胶州湾秋季海水低分子量有机酸转化速率的分布特征

李 琪，乔馨越，丁海兵,4*

（1. 中国海洋大学 深海圈层与地球系统前沿科学中心，山东 青岛 266100；2. 中国海洋大学 化学化工学院，山东 青岛 266100；3. 中国海洋大学 海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100；4. 崂山实验室 海洋生态与环境科学功能实验室，山东 青岛 266237）

低分子量有机酸（Low Molecular Weight Organic Acids，LMWOAs）是碳链长度为1～5的有机酸，通常含有1～3个羧基，分子量一般小于500 D，主要包括甲酸（Formic Acid，FA）、乙酸（Acetic Acid，AA）、乳酸（Lactic Acid，LA）等（Albert et al, 1997）。LMWOAs广泛分布于海洋、大气、土壤、湖泊、降水、雪和冰等地表天然环境中（Xiao et al, 2014）。在海洋中，LMWOAs是重要的海洋活性溶解有机物，参与海洋中许多的生物化学和地球化学过程（Liang et al, 2020）。海洋中的许多过程能够产生LMWOAs，例如浮游植物的光呼吸作用（Steinberg et al, 1984）、溶解有机物的光化学降解（Tedetti et al, 2006）和微生物作用下的长链脂肪酸的降解（Xiao et al, 2014） ，以及表层沉积物的扩散（Miller et al,1979）等。虽然LMWOAs的产生途径有很多，但在海洋中浓度通常很低，主要是因为LMWOAs的生物可利用性很高，容易被生物消耗。作为生物碳源的LMWOAs通过同化作用转化为生物体的组成部分，生物体的排泄物和自身大分子有机物的分解又能将LMWOAs释放出来（Xiao et al, 2014）。但是，刘宗丽等（2013）和Lü等（2020, 2022）在对胶州湾表层海水的调查中检出LA、AA、FA，发现它们对溶解有机碳（Dissolved Organic Carbon，DOC）的贡献高达近20%，认为胶州湾周边活跃的人类活动可能是影响其水体LMWOAs浓度和分布的主要因素。Ho等（2002）发现在海洋表层和界面层中，高达15%～46%的碳供应通过AA代谢；Heuer等（2009）研究表明，海洋沉积物中AA的碳同位素组成高度可变。这些研究均表明，在受人类活动影响较大海域的水体和沉积物中，LMOWAs可能成为海洋活性有机碳的重要组成部分，并卷入了多种有机碳的生物地球化学过程。因此，研究LMWOAs复杂的生物与海洋环境相互作用的过程，对了解海洋活性有机碳循环具有重要意义。

相比于其他地表环境，海洋中LMWOAs的相关研究很少，并且主要集中于近岸海域水体和沉积物中。Mueller和John（1987）在苏格兰浅海沉积物孔隙水中检测到AA、丙酸、2-丁酸。Albert等（1995）调查了黑海海水和表层沉积物，仅能检测到LA、AA和FA三种LMWOAs。Tedetti等（2006）在西北地中海地表和深海海水样本检测到含有C2-C5的二元羧酸和醛酮羧酸。Liang等（2020）以胶州湾为研究对象，证实了LMWOAs是影响该区域海水酸化的重要因素。周玉娟等（2013）定性、定量分析了春季美国东岸纳拉甘西特湾表层海水的LMWOAs，仅检出AA和FA。Lü等（2020，2022）调查长江口和邻近东海海水发现，LMWOAs的高浓度区域出现在河流入海口附近，且与季节性缺氧区域、富营养化区域具有高度一致性。

迄今为止，国内外对海洋沉积物、沉积物间隙水和海水中LMWOAs的浓度、分布等都进行了一些初步的探究。与国外相比，国内LMWOA的相关研究起步更晚，目前的研究主要集中于近海水体。到目前为止，对LMWOAs在海水中的动态过程，特别是其转化速率的考察几乎没有文献报道。针对当前的研究现状，本文选取常年受到自然过程和人类活动显著影响的胶州湾海域作为研究对象，探究秋季胶州湾海水LMWOAs的分布特征，以及它们和其他海水基本参数之间的关系，首次对微生物影响下胶州湾LMWOAs的产生和消耗速率空间变化特征和可能的影响因素开展初步、系统的研究。本文内容有助于进一步了解活性有机物在海洋中的动态过程，也为海洋有机碳循环研究提供了新的视角和方法。

1 材料与方法

1.1 研究区域

胶州湾（120°04′～120°35′E，36°00′～36°30′N）位于黄海西北部、山东半岛南岸，是一个扇形半封闭天然海湾（Zheng et al, 2019）。胶州湾东西宽约28 km，南北长约30 km，海湾内平均水深为6～7 m，从西北向东南水深逐渐增加，湾口处水深最深（王轲, 2021）。胶州湾所在的青岛地区属于典型的暖温带季风气候，四季变化分明，降水量季节分布极不均匀，夏季降水量往往达到全年的70%（Yao et al, 2017）。沿岸有十几条大小河流，总年均入海水量达6×108m3，其中李村河、娄山河、海泊河、墨水河的上游几乎干涸，城市里的生活污水和工农业废水主要通过这些河道的中下游排放入海（王刚, 2009; 盛茂刚等, 2014）。青岛市围绕胶州湾形成了从沿岸向外辐射的经济结构，包括工农业生产、港口运输和贸易、旅游观光、水产养殖和居民生活区域，胶州湾的生态环境状况与人类活动紧密相关（钟美明, 2010; 岳玲莉等, 2016）。

1.2 实验准备

在准备采样和样品分析之前，所用无刻度的玻璃器皿需要经过10%的盐酸洗液浸泡，依次使用自来水、蒸馏水、Milli-Q水洗净，干燥后在马弗炉中450 ℃下灼烧4 h。其他无法灼烧的器皿、瓶盖等，经10%盐酸洗液浸泡，并通过超声清洗机（SB-5200，宁波新芝）超声处理后，依次用自来水、去离子水、甲醇、二氯甲烷、正己烷洗净，烘干后备用。

1.3 样品采集与保存

海水样品于2022年11月30日采集，15个取样站位如图1所示，各站位具体信息见表1。在15个站位均采集表层、底层海水，对水深大于10 m的站位（C2、C3、D2、E1、E3）增加中层海水的采集，并且每隔10 m增加一个采样层。使用2.5 L不锈钢采水器采集样品。海水温度由采水器所携带的颠倒温度计直接读出。取到目标水层的水样后，立即测定其溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度，之后进行分样。用于测定LMWOAs的海水样品用40 mL棕色玻璃瓶采集，回到实验室经0.22 μm聚醚砜滤膜过滤后冷冻保存；用于海水培养实验的样品，用300 mL盐水瓶采集后，冷藏避光保存；用于营养盐分析的样品，用100 mL聚乙烯塑料瓶采集，经过0.45 μm醋酸纤维滤膜过滤后冷冻保存。所有参数的分析在回到陆地实验室后的一周内完成。

表1 胶州湾采样站位基本参数Table 1 Basic parameters of sampling stations in the Jiaozhou Bay

图1 胶州湾采样站位Fig. 1 Location of sampling stations in the Jiaozhou Bay

1.4 LMWOAs浓度测定

采用改进后Albert等（1997）的方法，通过高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）仪（Agilent-1100，美国Agilent公司）定性、定量分析海水样品中的LMWOAs。样品分析前，先配制浓度为0.00、1.00、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00、50.00、60.00、80.00、100.00 μmol·L−1的乳酸钠、乙酸钠和甲酸钠混酸标准溶液。移取2 mL标准溶液于4 mL棕色硅硼酸玻璃瓶中，各加入200 μL体积比为1∶1的盐酸吡啶溶液，0.1 mol·L−1的2-硝基苯肼溶液（NPH，美国Sigma公司）和0.3 mol·L−1的2-二甲基氨丙基碳化二亚胺（EDC，美国Sigma公司）溶液，摇匀后在黑暗中反应2 h。之后，加入200 μL 0.4 g·mL−1的氢氧化钾溶液，混匀后在70 ℃恒温金属浴（HB120-S，大龙兴创实验仪器有限公司）中加热10 min，取上层清液，并经过0.22 μm聚醚砜滤膜过滤到2 mL棕色进样瓶，之后用HPLC分析，分析时使用Agilent Eclipse XDB-C8（4.6 mm×150 mm×5 μm）反相色谱柱，检测波长为400 nm。流动相A的组成为2 mmol·L−1溴化十四烷基甲胺（TDTMABr，美国Sigma公司）、2 mmol·L−1氢氧化四丁胺（TBAOH，美国Sigma公司）、2.5%正丁醇、50 nmol·L−1乙酸钠，磷酸调节pH至4.5左右；流动相B为50 mmol·L−1的TDTMABr。进样体积为100 μL。海水样品的衍生化过程与上述标准溶液的衍生化过程相同。

利用梯度洗脱程序对标准溶液和海水样品进行洗脱，初始流动相为100% A，5 min内由100% A转变为100% B，5～25 min保持100%B，最后再由100%B转变为100%A。确定LA、AA和FA的保留时间分别在7.1 min、9.2 min、11.0 min左右，根据标准溶液3种酸的浓度和峰面积绘制工作曲线。3种酸工作曲线的相关系数R2均高于0.999，在0～100 μmol·L−1范围内具有良好的线性关系，能够有效测定海水中LMWOAs的浓度，它们的检出限和工作曲线方程如表2所示。海水样品中3种酸的浓度由其峰面积和工作曲线确定，以平均值±标准差的形式表示。

表2 LA、AA和FA的工作曲线和检出限Table 2 Calibration curves and detection limit of LA, AA and FA

1.5 避光条件下的加富培养实验测定海水LWMOAs的净转化速率

将用于培养实验的海水注满300 mL的盐水瓶，盖上塑料顶盖并用铝盖压紧，从海上带回实验室后在4 ℃条件下保存。培养前根据现场水温，将采集的盐水瓶样品分为平均水温11.4 ℃和7.3 ℃两组，并在恒温培养箱中进行培养实验。由于海水中LMWOAs浓度较低，为了降低实验误差，采取加富培养法，向样品中加入均为所采集样品最高浓度2倍的LA、AA和FA。同一培养温度下的样品分为实验组和对照组，对照组先加入1 mL饱和HgCl2溶液（消除微生物影响），再加入根据海水样品体积和最高浓度配制的LA、AA和FA的混酸溶液，对应实验组只加入浓度和体积与对照组相同的混酸溶液。实验组和对照组都设置2组平行样。用玻璃注射器分别从实验组和对照组的盐水瓶中采集2 mL水样于4 mL棕色硅硼酸玻璃瓶中，用于分析样品的初始LMWOAs浓度。采集完成后，将实验组和对照组样品同时放入培养箱进行恒温避光培养，记录培养开始时间，24 h后培养结束，再次分别从实验组和对照组取2 mL样品，测定样品培养后的LMWOAs浓度。在每次完成样品采集后，按照1.4中的测定方法，在1 h内立即开始样品衍生化，使用HPLC仪测定其中的LMWOAs浓度。

微生物影响下LMWOAs的转化速率（V（LMWOAs）m，单位为μmol·L−1·d−1）、LWMOAs的总转化速率（V（LMWOAs）s，单位为μmol·L−1·d−1）和对照组非生物因素影响下LMWOAs的转化速率（V（LMWOAs）n，单位为μmol·L−1·d−1）可以通过培养中LMWOAs浓度的增加或降低与培养时间的比值计算得到，并分别用V（LA）x、V（AA）x、V（FA）x和V（TOA）x（x=m, s, n）分别表示海水中LA、AA、FA和TOA的转化速率，差值的正值表示净产生，负值表示净消耗。计算公式如下：

式中：C为实验组培养24 h后各LMWOAs的浓度，C0为实验组培养开始时各LMWOAs的浓度，C′为对照组培养24 h后各LMWOAs的浓度，C0′为对照组培养开始时各LMWOAs的浓度，单位均为μmol·L−1；t为培养时间，单位为d。

1.6 海水样品营养盐及其他参数的分析

1.6.1 营养盐测定

冷冻的海水样品于分析前24 h在室温下解冻平衡并摇晃均匀，准备上机测定前将其灌装至润洗后的10 mL硬质塑料进样管内。使用营养盐自动分析仪（AA3，德国Seal公司）先测定标准溶液的浓度，确定标准曲线的线性和精密度，标准曲线R2＞0.999后，依据GB 17378.4—2007《海洋监测规范第4部分：海水分析》（全国海洋标准化技术委员会（SAC/TC 283）, 2007）测定海水样品中铵盐N ）、亚硝酸盐、硝酸盐和磷酸盐四项营养盐的浓度。

1.6.2 水体其他基本参数测定

在海上取得水样后，立即测定其DO浓度并同时测定其水温和盐度。使用配置有溶解氧电极（DO-957-Q，上海雷磁）的便携式溶解氧测定仪（JPB-607A，上海雷磁）测定水样的DO浓度；使用电子温度计（RTS-208，深圳瑞斯特）测定其温度，并根据颠倒温度计的温度进行比较和校正；使用带有自动温度补偿的笔式盐度计（5052，上海三信）测定盐度。

1.7 数据处理

使用Ocean Data View（ODV）绘制胶州湾采样站位图和海水样品LMWOAs（LA、AA、FA、TOA）的浓度和LMWOAs转化速率的水平变化图；使用IBM SPSS Statistics 25软件对样品各参数进行相关性分析；使用Tbtools软件作相关性热图。

2 结果与讨论

2.1 秋季胶州湾海水LMWOAs的分布特征

在秋季的胶州湾海水中可以检出LA、AA、FA三种LMWOAs，它们在表层和底层海水的分布特征如图2所示。

图2 秋季胶州湾表层和底层海水LMWOAs水平分布Fig. 2 Horizontal distributions of LMWOAs in the surface and bottom seawater of the Jiaozhou Bay during autumn

由胶州湾秋季表层海水中LA的分布（图2a、图2d）可见，表层LA浓度为未检出～（0.55±0.05）μmol·L−1，高值区位于洋河河口附近和西部湾口附近，最高值出现在E1站位，A1站位未检出LA。底层海水中LA浓度介于（0.20±0.22）～（0.54±0.04） μmol·L−1，分布特征和表层类似，高值区位于洋河、李村河河口海域和湾口西部，最高值和最低值分别位于C5和E3站位。

由胶州湾秋季表层和底层海水中AA的分布（图2b、图2e）可知，表层海水AA浓度介于（1.22±0.01）～（3.39±0.08） μmol·L−1，在红岛附近、洋河和李村河河口附近海域出现高值，最高浓度出现在B2站位，最低浓度出现在B1站位。底层海水中AA的浓度范围为（0.98±0.04）～（2.73±0.16）μmol·L−1，分布特征与表层相似，高值区出现于红岛附近海域，以及李村河、海泊河和洋河河口附近海域，最高值出现在红岛附近的B3站位，最低值出现在A2站位。

由胶州湾秋季表层和底层海水FA的分布（图2c、图2f）可知，表层海水FA浓度为未检出～（3.35±0.07） μmol·L−1，高值区位于红岛以及湾口西岸附近，最高值出现在B2站位，在A2和D1站位未检出FA。底层海水FA浓度范围为未检出～（1.17±0.06） μmol·L−1，水平分布特征与表层海水有一定的差异，其高值区分布于湾口东部和洋河河口附近海域，最高值和最低值分别位于E3和A2站位。

由胶州湾秋季表层和底层海水TOA（LA、AA、FA的浓度之和）的分布（图2h、图2i）可知，表层TOA浓度范围为（1.64±0.04）～（7.19±0.03） μmol·L−1，在红岛附近和湾口东部沿岸附近海域出现高值区。底层海水TOA浓度范围为（1.27±0.11）～（3.82±0.23） μmol·L−1，在红岛沿岸、湾口东部以及洋河、大沽河、李村河入海口附近海域浓度较高，最高值出现在B3站位，最低值出现在A2站位。

从胶州湾表层和底层LMWOAs的水平分布特征来看，其高值区主要出现在红岛养殖区近岸、东西沿岸河口附近海域以及湾口附近，这些区域受人类影响较为剧烈，直接或间接向海水中引入了大量的陆源有机物，这些有机物通过微生物的呼吸作用降解，产生大量LMWOAs等中间产物，由于近岸海域DO浓度较低，对这些中间产物进一步利用的速率降低，较多的LMWOAs被保存下来，使这些区域存在较高浓度的LMWOAs（Mueller et al, 1987）。

秋季胶州湾15个站位不同水层LMWOAs的平均浓度如表3所示。总体上，所有水层中LMWOAs的平均浓度存在AA＞FA＞LA的特征，AA、FA、LA占TOA（LA+AA+FA）的平均比例分别为63.99%、24.49%和11.52%。在日常的生产生活中，AA作为最重要的有机酸，存在大量的人为来源。在胶州湾周围，人口众多，并存在大量的化工、食品、酿酒等企业（吕丽娜, 2017），直接产生大量的AA或者AA的前体物质，持续不断地成为胶州湾海水AA的重要来源，导致胶州湾海水中的AA相比于FA和LA，具有更高的浓度。除了较为丰富的人为来源，胶州湾海水DO浓度较高，其中的浮游生物能够将有氧呼吸产生的丙酮酸和乙酰辅酶A转化为AA，为海水中的AA提供重要的生物来源。另外，秋季胶州湾海水3种LMWOAs的平均浓度均呈现表层高于底层的特征，表明表层海水较强的光化学降解作用使其中的溶解有机物降解产生LMWOAs，成为表层海水LMOWAs的重要来源，提高了表层海水LMWOAs的浓度（Bertilsso et al, 2000）。此外，秋季胶州湾海水AA和TOA的平均浓度在表层海水最高，在20 m水层最低。与表层海水相比，20 m水层光降解强度减弱，较低的温度也降低了该水层浮游动物的活力；与底层海水相比，20 m水层受作为LMWOAs重要来源的沉积物再悬浮作用的影响较小。同时，AA是秋季胶州湾海水TOA的主要成分。在多种因素的作用下，AA和TOA浓度在20 m水层出现最低值。与AA相比，FA和LA浓度的垂直变化呈现不同的趋势。FA的平均浓度在10 m水层最高，在底层最低；LA的平均浓度基本不受水深变化影响。到目前为止，海水中FA的产生机理和源汇状况仍然缺乏相关研究，而LA主要是各种生物呼吸作用糖酵解过程的产物（Brooks et al, 2022; Wu et al, 2023），其在各水层浓度的一致性，表明整个胶州湾水体生物呼吸作用的强度相近，基本上不受水深和温度差别影响。

表3 秋季胶州湾不同水层中LA、AA、FA和TOA的平均浓度Table 3 Mean concentrations of LA, AA, FA and TOA in different water layers of the Jiaozhou Bay during autumn

本研究与以往研究中海水LMWOAs浓度的对比结果（表4）表明：本研究中LMWOAs在胶州湾表层水的高值区域和3种酸占TOA的平均比例，与2010年10月（刘宗丽等, 2013）、2012年5月（周玉娟, 2013）和2014年（吕丽娜, 2017）在胶州湾的调查结果相近。但本研究中各LMWOAs的平均浓度和最高浓度均低于2017年之前对胶州湾表层海水LMWOAs的分析结果。这一方面与近年来青岛市加大环境治理力度，胶州湾环境有所改善、海水中有机污染组分降低，陆地来源的LMWOAs减少有关（宋金明等, 2020）；另一方面与胶州湾海水中的LMWOAs存在显著的季节性变化（Albert et al,1997; Lü et al, 2022）有关，以往对胶州湾海域的年度调查中发现其表层海水LMWOAs浓度往往在春季最高，秋、冬季节较低（Lü et al, 2017）。

表4 本研究与其他海域海水LMWOAs浓度的对比Table 4 Comparison of LMWOAs concentrations in the seawater between the Jiaozhou Bay and other sea areas

与不同海域海水LMWOAs的浓度比较，本研究的结果与周玉娟（2013）对2013年12月美国纳拉甘西特湾表层海水中LMWOAs的检测结果总体上最为接近；在其研究中，LA、AA的最高浓度分别为1.07、2.36 μmol·L−1，平均浓度分别为0.64、1.45 μmol·L−1。在其他海域，LMWOAs的浓度和分布都有各自的特点。例如，Albert等（1995）于1988年在黑海海水检出LA、AA和FA，其中FA浓度较高，最高可达10 μmol·L−1，LA和AA大多介于0～4 μmol·L−1，与本研究的结果相近，但其一份采集自2000 m深度的缺氧海水样品中，AA浓度高达60 μmol·L−1。Zhuang等（2019）在2015年和2016年墨西哥湾北部海域样品的分析中发现海水中AA浓度≤2.4 μmol·L−1，与本研究的结果也比较接近。夏、秋季节长江口及其邻近海域存在季节性缺氧，造成其海水LA、AA和FA的平均浓度均显著高于胶州湾海水，并且秋季的LMWAOs平均浓度高于春季。这些研究结果表明缺氧环境对提高海水LMWOAs有重要作用。

2.2 胶州湾海水中LMWOAs的源与汇

海洋中LMWOAs的来源包括人为源和自然源。海水中LMWOAs的自然源包括光化学过程（Bertilsson et al, 2000）、微生物活动（Xiao et al, 2010）、沉积物释放（Miller et al, 1979）和海洋上层水体有机物的沉降分解等。海水中LMWOAs的人为源，主要是人类生产生活中产生的有机污染物通过地表径流、直接排放和大气输送等方式输送到海洋环境后，进一步降解产生的（Cao et al, 2018）。在人类活动显著的胶州湾近岸海域，河流输入、生活污水、船舶压舱水和洗舱水，以及工业污水的排放、海水养殖引入的饵料和生物排泄物、周边农业生产的污染物等，都向海水中输入了大量有机物。这些有机物通过光化学反应和微生物活动产生LMWOAs，使胶州湾近海海水中LMWOAs的浓度明显升高（Xiao et al, 2013）。Liang等（2020）研究表明，胶州湾跨海大桥修建后，大量车辆经过跨海大桥时排放的尾气也成为胶州湾海水LMWOAs的重要来源。河流输入是胶州湾海水中LMWOAs的重要来源。这些LMWOAs既有由河流的微生物活动、底泥释放等自然过程产生的，也有由周边生产、生活污水排放的有机物降解形成的，对胶州湾海水LMWOAs的浓度和分布起着重要的控制作用（Albert et al, 1995; Liang et al, 2020）。海洋中LMWOAs的主要去除路径包括光化学过程和微生物的利用过程（Hernes et al, 2003）。在光辐射作用下，LMWOAs既可以通过光氧化过程转化为无机碳，也可以通过光聚合过程形成难以生物降解的有机物大分子（Dahlén et al, 1996）。海洋中的微生物可以将AA作为碳源和能源（Zhuang et al, 2019），虽然目前没有关于海洋微生物对其他LMWOAs产生和利用的相关研究，但它们可能与AA一样作为碳源和能源参与海洋微生物的生命活动。

2.3 胶州湾海水LMWOAs转化速率的变化特征

海水中复杂的自然过程伴随着LMWOAs的转化，包括LMWOAs的产生和去除，对海水LMWOAs的浓度和分布产生显著影响。Ho等（2002）和Zhuang等（2019）使用放射性示踪法分别调查了海水中AA的吸收速率，以及AA的同化和氧化速率，并指出AA在海洋中的循环可能是海洋溶解有机碳循环的重要组成部分，且微生物在AA的循环中可能起到了重要作用。

本研究通过室内避光加富培养实验探究了胶州湾海水LMWOAs的转化速率，避免了光照对海水LMWOAs产生和消耗的影响。在本研究中，海水样品保留了绝大部分微生物，在1.5章节中所设定的培养条件下，不同站位和深度的海水中LMWOAs的转化速率主要受到微生物因素和其他非生物因素的综合影响。

2.3.1 秋季胶州湾海水中LMWOAs总转化速率的变化特征

秋季胶州湾海水LMWOAs总转化速率的水平变化特征如图3所示，速率正值表明存在LMWOAs的净产生，负值则表明存在LMWOAs的净消耗。

图3 秋季胶州湾表层和底层海水中LMWOAs的总转化速率变化Fig. 3 Variations of the total conversion rate of LMWOAs in the surface and bottom seawater of the Jiaozhou Bay during autumn

秋季胶州湾V（LA）s在表层和底层海水的水平变化情况（图3a和图3d）为：V（LA）s在表层和底层海水的变化范围分别为−1.45～−0.59和−1.81～0.36 μmol·L−1·d−1。表层海水V（LA）s净消耗高值区出现在李村河河口和湾口东部海域，最高值位于B5站位；低值区出现在湾内西部沿岸及红岛沿岸海域，最低值位于C1站位。底层海水V（LA）s净消耗的高值区出现在湾内西南部及红岛附近海域，最高值出现在D2站位，低值区出现在湾口东部，最低值位于E3站位。LA只在E3和D4站位存在净产生。

秋季胶州湾海水V（AA）s在表层和底层海水的水平变化情况（图3b和图3e）为：V（AA）s在表层和底层海水的变化范围分别为−2.89～3.92和−3.79～3.46 μmol·L−1·d−1。表层海水V（AA）s净消耗的高值区出现在湾内南部以及湾口位置，最高值位于E1站位；净产生的高值区出现在洋河和李村河口附近海域，最高值位于C1站位。底层V（AA）s净消耗高值区出现在湾内西南部和湾口海域，最高值位于E3站位；净产生高值出现在湾内北部，最高值位于B5站位。

秋季胶州湾海水中V（FA）s的水平变化情况（图3c和图3f）为：V（FA）s在表层和底层海水的变化范围分别为−4.71～−2.10和−4.32～−0.88 μmol·L−1·d−1。胶州湾表层海水V（FA）s净消耗的高值区位于湾内西南部沿岸海域，最高值位于D1站位；低值区分布于湾口东部和娄山河河口海域，最低值位于E3站位。底层海水V（FA）s净消耗高值区分布于湾内东西两岸近岸海域，最高值位于B5站位；低值区分布于红岛附近海域，最低值位于B2站位。

秋季胶州湾表层和底层海水V（TOA）s的水平变化情况（图3h和图3i）为：V（TOA）s在表层和底层海水的变化范围分别为−6.93～0.14和−7.05～0.26 μmol·L−1·d−1。表层海水V（TOA）s净消耗的高值区位于胶州湾南部，最高值位于C5站位；低值区则分布于洋河河口和娄山河河口海域，最低值位于B5站位；只有C1站位存在TOA的净产生。底层海水V（TOA）s净消耗高值区分布于胶州湾南部，最高值位于E3站位；低值区分布于胶州湾北部和海泊河附近海域，最低值位于D4站位；只有A2和B3站位存在TOA的净产生。

整体上，秋季胶州湾海水3种LMWOAs总转化速率的水平分布各具特点，变化特征较为复杂，但总转化速率的极值总是出现在近岸海域，同一种LMWOAs的总转化速率在表层和底层海水空间变化趋势存在较大差异。

秋季胶州湾所有水层海水LMWOAs的平均总转化速率如表5所示。整体上，3种LMWOAs均被净消耗，并且（FA）s＞（LA）s＞（AA）s。（LA）s在20 m水层净消耗达到最大，在表层、底层和10 m水层变化不大。（AA）s在表层和底层海水表现为净产生，在10 m和20 m水层表现为净消耗，表层海水（AA）s净产生低于底层海水，20 m水层（AA）s净消耗高于10 m水层。（FA）s在所有水层中均为净消耗，不同水层（FA）s净消耗水平顺序为20 m层＞10 m层＞表层＞底层。（TOA）s在所有水层中也表现为净消耗，且不同水层（TOA）s的变化顺序与（FA）相同。由表5可见，秋季胶州湾海水中3种LMWOAs的平均总转化速率净消耗的最大值总是出现在20 m水层，而 净消耗速率最小值或净生成速率的最大值总是出现在底层。

表5 秋季胶州湾不同水层中的V （LMWOAs）s、V （LMWOAs）m、V（LMWOAs）n分布Table 5 The (LMWOAs)s, (LMWOAs)m and (LMWOAs)n in the different layers of the Jiaozhou Bay during autumn μmol·L−1·d−1

注：表中正值为净产生，负值为净消耗。

V（LMWOAs）s V（LMWOAs）m V（LMWOAs）n水 层V（TOA）n所有水层−0.88±0.43−0.07±2.33−3.15±0.85−4.10±2.55−2.17±3.50−0.85±2.47−2.48±2.03 −5.50±5.201.29±3.430.78±1.14−0.67±1.711.40±4.23表层−0.91±0.280.17±2.16−3.25±0.66−3.99±2.21−2.90±5.18−0.81±2.41−2.02±2.13 −5.72±7.021.99±5.240.98±1.44−1.23±1.861.74±6.3310 m层−0.80±0.24−1.50±1.57−3.62±0.63 −5.9±1.21−1.09±0.77−1.75±2.13−3.13±1.29 −5.98±2.770.30±0.690.25±1.29−0.49±1.460.06±1.9220 m层−1.20±0.82−3.63±1.23−3.97±0.87 −8.5±0.46−1.98±0.65−4.05±2.09−4.88±0.75−10.91±0.690.78±0.170.41±0.861.22±0.132.41±1.16底层−0.84±0.570.64±2.29−2.84±1.02−3.02±2.48−1.83±1.19−0.16±2.46−2.42±2.06 −4.41±3.521.00±1.250.80±0.75−0.42±1.591.38±1.98 V（LA）s V（AA）s V（FA）s V（TOA）s V（LA）m V（AA）m V（FA）m V（TOA）m V（LA）n V（AA）n V（FA）n

2.3.2 秋季胶州湾海水LMWOAs微生物转化速率的变化特征

分析秋季胶州湾表层和底层海水中V（LA）m的变化情况（图4a和图4d）可知：V（LA）m在表层和底层的变化范围分别为−10.71～0.27和−5.61～−0.57 μmol·L−1·d−1。V（LA）m净消耗的最大值出现在A1站位，仅B2站位的微生物能够净产生LA。底层海水V（LA）m的最大值也同样出现在A1站位，最小值出现在D4站位。在胶州湾表层和底层海水V（LA）m净消耗的高值区域都分布在胶州湾西北部沿岸，表层海水V（LA）m净消耗的低值区主要分布于洋河河口附近海域，底层海水V（LA）m净消耗的低值区主要分布于洋河和海泊河河口附近海域。

图4 秋季胶州湾表层和底层海水LMWOAs的微生物转化速率变化Fig. 4 Variations of microbial conversion rate of LMWOAs in the surface and bottom seawater of the Jiaozhou Bay during autumn

由胶州湾秋季表层和底层海水V（AA）m的变化趋势（图4b和图4e）可知：表层和底层海水V（AA）m的变化范围分别为−4.49～4.04和−4.67～3.51 μmol·L−1·d−1。表层海水中，V（AA）m净消耗的高值区分布在胶州湾南部和西南部沿岸，最高值位于D1站位；V（AA）m净产生的高值区分布于洋河、李村河河口附近海域，最高值位于C1站位。底层海水V（AA）m净消耗的高值区分布于胶州湾南部和东南部沿岸，最高值出现在E3站位，V（AA）m净产生的高值区域分布于湾内北部和东北部沿岸，最高值出现在B3站位。

分析秋季胶州湾海水中V（FA）m的水平变化特征（图4c和图4f）可知：V（FA）m在表层和底层海水的变化范围分别为−6.46～2.33和−7.17～0.91 μmol·L−1·d−1。表层海水中，V（FA）m净消耗的高值区分布于湾内西南部，在D1站位出现最大值，在湾内东北部的A2和B2站位的微生物能够净产生FA。底层海水中，V（FA）m净消耗高值区位于李村河附近海域，最大值出现在C5站位，并且在A2和B2站位其微生物也能够净产生FA。

秋季胶州湾海水V（TOA）m的水平变化情况（图4h和图4i）显示：V（TOA）m在表层和底层海水的变化范围为−12.81～2.58和−10.43～1.30 μmol·L−1·d−1。表层海水中，V（TOA）m净消耗的高值区位于胶州湾西北部沿岸，最高值位于D1站位；净产生的高值区位于洋河河口和娄山河河口附近，最高值出现在B2站位。底层海水中，V（TOA）m净消耗的高值区分布于湾内南部沿岸和湾口西部，最大值出现在E3站位；仅在A2和B3站位的微生物可以净产生TOA，其中A2站位净产生速率最高。

图4的结果表明，秋季胶州湾海水中，微生物生产和消耗LMWOAs过程同时进行。不仅在同一站位3种LMWOAs净产生和净消耗的分布区域存在较大差异，而且同一种LMWOAs的微生物转化速率在水平方向上变化趋势复杂，在较小的范围内往往出现剧烈的变化。例如，在胶州湾西北部海域，从A1到C2站位，在5 km左右的范围内，V（LA）m从净消耗的最高值变成了净产生的最高值。秋季胶州湾海水中V（LA）m、V（AA）m、V（FA）m和V（TOA）m在空间分布上的变化和差异可能是多种微生物参与的结果，导致海水中LMWOAs的微生物转化过程具有局部性、多样性的特点，使LMWOAs的微生物转化速率在较小的范围内呈现大幅度变化。Zhuang等（2019）对墨西哥湾海水AA周转率的研究发现，海水中有SAR11-α变形菌和R.荚膜菌等多种高丰度的异养微生物，并可能参与AA代谢，这与本研究对LMWOAs可以参与海洋微生物生命活动的结论一致。水平方向上的V（AA）m与2.3.1章节中生物因素和非生物因素综合影响下的V（AA）s相比，在表层和底层海水的净产生和净消耗的区域分布几乎一致，表层海水中，它们净产生速率的高值区都位于洋河、李村河河口，净消耗速率的高值区都在湾内南部及湾口海域，底层海水中，它们净产生速率高值区都在湾内北部及红岛附近，净消耗速率的高值区都在湾口附近海域，说明在本研究设定的避光培养条件下，微生物活动可能是影响LMWOAs转化速率的主要因素。

由秋季胶州湾15个站位不同水层V（LA）m、V（AA）m、V（FA）m和V（TOA）m的平均速率（表5）可知，3种LMWOAs在胶州湾海水微生物的作用下，整体上都出现净消耗，其消耗速率大小为（FA）m＞（LA）m>（AA）m。在不同深度的海水中，LMWOAs的平均微生物净消耗速率有一定差距，其净消耗水平为：对于（LA）m，表层＞20 m层＞底层＞10 m层；对于（AA）m，20 m层＞10 m层＞表层＞底层；对于（FA）m，20 m层＞10 m层＞底层＞表层；对于（TOA）m，20 m层＞10 m层＞表层＞底层。可见，20 m和10 m层海水中的微生物消耗AA和FA最快，这是因为这2种成分占TOA的比例较高，超过了90%，导致中层海水的微生物能以较快的速率消耗TOA。这些结果表明，对微生物而言，表层海水的阳光、海-气交换过程和底层海水的沉积物的再悬浮过程都可能导致表层、底层的海水环境不断出现显著变化，其环境的稳定性整体上不如中层海水，进而影响表层和底层海水微生物的群落结构和丰度。微生物需要对这种不断变化的环境进行调整适应，影响了它们对有机物的利用，从而在整体上降低了它们对AA和FA的消耗能力。

2.3.3 秋季胶州湾海水LMWOAs非生物转化速率的变化特征

秋季胶州湾在表层和底层海水V（LA）n的水平变化情况（图5a和图5d）显示：V（LA）n在表层和底层海水的变化范围分别为−0.87～10.12和−0.05～5.13 μmol·L−1·d−1。表层海水中，V（LA）n净产生高值区出现在湾内西北部海域，最高值位于A1站位；净消耗的高值区出现在大沽河河口附近的B1、B2站位，并在B2站位达到最高。底层海水V（LA）n的分布与表层海水类似，其净产生高值区同样出现在湾内西北部海域，最高值位于A1；仅在C3站位存在LA的非生物净消耗。

图5 秋季胶州湾表层和底层海水LMWOAs的非生物转化速率变化Fig. 5 Variations of abiotic conversion rates of LMWOAs in the surface and bottom seawater of the Jiaozhou Bay during autumn

秋季胶州湾海水V（AA）n在表层和底层海水的水平变化情况（图5b和图5e）显示：V（AA）n在表层和底层海水的变化范围分别为−0.65～5.24和−0.70～2.22 μmol·L−1·d−1。表层海水中，V（AA）n净产生的高值区出现在曹汶河河口附近，最高值位于D1站位；净消耗的高值区出现在湾内东部海域，最高值位于D4站位。底层海水中，V（AA）n净产生高值区出现在湾内西北部和湾口位置，最高值位于B2站位；净消耗高值区出现在湾内中央，最高值位于C3站位。

秋季胶州湾海水中V（FA）n的水平变化情况（图5c和图5f）显示：V（FA）n在表层和底层海水的变化范围分别为−5.00～2.07和−2.73～3.21 μmol·L−1·d−1。在表层海水，V（AA）n净产生的高值区位于湾内西南部沿岸以及湾口位置，最高值位于E1站位；净消耗高值区位于红岛附近和中央海域，最高值位于B2站位。底层海水V（AA）n净产生高值区分布于湾内东岸，最高值位于C5站位；净消耗高值区分布于湾内北部海域，最高值位于A2站位。

秋季胶州湾表层和底层海水V（TOA）n的水平变化情况（图5h和图5i）显示：在表层和底层海水的变化范围分别为−4.80～10.61和−1.21～5.66 μmol·L−1·d−1。表层海水V（TOA）n净消耗的高值区位于洋河河口和湾内中央位置，最高值位于B2站位；净产生的高值区分布于湾内西北部，最高值位于A1站位。底层海水V（TOA）n净消耗高值区分布于胶州湾东北部，最高值位于A2站位；净产生的高值区分布于胶州湾西北部和海泊河河口附近海域，最高值位于C5站位。

秋季胶州湾海水的非生物过程，在部分区域净产生LWMOAs，在另一部分区域净消耗LMWOAs，以净产生为主。V（TOA）n的水平分布变化特征较为复杂，同一种LMWOAs的非生物转化速率在表层和底层海水的变化特征呈现出一定的差异，表明秋季胶州湾表层和底层海水可能存在不同的产生和消耗LMWOAs的非生物过程。

由秋季胶州湾不同水层V（LA）n、V（AA）n、V（FA）n和V（TOA）n的平均速率（表5）可知：在所有水层中，LA和AA都出现非生物的净产生，且（LA）n>（AA）n；除20 m水层外，FA都有非生物的净消耗。在不同深度的海水中，（LA）n和V（AA）n的净产生水平从大到小依次为：表层＞底层＞20 m层＞10 m层；不同水层中（FA）n的净消耗水平从大到小依次为：表层＞10 m层＞底层。总体上，非生物过程使TOA在所有水层中出现净产生，（TOA）n的变化顺序为：20 m层＞表层＞底层＞10 m层。

秋季胶州湾海水LMWOAs的总转化速率、微生物转化速率和非生物转化速率的平均值（表6）反映了胶州湾LMWOAs转化的整体情况。胶州湾海水中的微生物在避光条件下，对3种LMWOAs都以较高的速率净消耗，说明这3种有机酸都是微生物新陈代谢过程重要的碳源。而非生物过程能够净产生LA和AA两种有机酸，是秋季胶州湾海水LMWOAs的重要来源。在本研究设定的培养条件下，光化学反应生成LMWOAs的过程被屏蔽。在排除光化学反应后，化学过程成为秋季胶州湾海水生产LMWOAs的主要过程。在适宜的海水温度和压力条件下，能够生成LMWAOs的化学反应也需要酶的催化，因此，胞外酶可能成为这些化学反应的催化剂。除了海水中已经存在的胞外酶，在本研究中，当海水中的微生物被HgCl2杀死后，死亡细胞中大量的酶会被释放到海水中，这些酶的一部分尚具有活性，短期仍然可能催化相应的生物化学反应生成或消耗一些LMWOAs。AA和LA是呼吸作用重要的中间产物，能够由多种不同的底物如糖酵解过程的丙酮酸、三羧酸循环的乙酰辅酶A等在酶的催化下产生；由于这3种LMWOAs可以作为微生物生命活动的碳源和能源，微生物的死亡会显著减少对LMWOAs的消耗，导致AA和LA在研究海域整体上的净产生。与AA和LA不同，在非生物因素影响下，FA的平均转化速率仍然表现为净消耗。FA是C1化合物，截至目前的研究表明，海水中产生FA的过程是甲烷的氧化过程（赵慧敏等, 2016）。刘晓娜等（2023）证实在藻类的生长过程中，也能够释放FA。对照组海水样品的微生物都被杀死，避光条件下藻类也无法生长，另外甲烷氧化成FA的过程需要多种酶进行多步反应才能完成，与之相比，FA氧化成二氧化碳的过程步骤要少得多，较少的酶参与就可以完成。因此，对照组样品中FA更倾向于被消耗生成二氧化碳，所以FA的产生过程相对于LA和AA受到微生物死亡的影响更加显著，使研究海域海水的FA在整体上出现净消耗。综合表6的结果显示，秋季胶州湾海水中，微生物的利用是LMWOAs重要的汇，而非生物过程是LMWOAs重要的源。整体上，如果没有光照的影响，胶州湾海水是LMWOAs的汇。

表6 微生物和非生物过程影响下秋季胶州湾海水LMWOAs的平均转化速率Table 6 Average conversion rates of LMWOAs in the seawater of the Jiaozhou Bay during autumn under different microbial and abiotic processes μmol·L−1·d−1

2.4 胶州湾海水不同LMWOAs之间的关系

2.4.1 利用FA与AA浓度的比值判定LMWOAs的来源

以往的研究表明，大气降雨中FA和AA的浓度普遍存在良好的相关性，说明它们在环境中可能有相同的来源或者被相似的影响因素所控制（徐刚等, 2009; 邹长伟等, 2023）。江伟等（2008）基于气液平衡的原理，系统地计算出与大气相平衡的液相中FA与AA浓度比值（F/A）的理论值，目前F/A的值已被成功应用于评估雨水（徐刚等, 2009; 李一兰等, 2018）和表层海水（Albert et al, 1995; Lü et al, 2020）中低分子量有机物的主要来源。Albert等（1995） 和Lü等（2020）分别调查了黑海、长江口和东海海水的LMWOAs，结果显示受人类活动影响较小的黑海中央海域F/A值介于2～4，而长江口附近F/A值远低于2。本研究采用Lü等（2020）所使用的理论值（F/A=2.0）来确定LMWOAs的来源。若F/A＜2.0，说明LMWOAs主要来源于人类活动；若F/A＞2.0，则说明LMWOAs主要源于天然过程。

分析各站位胶州湾秋季表层海水中的F/A值（图6）可知，胶州湾15个站位所采集海水的F/A值均小于2，表明胶州湾表层海水的LMWOAs主要来自人类活动。胶州湾沿岸存在密集的居民区、化工厂、农业区和水产养殖区，以及众多的港口码头，不断向海水中输入大量的有机物，成为胶州湾LMWOAs的重要来源，由于人类活动产生了大量的AA或者AA的前体物质，使得胶州湾海水中AA浓度总是大于FA浓度，所以，由F/A比值远低于2推断出胶州湾海水LMWOAs主要来源于人类活动的结论是合理的。

图6 秋季胶州湾表层海水中FA和AA浓度的比值Fig. 6 Ratio of FA to AA in the surface seawater of the Jiaozhou Bay during autumn

2.4.2 LMWOAs浓度及其转化速率间的相关性

对胶州湾秋季所有水层中LMWOAs的浓度、LMWOAs的总转化速率、微生物转化速率和非生物转化速率作相关性分析，参数间的皮尔逊（Pearson）相关系数（r）如图7所示。r的大小表示线性相关程度，正、负号分别表示相关关系的正、负； 利用p值判断不同参数之间的差异显著性，p＜0.05表明两个参数之间存在显著差异，p＜0.01表明两个参数之间存在极显著差异。

图7 秋季胶州湾海水LMWOAs浓度及转化速率间的相关分析Fig. 7 Correlation analysis between LMWOAs concentrations and conversion rates in the seawater of the Jiaozhou Bay during autumn

LMWOAs浓度间的相关性分析结果（图7）表明，胶州湾海水中LA与AA（p＜0.05，r=0.38）、AA与FA（p＜0.05，r=0.39）的浓度之间存在显著正相关关系，说明LMWOAs在秋季胶州湾海水中有相似的来源，这与Liang等（2020）认为2017年胶州湾海水中AA和FA的浓度间存在极强的正相关性，且二者均有相似起源过程的结论一致。

LMWOAs的转化速率之间的相关性分析结果（图7）表明，胶州湾秋季海水的V（AA）s与V（FA）s（p>0.05），V（AA）n与V（FA）n（p>0.05）不存在显著相关性，但V（AA）m与V（FA）m（p＜0.01，r=0.42）存在极强的正相关关系，这说明胶州湾海水中AA与FA存在相似的微生物新陈代谢过程，进一步支持本研究得到的AA和FA有相似生物来源的结论。

另外，胶州湾秋季海水V（AA）s和AA的浓度（p＜0.01，r=0.44）之间、V（AA）m和AA的浓度之间（p＜0.01，r=0.43）都存在极强的正相关关系。微生物净产生AA速率越高的海域，其AA浓度越高，反之则越低，这表明秋季胶州湾海水中微生物的生产和消耗对其AA浓度有重要贡献。而V（AA）m与V（AA）s（p＜0.01，r=0.89）之间也有极强的相关性，表明在避光培养时，受微生物影响的V（AA）m对总转化速率V（AA）s起决定性作用，也就是说秋季胶州湾海水的微生物决定了AA的转化。图7的结果亦表明，3种LMWOAs的微生物转化速率与其对应的非生物转化速率都存在显著的负相关关系，表明胶州湾海水产生或消耗LMWOAs的非生物过程与微生物过程密切相关。虽然微生物死亡导致微生物生物量减少，但其死亡释放的酶促进了海水LMWAOs的非生物转化，促使3种LMWOAs的微生物转化速率与其对应的非生物转化速率出现负相关关系。

2.5 LMWOAs的转化速率与不同环境因素间的相关分析

秋季胶州湾海水中AA和FA的转化速率受水深（Z）、温度（θ）、盐度（S）、DO和营养盐等环境因素的影响显著（图8）。当V（AA）s与其他参数呈显著相关时，V（AA）m也总是与对应参数呈现相似的相关性并具有相近的相关系数，而且V（AA）m与V（AA）s之间具有较高的相关性（图7），这进一步表明在排除光降解的条件下，V（AA）m是影响V（AA）s及其分布特征的主要因素。

图8 秋季胶州湾海水 LMWOAs 转化速率及环境参数间的相关分析Fig. 8 Correlation analysis between the conversion rates of LMWOAs and environmental parameters in the seawater of the Jiaozhou Bay during autumn

胶州湾海水水温（θ）与V（AA）s（p＜0.01，r=−0.61）、V（AA）m（p＜0.01，r=−0.43）之间存在显著负相关关系，说明原位海水温度越高，AA的净消耗趋势越显著。在秋末季节，不同水层的海水温差较大，初级生产力较低，藻类来源的AA减少。较高的海水温度能够提高异养微生物的新陈代谢能力，有利于微生物通过呼吸作用加快利用作为碳源的AA，从而增加AA的净消耗，使V（AA）s与V（AA）m出现负相关。海水DO浓度与V（AA）s（p＜0.01，r=−0.41）间存在极显著的负相关关系，说明在DO浓度越低的海域，AA净生成的趋势越显著，这与Lü等（2022）发现的长江口及其邻近海域LMWAOs高值区域与缺氧区域总是重叠的结果相符，进一步表明DO浓度较低的海水环境有利于AA的生成。

盐度（S）与V（AA）s、V（AA）m之间呈显著的负相关性（均为p＜0.05），表明随海水盐度的降低，AA的净生成速率呈现增加的趋势。胶州湾海水的盐度实际上反映了其受周边河水影响的情况。周边河流的淡水输入导致胶州湾河口周边海水的盐度降低。河水输入向海水提供了大量的有机物，有利于LMWOAs尤其是AA的净生成，使V（AA）s上升，这种相关性进一步证明河流输入是胶州湾LMWOAs的重要来源。

进一步分析可知，秋季胶州湾海水4种营养盐的浓度（包括NH+4-N、NO−2-N、NO−3-N和PO34−-P）与V（AA）s、V（AA）m和V（FA）m都呈显著正相关关系（均为p＜0.05）（图8），表明在营养盐浓度较高的海水中，AA和FA都趋向于净生成。营养盐浓度较高的海域为浮游植物的生长提供了有利条件，从而能合成更多的有机物，在避光条件下，这些有机物成为微生物生产LMWOAs的重要来源，从而导致胶州湾海水AA和FA的净产生趋势随海水营养盐浓度的提高而更加显著。另一方面，这4种营养盐浓度与V（FA）n间却存在显著的负相关关系（均为p＜0.05），说明在避光非生物因素影响下，较高的海水营养盐浓度直接或间接促进了FA的消耗；但是到目前为止，海水中甲酸的消耗途径与营养盐的关系尚未见文献报道，需要在今后的工作中进一步研究。

3 结论

本研究利用在2022年11月30日采集的胶州湾海水样品，分析了秋季胶州湾海水中LMWOAs的空间分布特征。通过加富培养法，研究了胶州湾海水中LMWOAs的转化速率，利用相关分析探讨了LA、AA和FA之间的关联状况，并对可能影响LMWOAs转化速率的因素进行了分析。主要结论如下：

1）2022年秋季的胶州湾海水中，存在LA、AA和FA三种LMWOAs，AA为其主要成分。胶州湾海水LMWOAs主要来源于人类活动，其浓度的高值区普遍出现在红岛养殖区、湾口近岸和河口区域，且表层海水LA、AA和FA的平均浓度均高于底层。

2）在避光加富培养条件下，秋季胶州湾海水LMWOAs既存在净产生，也存在净消耗，它们的总转化速率、微生物转化速率以及非生物转化速率呈现复杂的空间变化趋势，往往在较小的范围出现剧烈波动，具有局部性、多样性特点，反映胶州湾水体的微生物多样性。

3）秋季胶州湾海水微生物作用对3种LMWOAs都为净消耗，非生物作用对FA为净消耗，对LA与AA为净产生，LMWOAs的微生物转化速率与非生物转化速率显著负相关。总体上，胶州湾水体LMOWAs的微生物转化速率对其总转化速率有决定性的影响作用，3种LMWOAs的总转化速率在秋季胶州湾海水中均为净消耗。

4）FA和AA在秋季胶州湾海水中的转化速率均受到DO、盐度和营养盐等的显著影响，二者存在相似的微生物来源。水温和盐度的降低、营养盐浓度的升高和周边河流的输入，都有利于促进水体中微生物对FA和AA的净产生，有利于非生物反应对FA的净消耗；DO浓度的降低，有利于促进非光化学反应下海水体系中AA的净产生。