高, 而2009年 11月最低。整個觀測期間 CH4的濃度變化為46.44～261.83 nmol/L,其 平 均 值 為 (131.41±66.89)nmol/L, 比長江口鄰近海域溶解 CH4濃度高一個數量級。顯然長江對長江口鄰近海域 CH4的分布有極其重要的影響。通過做長江口溶解甲烷濃度與鹽度的關系圖可知, 甲烷與鹽度有良好的負相關性(y=-0.41x+32.33,r2=0.88), 這與張桂玲等[37]在2003年夏季長江口海域甲烷與鹽度的關系(y=-1.28x+47.3,r2=0.88)相一致, 也表明陸地徑流輸入是海域溶解甲烷的重要源。這一規律也與文獻報道的其他河口相一致[27,38,39], 即在河口中溶解的甲烷的濃度一般隨鹽度的增加而降低。

3.2 沉積物的釋放

CH4細菌是嚴格的厭氧菌, 可以在富含有機物的缺氧沉積物中產生, 并且通過沉積物-水界面交換擴散至底層海水中[40,41], 而且沉積物中甲烷的產生速率在很大程度上取決于可降解有機質的量[42]。在長江口海域, 由于長江徑流攜帶大量懸浮物和有機物的沉積, 使該海域沉積物中有機碳含量較高, 而且夏秋季底層水體時常會出現低氧狀態[23,43-45], 這些都為甲烷的生物產生提供了有利條件。曾有研究報道, 2002年5月在長江口海域沉積物中甲烷的釋放通量為 1.73～2.21 μmol/(m2·d), 并指出長江口沉積物是水體中溶解甲烷的重要源[16]。本次研究發現, 在CK-20、CK-30、CK-32、CK-34、CK-36、CK-38 這些站位中, 底層溶解甲烷的濃度約為表層的 3～4倍,表明這些站位的底層極有可能存在甲烷的強釋放源。

表3 不同季節長江口CH4海-氣交換通量結果比較Tab. 3 Sea-to-air CH4 fluxes from Changjiang (Yangtze River) Estuary in different seasons

圖4 長江徐六涇表層水中溶解甲烷濃度和平均徑流量的月際變化Fig. 4 Monthly variation of methane concentrat ions at Xuliujing and discharges at Station Datong in the Changjiang (Yangtze River)

圖5 CK34、CK36、CK38站位中DO的垂直分布Fig. 5 The vertical distributions of DO at stations CK34,CK36, and CK38

3.3 其他影響因素

在本次調查中鹽度為0.2的5C站, CH4的濃度最高, 而后隨著鹽度的增加, 甲烷的濃度逐漸降低。據報道[11]在河口混合過程中的最初階段, 通過海-氣和生物氧化導致的 CH4去除非常強烈, 可以達到河流輸入甲烷總量的 90%以上, 而且該去除過程在鹽度達到5時基本已完成。據文獻報道[46], 在2005年夏季長江口海域中, 該過程在鹽度達到 3時已基本完成。在本航次中我們沒有調查鹽度為1～20的河口低鹽度區, 因此無法清楚的了解該過程。通過做底層溶解甲烷與 chl-a的相關性分析(CH4=1.91chl-a+10.21,r2=0.39,n=30p＜0.001)和與底層溶氧的相關分析(y=2.73DO2-17.58DO+39.28,r2=0.24,n=30p＜0.01)知,甲烷與chl-a和DO具有一定的相關性, 但并不顯著,這有可能是由于調查的區域有限, 而且影響該區域甲烷分布的因素較多(如現場生物產生和甲烷氧化、貧甲烷黑潮水的入侵、不同水團的交換、沉積物再懸浮等), 各種因素的影響互相疊加所致。因此, 為了更深入的認識長江口海域溶解甲烷分布的主控因素,還需要進一步開展更多的研究工作。

4 結論

(1)夏季長江口海域表、底層溶解CH4的平均濃度均處于世界河口溶解甲烷濃度的范圍之內, 底層甲烷濃度明顯大于表層。該海域的表、層溶解 CH4的分布趨勢相同, 即濃度由近岸向遠海逐漸減小。

(2)夏季長江口海域溶解 CH4的分布明顯受長江徑流和沉積物釋放的影響。

(3)長江口表層各個站位中的甲烷均呈過飽和狀態, 是大氣中甲烷的凈源。結合文獻數據, 估算出長江口海域年釋放通量約為12.8×10-3Tg/a, 占全球海洋年釋放總量的 0.07%, 遠高于其占全球海洋的面積比。

[1]IPCC. Climate Change 2007：The physical science basis[M]. New York：Cambridge University Press, 2007.1-996.

[2]Cicerone R J, Oremland R S. Biogeochemical aspects of atmospheric methane[J]. Global Biogeochemical Cycles, 1988, 2(4)：299-327.

[3]Crutzen P J. Methane’s sinks and sources[J].Nature,1991, 350：380-381.

[4]Rasmussen R A, Khalil M A K.Atmospheric trace gases：trends and distributions over the last decade[J].Science,1986, 232：1623-1624.

[5]Steele L P, Dlugokencky E J, Lang P M, et al. Slowing down of the global accumulation of atmospheric methane during the 1980s[J]. Nature, 1992, 358：313-316.

[6]Chappellaz J, Bluniert T, Raynaud D, et al.Synchronous changes in atmospheric CH4and Greenland climate between 40 and 8 kyr BP[J]. Nature,1993, 366：443-445.

[7]IPCC. Climate Change 2001：The physical science basis[M]. New York：Cambridge University Press, 2001：1-881.

[8]Bange H W, Bartell U H, Rapsomanikis S,et al.Methane in the Baltic and North Seas and a reassessment of the marine emissions of methane[J].Global Biogeochemical Cycles, 1994, 8：465-465.

[9]Bates T S, Kelly K C, Johnson J E, et al. A reevaluation of the open ocean source of methane to the atmosphere[J]. Journal of Geophysical Research, 1996,101(D3)：6953-6961.

[10]Bange H W. Nitrous oxide and methane in European coastal waters[J].Estuarine, Coastal and Shelf Science,2006, 70(3)：361-374.

[11]Upstill-Goddard R C, Barnes J, Frost T,et al. Methane in the southern North Sea：Low-salinity inputs,estuarine removal, and atmospheric flux[J]. Global Biogeochemical Cycles, 2000, 14(4)：1205-1217.

[12]De Angelis M A, Lilley M D. Methane in surface waters of Oregon estuaries and rivers[J]. Limnology and Oceanography, 1987, 32(3)：716-722.

[13]De Angelis M A, Scranton M I. Fate of methane in the Hudson River and estuary[J].Global Biogeochemical Cycles, 1993, 7(3)：509-523.

[14]中國水利部. 中國河流泥沙公報(長江、黃河)[R].2009.

[15]鐘霞蕓, 楊鴻山. 長江口水域氮, 磷的變化及其影響[J].中國水產科學, 1999, 6(5)：6-9.

[16]Zhang G L, Zhang J, Liu S M, et al. Methane in the Changjiang (Yangtze River) Estuary and its adjacent marine area：riverine input, sediment release and atmospheric fluxes[J].Biogeochemistry, 2008, 91(1)：71-84.

[17]張桂玲, 中國近海部分海域溶解甲烷和氧化亞氮的生物地球化學研究[D]. 青島：中國海洋大學, 2004.

[18]Zhang G L, Zhang J, Kang Y B, et al. Distributions and fluxes of methane in the East China Sea and the Yellow Sea in spring[J].Journal of Geophysical Research,2004, 109(C07011)：1-10.

[19]Weiss R F, Price B A. Nitrous oxide solubility in water and seawater[J].Marine Chemistry, 1980, 8(4)：347-359.

[20]Liss P S, Merlivat L. Air-sea gas exchange rates：Introduction and synthesis：Introduction and synthesis[C]//The role of air-sea exchange in geochemical cycling. New York：D. Reidel Publishing Company NATO ASI Series,1986：113-127.

[21]Wanninkhof R. Relationship between wind speed and gas exchange[J]. Journal of geo- phycalresearch, 1992,97(C5)：7373–7382.

[22]Raymond P A, Cole J J. Gas exchange in rivers and estuaries：Choosing a gas transfer velocity[J].Estuaries and Coasts, 2001, 24(2)：312-317.

[23]趙靜, 張桂玲, 吳瑩, 等. 長江中溶存甲烷的分布與釋放[J]. 環境科學, 2011, 32(1)：18-25.

[24]張瑩瑩, 張經, 吳瑩, 等. 長江口溶解氧的分布特征及影響因素研究[J].環境科學, 2007, 28(8)：1649-1654.

[25]Oudot C, Jean-Baptiste P, Fourré E, et al. Transatlantic equatorial distribution of nitrous oxide and methane[J].Deep Sea Research Part I：Oceanographic Research Papers, 2002, 49(7)：1175-1193.

[26]Ferrón S, Ortega T, M. Forja J. Temporal and spatial variability of methane in the north-eastern shelf of the Gulf of Cádiz (SW Iberian Peninsula)[J].Journal of Sea Research, 2010, 64(3): 213-223.

[27]Amouroux D, Roberts G, Rapsomanikis S, et al.Biogenic Gas (CH4, N2O, DMS) Emission to the Atmosphere from Near-shore and Shelf Waters of the North-western Black Sea[J].Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2002, 54(3)：575-587.

[28]Zhou H Y, Yin X J, Yang, Q H,et al. Distribution,source and flux of methane in the western Pearl River Estuary and northern South China Sea[J].Marine Chemistry, 2009, 117(1-4)：21-31.

[29]徐家良. 長江口外海上風速的近似推算模式[J].東海海洋, 1992, 10(3)：1-8.

[30]Sansone F, Rust T, Smith s. Methane distribution and cycling in Tomales Bay, California[J]. Estuaries and Coasts, 1998, 21(1)：66-77.

[31]李佩佩. 黃河口及黃、渤海溶存甲烷和氧化亞氮的分布與釋放通量[D]. 青島：中國海洋大學, 2010.

[32]Middelburg J J, Nieuwenhuize J, Iversen N, et al.Methane distribution in European tidal estuaries[J].Biogeochemistry, 2002, 59(1-2)：95-119.

[33]Nirmal Rajkumar A, BarnesJ, Ramesh R, et al. Methane and nitrous oxide fluxes in the polluted Adyar River and estuary, SE India[J].Marine pollution Bulletin,2008, 56(12)：2043-2051.

[34]Scranton M I, McShane K. Methane fluxes in the southern North Sea：the role of European rivers[J].Continental Shelf Research, 1991, 11(1)：37-52.

[35]Bugna G C, Chanton J P, Cable J E,et al. The importance of groundwater discharge to the methane budgets of nearshore and continental shelf waters of the northeastern Gulf of Mexico[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1996, 60(23)：4735-4746.

[36]全國水雨情信息網. http：//xxfb.hyb.hydroinfo.gov.cn/nindex.jsp.

[37]Zhang G. L, Zhang J, Ren J L, et al. Distributions and sea-to-air fluxes of methane and nitrous oxide in the North East China Sea in summer[J]. Marine Chemistry,2008. 110(1-2)：42-55.

[38]Marty D G. Methanogenic bacteria in seawater[J].Limnology and Oceanography, 1993, 38(2)：452-456.

[39]Rehder G., Keir R S, Suess E, et al. The Multiple Sources and Patterns of Methane inNorth Sea Waters[J].Aquatic Geochemistry, 1998, 4(3)：403-427.

[40]Martens C S, Val Klump J.Biogeochemical cycling in an organic-rich coastal marine basin--I. Methane sediment-water exchange processes[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1980, 44(3)：471-490.

[41]Ivanov M V, Pimenov N V, Rusanov I I, et al.Microbial Processes of the Methane Cycle at the North-western Shelf of the Black Sea[J]. Estuarine,Coastal and Shelf Science, 2002, 54(3)：589-599.

[42]Cynar F J,Yayanos A A.Enrichment and characterization of a methanogenic bacterium from the oxic upper layer of the ocean[J]. Current Microbiology,1991, 23(2)：89-96.

[43]李道季, 張經, 黃大吉, 等. 長江口外氧的虧損[J].中國科學：D 輯, 2002, 32(8)：686-694.

[44]Wei H, He Y C, Li Q J, et al. Summer hypoxia adjacent to the Changjiang Estuary[J].Journal of Marine Systems, 2007, 67(3-4)：292-303.

[45]石曉勇, 陸茸, 張傳松, 等. 長江口鄰近海域溶解氧分布特征及主要影響因素[J]. 中國海洋大學學報,2006, 36(002)：287-290.

[46]許潔. 南海, 黃海及長江口海域溶解氧化亞氮和甲烷的分布及海-氣交換通量研究[D]. 青島：中國海洋大學, 2006.

Distribution and fluxes of methane at Changjiang(Yangtze River)Estuary at the end of August 2009

ZHAO Yu-chuan, ZHANG Gui-ling, LIU Su-mei
(Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, Ocean University of China,Qingdao 266100, China)

Oct., 12, 2010

Changjiang (Yangtze River) estuary; methane; distribution; sea-to-air fluxes

A survey was carried out at the Changjiang (Yangtze River) estuary from August 27 to September 2,2009. Dissolved CH4was measured in both surface and bottom seawaters. The horizontal distribution of dissolved CH4decreased from the river mouth to the open sea. Dissolved CH4in the bottom waters was twice of that in the surface. Sea to air CH4fluxes were 22.1 μmol/(m2·d)±38.4 μmol/(m2·d), 34.3 μmol/(m2·d)±59.6 μmol/(m2·d),and 48.6 μmol/(m2·d)±84.5 μmol/(m2·d), respectively, calculated with Liss and Merlivat (LM86), Wanninkhof (W92),and Raymond and Cole (RC01) relationships and average in situ wind speed. Methane in the surface waters of Changjiang estuary was supersaturated in summer, making Changjiang estuary a net source of atmospheric methane.

X145 文獻標識碼：A 文章編號：1000-3096(2011)11-0081-09

2010-10-12;

2010-12-19

教育部新世紀優秀人才支持計劃項目(NCET-08-0507); 國家自然科學基金項目(41076067, 40876054)

趙玉川(1984-), 男, 河北衡水人, 碩士研究生, 主要研究方向為海洋環境, E-mail：zhaoyuchuan2006@126.com; 張桂玲, 通信作者, E-mail：guilingzhang@ouc.edu.cn

致謝：感謝華東師范大學河口與海岸學國家重點實驗室的老師和同學們在本航次中協助采樣并提供水文和氣象數據。

康亦兼)