大海的气味

今天（7月21日）去海边散步时，一如既往地感受到了海风的腥味，于是就想到了这是如何产生的。记忆果然没有让我失望：我倒是记得我曾经“研究”过这个问题了，想来应该是跟海藻或者细菌有关，但是具体是什么化学物质以及如何产生的却完全没有印象了。——现在记事情越来越有“得意忘言、得鱼忘筌”的态势，好坏掺杂。往好了说是抓住事物的关键，而忽略其细节，就如现在学习新东西基本上都记不住名称，更多的是用已有的词汇去描述、理解新的内容，减轻记忆负担；往坏了说，有只关注结论而不注重得到结论的过程的嫌疑，而这在科研中却是个大忌。不管怎样，这次打算把“大海的气味”记录下来，下次就只用博客的“搜索”功能就可以了¹²——如果多年以后我还记得我有博客的话。

大海的气味

赋予海风特定气味的物质叫作二甲基硫醚（分子式 H₃C-S-CH₃，英文名为 Dimethyl sulfide，缩写为 DMS）³，主要由海里的浮游植物（phytoplankton）⁴和细菌产生，整个过程大概如下：

• 海里大量的浮游植物利用海里的硫合成二甲基巯基丙酸（分子式(CH₃)₂S⁺CH₂CH₂COO⁻，英文名Dimethylsulfoniopropionate，缩略为DMSP）。
• 浮游植物在受紫外线照射或者渗透压力等条件下，分解DMSP，释放出活性 DMS。活性DMS与对细胞有害的物质结合，抑制其作用，因此DMSP对浮游植物的生存至关重要。
• 部分DMS会从健康的浮游植物体内逸出；当浮游植物死掉，被其他动物吃掉或者被病毒攻击时，DMSP和DMS都会被释放出来。
• 有些细菌会根据需要分解浮游植物释放出来的DMSP，一种是利用DMSP的含硫部分（巯基），用于合成蛋白质，此过程不会产生DMS；另一种是脱去丙酸部分用于合成碳水化合物，此过程会产生DMS。
• 上述从浮游植物逸出、释放和细菌分解DMSP产生的DMS大部分会被细菌吃掉或者被光激发或催化的反应分解掉，只有不到百分之十的DMS从海里逸出，进入大气。

当DMS进入我们的鼻子时，就是只可“鼻会”不可言传的大海的气味⁵啦。

有意思的是，浮游植物多的地方，以其为食的其他动物也多，比如磷虾和鱼类。根据上述描述，这些地方的DMS浓度相对也会更高，于是就有一些海鸟靠着嗅探DMS的方式“顺藤摸瓜”饱餐一顿了。

DMS 对气候的影响

现在全球变暖的话题“炙手可热”，二氧化碳是其中的明星分子，但是DMS对气候的影响却鲜有人问津。

DMS进入大气后发生化学反应生成硫酸盐，硫酸盐颗粒悬浮在空中，形成气溶胶。气溶胶会吸收或者散射太阳辐射，同时作为凝结核，促进云的形成，进一步将太阳辐射反射回去，从而减少到达地球表面的辐射，达到降温的效果。这就是1987年英国化学家James Lovelock提出的盖亚假说（Gaia hypothesis, Gaia 为希腊神话中的大地之神）。按此假说，DMS对缓解全球变暖的好处“大大的”，我们可以不用花那么大精力想着如何减少碳排放，而只要通过促进浮游植物生长提高DMS排放的方式就可以降温，方便得很。

但是这有点一厢情愿，气候是个综合的动态系统，我们只考虑了DMS对气候的影响，却忽略了气候对DMS的影响，比如就有研究认为全球变暖会使得海水酸性增加，酸性增加导致浮游植物排放的DMS减少，而DMS减少会进一步加剧全球变暖，从而进入了“恶性”循环，DMS反而放大了全球变暖效应（不过如此推算，DMS的增加也会带来“良性循环”啊）。

所以，目前DMS对全球变暖的影响还没有定论，还需要更多的研究——不过这就要从当前“二氧化碳”的研究经费里面分一杯羹了。

2017年7月22日 写于 香港

参考资料

• 非常直观的DMS“循环”图 How Tiny Ocean Plants Help Make Clouds
• Scott Dodd, DMS: The Climate Gas You’ve Never Heard Of. Oceanus Magazine, July 17, 2008.
• Kate Madin, Seabirds Use Their Sense of Smell to Find Food. Oceanus Magazine, July 17, 2008.
• Oceanic Dimethylsulfide (DMS) and Climate
• Hannah Waters, How One Little Molecule Influences Earth’s Climate. Scientific American, August 30, 2013.