近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室在地学领域权威学术期刊Limnology and Oceanography发表了题为“Vegetation and tides regulate the emissions of volatile sulfur compounds from intertidal wetland sediments”（植被与潮汐共同调控潮间带湿地沉积物中挥发性硫化合物的排放）的文章，在滨海湿地硫循环研究领域取得新进展，系统揭示了潮间带湿地中挥发性硫化合物的排放机制，指出植被类型与潮汐动态是调控硫排放的关键因素。
图1 三类湿地沉积物中COS、DMS与CS₂通量变化及其季节均值
挥发性硫化合物，包括羰基硫（COS）、二甲基硫（DMS）和二硫化碳（CS₂），在大气化学和全球气候变化中扮演重要角色。它们可转化为硫酸盐气溶胶，影响云层反射率和臭氧反应，进而调节温室效应。在这项工作中，本研究团队在胶州湾湿地进行了为期一年的原位观测，覆盖互花米草、碱蓬和光滩三种典型生境。通过静态箱法采集气体样品，结合环境因子监测，系统分析了硫排放的季节变化、昼夜动态及潮汐影响下的释放特征（图1）；利用室内潮汐模拟装置，控制含水率、光照及厌氧条件，分离关键驱动因子，探究了潮汐对挥发性硫化合物排放的影响机制。该研究初步明确了湿地硫循环中的植被功能特征与潮汐特异性，揭示了我国北方典型滨海湿地挥发性硫释放的时空变化规律、源-汇格局和主控因素。
图2 （a）落潮和涨潮时挥发性硫化合物和环境因素的主成分分析；（b）响应气体与环境因素之间的关系。（a）中的圆圈和圆点分别表示落潮（黑色）和涨潮（红色）
研究发现，滨海湿地挥发性硫化合物的排放主要受植被类型与潮汐动态的协同调控。互花米草湿地因根系富集硫、沉积物硫酸盐含量高，硫排放通量显著高于碱蓬湿地与光滩。其次，潮汐通过周期性淹水与暴露调节短期排放过程：涨潮前排放受孔隙水化学与大气条件耦合影响，退潮后则主要由离子梯度与残余水分控制；短期潮汐淹没会抑制二甲基硫和二硫化碳排放，但促进羰基硫释放（图2）。此外，光暗条件也显著影响挥发性硫化合物的排放机制，光照下潮汐抑制微生物活性，黑暗条件下厌氧环境则增强羰基硫排放。最后，依赖于群落结构和温度的微生物代谢活动则进一步调控硫排放的季节与昼夜变化（图3）。这一多层次调控机制的揭示，为湿地硫循环建模与全球硫收支评估提供了关键依据。
图3 夏季（a）和冬季（b）不同实验区沉积物中硫代谢相关的9种微生物的丰度分布
杨桂朋教授领衔的研究团队长期从事海洋活性气体研究，在活性气体的海洋生物地球化学及气候效应研究领域取得了一系列创新性成果。本次在Limnology and Oceanography上发表的研究成果是该团队在海洋生物地球化学研究领域取得的又一重要研究进展。
该论文由中国海洋大学的相关学者合作完成，论文第一作者为2021届分析化学专业硕士李钦道和李培峰正高级实验师，通讯作者为刘春颖教授和杨桂朋教授。研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金及泰山学者攀登计划项目的联合支持。
通讯员：贡江琛
原文链接：https://doi.org/10.1002/lno.70278 (Vegetation and tides regulate the emissions of volatile sulfur compounds from intertidal wetland sediments)
