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海化重点实验室揭示北极极端环境下一种新的碳循环机制
发布时间:2020-03-05 浏览次数:234

在国家自然科学基金等项目的支持下,海化重点实验室王旭晨教授课题组利用碳同位素手段首次揭示了北极沉积物中一种新的碳循环机制。

  海洋沉积物中有机物的降解是导致早期成岩作用一系列生物地球化学反应的驱动力,通常,颗粒有机碳(POC)沉降埋藏于沉积物后,新合成的年轻有机碳会被细菌优先降解,不易降解的有机碳被埋藏保存在沉积物中,这一过程,导致大量沉积有机碳首先被转化为间隙水溶解有机碳(DOC),DOC被细菌利用后实现碳和营养元素的再循环。具估算,海洋沉积物每年向水体扩散输送的DOC0.18 Gt C, 相当于世界河流每年向海洋输送DOC的量。

  研究发现,北极沉积物中DOC的碳同位素特征具有显著差异,楚科奇海Chukchi Sea陆架沉积物中的DOC主要产生于细菌利用海洋或陆源有机碳,其碳-14年龄相对年轻d13C = -22.9‰, D14C = -80‰,而北极陆坡区沉积物中的DOC年龄高达23,600年且具有极低的13C(d13C= -42.7‰, D14C = -947‰)。这些老的DOC来源于细菌利用甲烷水合物有机碳,通过同位素端元计算,44-97%DOC来自甲烷有机碳。这是在北极沉积物中的首次发现,由于甲烷水合物普遍存在于北极陆坡沉积物中,因此该过程是北极极端环境下碳循环的重要途径。

  该研究成果发表于美国《地球物理研究快报》Geophysical Research Letters。博士生付文静为第一作者,王旭晨为通讯作者,合作者包括自然资源部第一海洋研究所刘炎光研究员,美国加州大学尔湾分校Ellen DruffelXiaomei Xu教授。  

Wenjing Fu, Yuanzhi Qi, Yanguang Liu, Xuchen Wang*, Ellen M.Druffel, Xiaomei Xu, Peng Ren, Shuwen Sun and Di Fan. (2020). Production of ancient dissolved organic carbon in Arctic Ocean sediment: A pathway of carbon cycling in the extreme environment. Geophysical Research Letters.47, e2020GL087119. https://doi.org/ 10.1029/2020GL087119.