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中国海洋大学在圣巴巴拉海盆利用δ15Nsed记录区域反硝化作用方面取得新进展
发布时间:2022-09-09 浏览次数:185

海化重点实验室赵美训教授课题组与台湾大学李红春教授团队合作,在海洋学领域国际知名期刊《Frontiers in Marine Science(2021IF = 4.912)上发表了题为Local and remote forcing on the interannual variations of the sedimentary δ15N in Santa Barbara Basin during the past 80 years的研究成果。

氮是生物关键营养元素之一,海洋氮循环调控海洋初级生产力,进而影响碳循环和气候。反硝化作用将硝酸盐还原为氮气从而调节海水硝酸盐含量,是海洋氮循环的主要过程之一。目前,沉积物δ15N (δ15Nsed)被广泛的应用为水体反硝化作用的代用指标。

传统观点认为,东太平洋北美沿岸沉积δ15N受东赤道北太平洋(ETNP)反硝化过程的影响,多被用于重建百年至轨道时间尺度ETNP反硝化强度演变记录。本研究以圣巴巴拉海盆为例,通过高分辨率210Pb和纹层计数获得季节性分辨率沉积样品。通过对岩芯沉积物开展TOCTNδ15Nsed和生物标志物等多个指标的测定,对圣巴巴拉海盆δ15Nsed进行了研究。结果表明,圣巴巴拉海盆δ15Nsed不仅受ETNP的影响,也反映了较强的区域反硝化特征。通过数理统计和分析,我们将ETNP反硝化从圣巴巴拉海盆δ15Nsed记录中定量剥离从而得到区域性反硝化信号(Δδ15NSBB)。结果表明Δδ15NSBB与区域性初级生产力和底层水氧含量紧密相关,其变化指示圣巴巴拉海盆底水反硝化作用的强弱。进一步通过对比大尺度环境和气候因子,我们提出太平洋年代际震荡(PDO)、北太平洋环流振荡(NPGO)El Niño-La Niña (ENSO)通过控制圣巴巴拉上升流进而调控初级生产力和反硝化强度。总体来说,在PDO冷(暖)相La NiñaEl Niño时期,强(弱)的上升流为圣巴巴拉盆地水体带来更多(少)的营养物质,提高(降低)了海洋生产力,从而加速(减少)水体中溶解氧的消耗,导致底层水体反硝化作用增强(减弱)。本研究通过沉积环境对气候的响应的研究,为圣巴巴拉海盆δ15Nsed变化的控制过程提供了新的见解。

1SBB-190629岩芯照片和210Pb剖面

2 (A) Δδ15NSBB (‰)(B) 海洋OC (wt.%)(C)海洋生物标志物(mg/g)(D)年上升流指数(g) O2含量(mmol/kg)(E)北太平洋环流振荡(NPGO) (F)太平洋年代际振荡(PDO)(H) El Niño-Southern振荡(ENSO)黑线为强烈El Niño事件19411957-195819731982-19831997-19982010年和2016(D-F)中红线表示经过3年华东移动平均的结果。橙色区域表示PDO的暖期,而蓝色区域表示的冷期PDO

  

文章链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2022.982051/full

  

参考文献:Xu H, Li D-W, Li H-C, Zhao M, Berelson WM, Jin G’e, Li L and Misra S (2022) Local and remote forcing on the interannual variations of the sedimentary δ15N in Santa Barbara Basin during the past 80 years. Front. Mar. Sci. 9:982051. doi: 10.3389/fmars.2022.982051