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海化重点实验室在中国东部边缘海有机碳埋藏研究中取得重要进展
发布时间:2021-04-01 浏览次数:10

近日,海化重点实验室于志刚教授课题组与美国佛罗里达大学Thomas S. Bianchi教授合作,在地学领域权威期刊《全球生物地球化学循环》(Global Biogeochemical Cycles)(2019 JCR IF=4.61)发表了题为“Controls on organic carbon burial in the Eastern China marginal seas: A regional synthesis”中国东部边缘海有机碳埋藏的控制机制)的研究成果

边缘海是重要的海洋和陆地来源有机碳的埋藏中心,有机碳在边缘海的埋藏影响着全球碳的收支平衡。中国东部边缘海是典型的陆架边缘海,其每年可以接收大量来自长江和黄河的颗粒物、有机碳和营养盐等陆源物质,在多种水动力作用的影响下形成了多个泥质沉积区,但是不同泥质区由于有机碳来源和沉积环境的差异,其有机碳的埋藏机制存在很大不同。以往对中国边缘海沉积有机碳埋藏的研究多集中于某个特定区域且研究手段较为单一,缺少从河流到河口,再到边缘海的整体研究,也缺少各区域不同来源有机碳埋藏机制和埋藏通量的比较。有鉴于此,课题组在渤海、黄海和东海采集了155个表层沉积物,测定了沉积物中总有机碳及其稳定同位素组成(δ13C)、粒度组成、比表面积(SSA)、木质素和色素,并整合了前人已发表的有机碳的放射性碳同位素组成(Δ14C)和活性铁结合态有机碳的数据,系统分析了中国东部边缘海不同泥质区有机碳的保存机制,比较了长江和黄河沉积物输运系统中有机碳的演化过程,估算了不同来源有机碳的埋藏通量和埋藏效率,并揭示了大坝建设对有机碳埋藏的影响,旨在为深入理解边缘海沉积有机碳的埋藏效率和碳汇意义提供科学依据

研究发现,渤海泥质区有机碳的埋藏效率(~43%)高于黄海(~11%)和东海(~16%),这可能与其较高的沉积速率和稳定的沉积环境有关。从不同来源有机碳的埋藏效率来看,黄海泥质区陆源有机碳的埋藏效率(~41%)显著高于海源有机碳(~7%),可能是因为大量预陈化土壤有机碳的输入使陆源有机碳不易在输运过程中发生降解,而冷涡环流则增加了沉积物的输运路径,使更多的海源有机碳在沉降过程中发生降解。对于东海泥质区沉积有机碳,频繁的物理扰动加速了有机碳的降解,使海源和陆源有机碳都具有较低的埋藏效率(分别为14%23%)。总体上,中国东部边缘海泥质区陆源有机碳的埋藏通量为2.87 ± 0.65 Mt yr-1,占全球海洋陆源有机碳总埋藏通量的~4.7%;生源有机碳的埋藏通量为7.00 ± 0.79 Mt yr-1,与中国大陆主要河流的硅酸盐风化所吸收的二氧化碳通量相近;成岩有机碳的埋藏通量为0.81 ± 0.25 Mt yr-1,至少占全球海洋成岩有机碳总埋藏通量的1.9%。通过对比建坝前后不同来源有机碳的埋藏通量,发现建坝后陆源有机碳、生源有机碳和成岩有机碳的埋藏通量分别下降了约66%64%68%,表明大坝建设显著降低了有机碳在中国东部边缘海的埋藏。

中国东部边缘海泥质区不同来源有机碳的输运和埋藏通量

博士后赵彬为第一作者,姚鹏教授为通讯作者。研究受到国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目(41620104001)和国家重点研发计划全球变化及应对重点专项(2016YFA0600902)等项目的资助  

文章信息:

Bin Zhao, Peng Yao*, Thomas S. Bianchi, Zhigang Yu. Controls on organic carbon burial in the Eastern China marginal seas: A regional synthesis. Global Biogeochemical Cycles, 2021. https://doi.org/10.1029/2020GB006608