應(yīng)用木質(zhì)素示蹤研究北極白令海和楚科奇海表層沉積物中陸源有機(jī)碳的來(lái)源.pdf

1、埋藏在海洋沉積物的有機(jī)碳(OC)是大氣二氧化碳的凈匯，而埋藏過(guò)程主要發(fā)生在陸架邊緣海區(qū)域。在海洋環(huán)境中，顆粒有機(jī)碳最終會(huì)儲(chǔ)存在沉積物中，海洋沉積物有機(jī)碳碳含量約為700Gt，從而進(jìn)入地質(zhì)時(shí)間尺度的碳循環(huán)。因此，沉積物有機(jī)碳的組成會(huì)影響有機(jī)碳進(jìn)入地質(zhì)時(shí)間尺度碳循環(huán)的速度，進(jìn)而影響到整個(gè)地球化學(xué)循環(huán)的過(guò)程。盡管輸入海洋的陸源顆粒有機(jī)碳(POC)約占33％～54％，然而僅有10％的陸源有機(jī)碳埋藏在海洋沉積物中，陸源有機(jī)碳輸入量和埋藏量之間的差

2、異引發(fā)了“碳失之謎”。有各種假說(shuō)解釋海洋內(nèi)陸源有機(jī)碳輸入和埋藏之間的差異，但距解釋陸源有機(jī)碳的最終去向還有一定距離。因此，陸源有機(jī)物在海洋中的歸宿一直是科學(xué)家們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。
　　北冰洋具有全球面積最大的陸架區(qū)，每年都有大量來(lái)自河流運(yùn)輸和沿岸侵蝕的陸源有機(jī)碳輸入其中，其中白令海-楚科奇海就是這些有機(jī)碳埋藏的主要場(chǎng)所。隨著全球交暖的不斷加劇，北極凍土層退化加劇、河流淡水通量提升、水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量增加、北冰洋海冰消融加劇等，對(duì)北

3、極沉積有機(jī)碳的輸入、埋藏和保存都有著深刻的影響。但是在全球變暖背景下，北極海區(qū)沉積有機(jī)碳來(lái)源、降解狀態(tài)如何，對(duì)全球的碳收支造成多大的影響，依舊值得我們進(jìn)一步的探討。
　　本研究選取白令海以及楚科奇海陸架/陸坡區(qū)的表層沉積物，主要利用堿性氧化銅氧化實(shí)驗(yàn)得到的木質(zhì)素作為生物標(biāo)志物，結(jié)合粒度、比表面積、有機(jī)碳含量(OC％)、總氮含量(TN％)、有機(jī)碳穩(wěn)定同位素(δ13C)等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。旨在對(duì)白令海-楚科奇海域表層沉積物的有機(jī)質(zhì)分布

4、、來(lái)源、植被類型和降解機(jī)制做一個(gè)初步的分析。
　　白令海表層沉積物的OC和粒度與比表面積的關(guān)系說(shuō)明OC的分布主要受控于沉積物的顆粒性質(zhì);白令海東側(cè)沉積物的Λ8整體上要高于西側(cè)，角質(zhì)酸、脂肪酸和木質(zhì)素含量有著顯著的相關(guān)性;δ13C分布的總體趨勢(shì)與碳氮比(C/N)相近，由東到西逐漸減小;木質(zhì)素丁香基酚(S)與香草基酚(V)的比值(S/V)和肉桂基酚(C)與香草基酚(V)的比值(C/V)表明白令海域沉積物的有機(jī)質(zhì)中被子植物和裸子植物的貢

5、獻(xiàn)相當(dāng)，草本植物較木本植物有更大的貢獻(xiàn);(Ad/Al)v和(Ad/Al)s和水深之間并沒(méi)有明顯的關(guān)系，而3，5。對(duì)羥基苯甲酸(3，5-Bd)顯現(xiàn)出明顯的遞增趨勢(shì)，表明3，5-Bd相較于木質(zhì)素的反應(yīng)活性更低。木質(zhì)素含量A8和δ13C有顯著的負(fù)相關(guān)，可以使用簡(jiǎn)單的二端源模型來(lái)計(jì)算陸海源有機(jī)碳的比例，得到有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例在18.6％～99.6％之間。
　　楚科奇海樣品的水深差異較大，以100m為界，分成為陸架區(qū)沉積物和陸坡區(qū)沉積物

6、。結(jié)果表明，沉積物的有機(jī)碳載荷從陸架區(qū)到陸坡區(qū)有明顯減少趨勢(shì)，這可能是初級(jí)生產(chǎn)力、有機(jī)質(zhì)的原位降解、側(cè)向傳輸過(guò)程中氧化等因素綜合影響的結(jié)果;δ13C表明有機(jī)質(zhì)來(lái)源是多端元的混合;S/V和C/V的結(jié)果表明被子植物相較于裸子植物占據(jù)主導(dǎo)，而木本植物和草本植物含量相當(dāng);較寬的對(duì)羥基苯乙酮(PON)與V系列的比值(PON/V)范圍證明該區(qū)域的陸源有機(jī)碳擁有苔蘚、草、松柏等多種植物的混合來(lái)源。此外，較高含量的二酸C9DA（干酪根氧化產(chǎn)物）證明干酪