南海上層水體黑碳顆粒動力學的同位素示蹤

《南海上層水體黑碳顆粒動力學的同位素示蹤》是依託廈門大學，由楊偉鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：南海上層水體黑碳顆粒動力學的同位素示蹤
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊偉鋒
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

黑碳是全球碳循環中被忽略的碳失匯之一，近幾年發現其在氣候變暖中的作用僅次於CO2，故其排放和在大氣中的擴散備受關注。但海水作為黑碳重要的歸宿地，其中黑碳的信息極度匱缺，無法評估其對海洋碳循環的貢獻。本項目立足已有研究基礎，以黑碳的顆粒動力學為切入點，以顆粒態黑碳（PBC）的來源與輸出為突破口，選擇南海為研究區域，注重陸架區與海盆區的對比研究，通過核心科學問題聚焦-現場調查-受控模擬實驗-綜合分析，採用多種同位素（13C、14C、210Po、210Pb、234Th、137Cs、230Th）聯合示蹤的方法，研究南海上層水體PBC的同位素特徵，揭示其主要來源、時空格局及其與水文動力條件關係，探明PBC循環與輸出關鍵過程的速率與通量特徵及主控因素，定量評估PBC對顆粒有機碳的貢獻及其對評估生物泵效率的影響，綜合研究黑碳對南海碳循環的貢獻。項目可望在邊緣海上層海水中黑碳的源匯研究方面取得突破。

結題摘要

課題研究了南海沿岸、陸架/坡和海盆區上層水體黑碳含量的空間特徵和源-匯格局，並套用210Po和234Th等同位素示蹤了顆粒態黑碳（PBC）的輸出與再懸浮等顆粒動力學過程。高含量PBC通常出現在南海北部受徑流影響的沿岸海域。PBC輸出通量隨離岸距離增加而指數減小，表明陸源輸入的PBC在近岸海域快速沉降，對海盆區上層海水PBC貢獻很小。由北部陸架區到陸坡區，PBC輸出真光層的通量下降約30%，至海盆區降低約1個數量級。該空間特徵有力地證實了南海北部陸架區是PBC的重要匯區。PBC輸出通量對總顆粒有機碳（POC）輸出通量的貢獻在陸架、陸坡和海盆區分別為14%、8%和＜5%，揭示了忽略PBC可造成南海生源POC輸出通量不同程度的高估。課題首次獲得了陸架區PBC的再懸浮通量，該通量占POC再懸浮通量的29%，明顯高於PBC對POC輸出通量的貢獻，揭示了PBC比其他POC組分更難降解的特性。發現陸架區再懸浮的PBC可擴散進入海盆中層水體，導致中層水體PBC輸出通量高於上層水體的現象，這一現象反映了跨陸架輸運是調控南海PBC沉積後再分布的重要過程。湄公河等徑流輸入調控著南海西部混合層中溶解態黑碳（DBC）的空間格局。質量平衡計算表明徑流和大氣沉降是南海DBC的主要來源，其輸入的DBC有超過1/3在真光層降解，其餘DBC通過混合作用或顆粒物沉降進入中層水體，光降解和顆粒物沉降是黑碳遷出南海上層水體的兩條主要途徑。研究發現南海中層水中DBC組成與鹽度之間存在顯著相關性，為DBC作為示蹤中深層水團混合的新示蹤劑提供了有力的證據。課題共發表了11篇SCI學術論文，其中1篇論文被AGU的地球與空間科學新聞雜誌報導，共7人次參加了學術會議交流，培養了1名博士和3名碩士，完成了課題計畫任務。