河流建坝和三角洲侵蚀对长江口有机碳埋藏的影响
发布人:姚鹏  发布时间:2021-06-23   浏览次数:47


2021年6月22日,环境科学与生态学领域top期刊《Science of the Total Environment》(2019 JCR IF=6.55)在线发表了中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室姚鹏教授课题组关于河流建坝和三角洲侵蚀对长江输运的有机碳埋藏的影响的研究工作。该研究系统分析了大坝建设对长江陆源有机碳的截留作用,并详细阐述了大坝建设引起的三角洲侵蚀对边缘海有机碳埋藏的影响,估算了大坝建设前后长江坝库、长江口和东海内陆架陆源有机碳的埋藏通量。课题组博士后赵彬为第一作者,姚鹏教授为通讯作者。


长江口采样站位图((a)Locations of the Changjiang River, Changjiang Estuary, and East China Sea(ECS). (b) Sampling sites of sediment cores. (c) Sampling sites of suspended particles )


河流建坝显著减少了沉积物的入海通量,引起河口三角洲的侵蚀,已经成为全球许多大河影响下的三角洲前缘河口(Large-river delta-front estuaries, LDEs)所面临的严峻问题。然而,河流建设和三角洲侵蚀对河口及邻近陆架沉积有机碳的来源、分布和埋藏的影响,特别是定量化认识,目前了解还很有限。本研究在长江口及其邻近的东海内陆架不同区域采集了颗粒物和短柱状沉积物样品,测定了比表面积、总有机碳(TOC)及其稳定同位素(δ13C)、总氮(TN)和木质素等参数,利用基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,区分了河口颗粒物和沉积物中河流、三角洲和海洋来源有机碳对TOC的贡献,并结合长江大通站泥沙和有机碳通量等历史数据,建立了大坝建设前(1953年-1985年)、大坝建设后(1986年-2003年)和三峡大坝建成后(2004年-2018年)三个阶段陆源有机碳沿长江沉积物输运系统(从流域、河口到东海内陆架)的收支模型。



三峡大坝建设前后长江口沉积物柱中三角洲来源和河流来源有机碳比值(fDelta/River)及海源和河流来源有机碳比值(fMarine/River)的变化


结果显示,相较于大坝建设前(1953年-1985年),三峡大坝建成后(2004年-2018年)长江输送颗粒物的入海通量减少了72.7%,长江口三角洲发生了严重的侵蚀,使得沉积物中三角洲来源的有机碳所占比例显著增加。三峡大坝建成后长江入海颗粒有机碳的通量减少了82.7%,但沉积有机碳在河口与东海内陆架的埋藏通量减少了97.3%。这种有机碳埋藏通量的剧烈下降不仅与大坝建设对陆源有机碳的截留有关,同时也受三角洲侵蚀加剧的影响。三角洲侵蚀使得原本埋藏在河口的有机碳暴露出来,在输运过程中发生降解,从而减少了陆源有机碳的埋藏通量。随着大坝的建设,河流输送的陆源有机碳的埋藏地点事实上由河口逐渐转移到水库。在全球碳循环模型中,需要考虑这种碳埋藏“热点区域”的转移。


1953-2018年三个不同时期长江沉积物输运系统中陆源有机碳的收支模型


该研究对深入理解河口与边缘海碳汇作用有所裨益,也有助于深入认识人类活动对河流碳输运和埋藏的影响。研究工作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*, Dong Li, Zhigang Yu. Effects of river damming and delta erosion on organic carbon burial in the Changjiang Estuary and adjacent East China Sea inner shelf. Science of the Total Environment, 2021, 148610. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148610