近日，山东大学环境研究院杜林教授团队在海洋光化学方面取得新进展，相关研究成果以“Effect of Nitrate on the Photochemical Production of Carbonyl Sulfide From Surface Seawater”为题发表在Geophysical Research Letters。该研究由山东大学与自然资源部第一海洋研究所共同完成，山东大学为论文的第一完成单位，环境研究院李建龙副研究员为第一作者，杜林教授为该论文的通讯作者。

众所周知，海洋源羰基硫（COS）对大气中硫酸盐的形成，尤其是平流层中硫酸盐的形成有很大贡献，进而影响气候。硝酸盐是海水中普遍存在的一种主要营养成分。紫外光诱导的硝酸盐光解产生羟基自由基可以从根本上改变海水的氧化平衡，进而影响海洋环境。然而，硝酸盐对COS光化学产生的影响尚不清楚。鉴于此，杜林教授团队利用印度洋寡营养盐海水为背景研究对象，构建了富硝酸盐表层海水体系揭示羟基自由基在COS形成过程中的关键作用，旨在厘清COS光化学过程与水体富营养化内在联系。

研究结果表明，印度洋东部海域不同寡营养盐站位表层海水的COS光化学产生速率存在明显差异。此外，拟合结果显示调查站位有色溶解有机物（CDOM）浓度（用海水在350 nm的吸光度表示，a350）越高，COS的光化学产生速率越大。上述结果说明，海水表层COS的光化学产生除了与溶解有机硫浓度有关外，海水CDOM也是触发表层COS产生的内在“驱动因子”之一。

通过对比研究不同辐射波长下COS的浓度数据发现，海洋表层COS的光化学产生主要由太阳光的紫外辐射所引起，其浓度并随波长的减小而显著增加。当只考虑太阳紫外辐射时，小于320 nm（UVB）和大于320 nm（UVA）的紫外辐射对COS产生的相对贡献分别为32%和68%，这说明UVA对海水中COS光化学形成的作用显著大于UVB。

此外，研究人员在构建的不同浓度的富硝酸盐表层海水环境中探究了硝酸盐对COS光化学产生的影响。结果表明，COS的光化学产生速率与水体硝酸盐浓度密切相关，且随硝酸盐浓度的增加而增加。同时，从自由基的角度定量评估了羟基自由基在该过程中的相对贡献。对比加入异丙醇（羟基自由基去除剂）和不加入异丙醇的实验结果表明，羟基自由基对COS生成的相对贡献由初始的13%提升至63%，这说明硝酸盐对光化学生成COS有显著影响，并强调了羟基自由基在COS生成过程中的关键作用。该研究为进一步加深对海洋COS光产生以及硝酸盐对COS光产生影响的认识具有重要意义。

该研究工作得到国家自然科学基金面上项目、青年基金以及山东省自然科学基金等资助，也感谢自然资源部第一海洋研究所合作者对本研究的大力支持。

https://doi.org/10.1029/2021GL097051

本文来源：山东大学