西北太平洋黑潮延伸体区甲醇分布及微生物代谢机制

近日，Geophysical Research Letters（GRL）发表论文，首次对西北太平洋海域海水中甲醇的生物代谢速率和机制进行了报道，这项工作为进一步了解甲醇在海洋碳循环中的作用提供了新的视角。

甲醇是大气中丰度最高的挥发性含氧有机化合物，可以与氢氧自由基反应，从而产生一定的气候效应。海洋中的甲醇含量相对丰富，可以由浮游植物产生，并且可以作为碳源和能来来源被微生物所利用。然而目前海洋中甲醇的分布及代谢过程研究较少，限制了目前对甲醇生物地球化学过程及其在碳循环中所起作用的认识。黑潮延伸体海域是亚热带环流和亚北极西部环流西边界流的汇合处（图1），该区域的多尺度物理过程影响着海气交换、海水化学以及生态过程。因此，黑潮延伸体区域是西北太平洋生物碳循环研究的 “热点”。

图1 黑潮延伸体海区站位图

本研究通过建立灵敏的分析方法，在结合甲醇浓度的基础上，利用放射性同位素示踪技术，对上层海洋中甲醇的代谢过程进行了定量分析。结果发现，黑潮延伸体区域甲醇的生物代谢速率为1.0–130.7 nmol/L/day，生物代谢的周转时间为3-19天。快速的生物代谢导致了研究区域海水中甲醇的浓度维持在较低的水平（<12–391 nmol/L）。微生物代谢是海水中甲醇的主要去除途径，同位素示踪结果表明，被微生物摄取的甲醇中，有超过89.7%的甲醇被氧化，同时甲醇的代谢贡献了最高3.3%的细菌需碳量，说明甲醇作为微生物能源及有机碳来源的作用是不可忽视的。通过定量对比不同甲醇来源及去除途径（包括原位产生、大气输送和生物消耗）的相对重要性，发现大气输入量占到了混合层甲醇消耗量的22.7%（图2），远低于生物消耗的去除速率，说明原位产生过程在维持海洋甲醇储库的动态平衡中起着主导作用。这些结果对于深入理解目前对海洋中甲醇等一碳化合物的生物地球化学循环过程的认识有重要意义。

图2 甲醇的海气通量及微生物代谢速率比较

2023-GRL-Methanol Concentrations in NWP.pdf