近日，中国海洋大学海洋化学教育部重点实验室于志刚教授课题组与王旭晨教授和美国佛罗里达大学Thomas S. Bianchi教授合作，在地学领域Top期刊《Chemical Geology》（2022 JCR IF= 4.685）发表了题为“Contrasting controls of particulate organic carbon composition and age from riverine to coastal sediments of Eastern China Marginal Seas”的研究成果，揭示了颗粒态有机碳在长江与黄河沉积物输运系统中年龄和组成的差异化演化模式及其控制机制。
长江与黄河每年向渤、黄、东海输送大量陆源颗粒有机碳（POC），是我国东部边缘海陆源沉积有机碳的主要来源。黄河输送的POC以含量低、年龄老为特点，主要在渤、黄海泥质区沉积；而长江输送的POC具有含量高、相对年轻的特点，主要在东海内陆架泥质区沉积。然而，在渤、黄海的表层沉积物中，沉积有机碳（SOC）的含量却比长江口-东海内陆架的高，年龄更年轻。为了解答这一“悖论”，本项目以长江和黄河沉积物输运系统为研究对象，通过测定河流悬浮颗粒物和边缘海表层沉积物中比表面积（SSA）、有机碳含量及其同位素组成（δ13C和∆14C），建立端元模型区分了陆源和海源有机碳中的生物来源和成岩来源有机碳各自的贡献，并结合前人已发表的结果，研究了颗粒态有机碳在这两个河流-河口-边缘海系统输运过程中年龄和组成的演化模式。结果表明，黄河颗粒物的比表面积与长江颗粒物相近，但黄河POC的含量和Δ14C值显著低于长江POC，与黄河POC主要来自黄土高原的预陈化土壤老碳，其在陆地环境中已经历了长时间的降解，而长江POC更多的来自陆地C3植物有关。从长江颗粒物到长江口移动泥沉积物，有机碳由于降解而老化；而从长江口移动泥到浙闽沿岸移动泥区，虽然存在海源有机碳的净添加，但陆源有机碳在长时间的输运过程中的不断老化抵消了新鲜海源有机碳加入的影响，使总有机碳进一步老化。从黄河颗粒物到渤、黄海泥质区沉积物，OC/SSA逐渐升高，是一个海源有机碳的净添加过程，黄河来源有机碳由于自身较难降解，沉积环境也相对稳定，输运过程中没有明显的老化过程，导致总有机碳的年龄相对年轻。与全球典型的河流沉积物输运系统相比，长江沉积物输运系统中有机碳年龄和组成的演化过程与大河-被动陆架沉积物输运系统相似；而黄河沉积物输运系统中有机碳的演化模式与小型山地河流-主动陆架沉积物输运系统相似，这与小型山地河流的POC主要是成岩来源，年龄比较老，较难降解，与黄河POC相似有关。
图：沿长江和黄河沉积物输运系统单位比表面积上不同来源有机碳的载荷（OC/SSA）变化
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面上项目（42076034）、青年基金（42006041）和国际(地区)合作与交流项目（41620104001）等的资助。
文章信息：
Bin Zhao, Peng Yao*, Thomas S. Bianchi, Xuchen Wang, Zhigang Yu. Contrasting controls of particulate organic carbon composition and age from riverine to coastal sediments of Eastern China Marginal Seas. Chemical Geology, 2023, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2023.121429
