图1.采样站位图(CBSMD:渤海中部泥质区,SPMD:山东半岛泥质区,SYSMD:黄海中部泥质区,CEMM:长江口移动泥区,ZMMM:浙闽沿岸移动泥区,SCIMD:济州岛西南泥质区,BYSA:渤黄海砂质区,ECSSA:东海砂质区)
研究发现,长江颗粒物的TOC和Δ14C显著高于长江口泥质区沉积物,这表明河口移动泥频繁的物理扰动加速了年轻有机碳的降解,而年龄较老的有机碳被保存下来(图2)。与之相反,由黄河颗粒物到黄海中部泥质区的输运过程中,TOC、δ13C和Δ14C逐渐升高,这主要归因于相对稳定的沉积环境使沉积物能够持续地接收海源有机碳。图2.沿长江和黄河沉积物的输运路径TOC,δ13C和Δ14C的变化
通过与全球其他河流比较,将河流沉积物输运系统分为了四类,即大河-宽陆架沉积物输运系统、大河-窄陆架沉积物输运系统、小型山区河流沉积物输运系统和北极河流沉积物输运系统(图3)。其中,长江与亚马逊沉积物输运系统相似,河口都存在移动泥,并具有长距离输运的特点。然而,渤、黄海虽然属于典型的被动陆架,但黄河沉积物输运系统中有机碳及其同位素的演化过程与小型山区河流相似。图3.全球不同沉积物输运系统中TOC,δ13C和Δ14C随输运距离的演化过程
图4.中国东部边缘海不同区域沉积物中有机碳载荷及铁结合态有机碳比例
渤、黄东海泥质区表层沉积物中都具有较低的TOC/SSA比值(0.4m2g-1),但造成该比值的机制不同(图4)。东海内陆架移动泥区主要归因于有机碳的降解,而渤黄海泥质区的低值则主要归因于黄河颗粒物中TOC/SSA比值本身就较低。东海内陆架移动泥区活性铁结合有机碳与活性铁的比值(Fe-OC/Fe)和活性铁结合的有机碳占总有机碳的比例(fFe-OC)显著低于渤黄海泥质区,这表明该区域有机碳的快速降解可能与移动泥中铁的氧化还原有关。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(图5)。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%和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±0.65Mtyr-1,占全球海洋陆源有机碳总埋藏通量的~4.7%;生源有机碳(BiosphericOC)的埋藏通量为7.00±0.79Mtyr-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±0.25Mtyr-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%和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。图5.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,于志刚教授与美国佛罗里达大学ThomasS.Bianchi教授为合作作者。研究受到国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目()和国家重点研发计划“全球变化及应对”重点专项(YFA)等项目的资助。文章信息:
BinZhao,PengYao*,ThomasS.Bianchi,ZhigangYu.ControlsonorganiccarbonburialintheEasternChinaMarginalSeas:Aregionalsynthesis.GlobalBiogeochemicalCycles,.
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