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海洋是地球上最大的活性碳庫(kù)，有機(jī)碳則是海洋碳庫(kù)的重要組成部分。查清海洋碳庫(kù)關(guān)鍵信息底數(shù)、量化海洋碳庫(kù)的空間格局，可以準(zhǔn)確估算海洋碳庫(kù)收支，更好地認(rèn)識(shí)和調(diào)控人類活動(dòng)對(duì)海洋碳匯的影響，也是認(rèn)識(shí)海洋增匯和實(shí)現(xiàn)碳中和的重要前提。自然資源部第一海洋研究所石學(xué)法研究團(tuán)隊(duì)利用采自渤海、黃海和東海海域的5796站沉積有機(jī)碳含量及相關(guān)地球化學(xué)和沉積學(xué)參數(shù)，總結(jié)闡明了中國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳分布和埋藏規(guī)律，系統(tǒng)估算了有機(jī)碳埋藏通量，綜合評(píng)估了沉積碳匯效應(yīng)強(qiáng)度，基本摸清了中國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳“家底”：中國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳埋藏通量為8.20 Mt C a-1，其中生源有機(jī)碳埋藏通量為6.92 Mt C a-1。在自然狀態(tài)下，中國(guó)東部近海沉積物中每年固定的有機(jī)碳相當(dāng)于25.37 Mt大氣CO2，具有非?？捎^的碳匯效應(yīng)。相關(guān)成果發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)》中英文版2024年第10期。

以往關(guān)于中國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳的研究在空間上只覆蓋了部分區(qū)域和沉積物類型，且未能將沉積有機(jī)碳變化與海區(qū)沉積特征充分結(jié)合起來(lái)，缺乏對(duì)海區(qū)沉積過(guò)程和環(huán)境的全面分析。存在的主要問(wèn)題是：一方面尚未對(duì)渤海、黃海和東海沉積有機(jī)碳的分布特征和變化規(guī)律進(jìn)行精細(xì)的全面刻畫(huà)；另一方面也未對(duì)沉積有機(jī)碳埋藏量、來(lái)源及收支進(jìn)行系統(tǒng)和翔實(shí)的計(jì)算，特別是未基于沉積物質(zhì)量收支進(jìn)行研究討論，只是進(jìn)行了非常粗略的估算，沒(méi)有給出精確的數(shù)據(jù)。因此，系統(tǒng)開(kāi)展渤海、黃海和東海沉積有機(jī)碳的分布特征和變化規(guī)律研究，精確估算渤海、黃海和東海沉積物中有機(jī)碳的埋藏通量和碳匯潛力十分必要。

自然資源部第一海洋研究所石學(xué)法研究員、吳斌副研究員、喬淑卿研究員等基于近年編制出版的1:100萬(wàn)《渤海、黃海和東海沉積物類型圖》以及渤海、黃海和東?，F(xiàn)代沉積物收支研究結(jié)果，利用海區(qū)內(nèi)迄今為止覆蓋范圍最廣和采樣密度最高的沉積有機(jī)碳（5796站）及其相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)集(圖1)，闡明了中國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳的分布特征和控制因素，基于海區(qū)沉積物收支平衡獲得了中國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳埋藏通量，提出了百年尺度上有機(jī)碳埋藏主要發(fā)生在七大泥質(zhì)區(qū)(圖2)。

圖1 渤海、黃海和東海沉積有機(jī)碳及相關(guān)參數(shù)

(a)有機(jī)碳含量; (b)碳氮比; (c) δ13C; (d)陸源有機(jī)碳比例; (e)海源有機(jī)碳比例; (f) Δ14C; (g)有機(jī)碳年齡; (h)黑碳

渤海、黃海和東海有機(jī)碳含量分布趨勢(shì)與細(xì)粒組分分布密切相關(guān)，形成了TOC在泥質(zhì)沉積區(qū)含量相對(duì)較高，而在渤海東部與東北部、北黃海中東部、蘇北淺灘和東海中外陸架等非泥質(zhì)區(qū)普遍較低的分布格局(圖1a)。渤海、黃海和東海的泥質(zhì)沉積區(qū)是我國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳的主要埋藏地區(qū)（圖2），基于沉積物收支得到渤海、黃海和東海泥質(zhì)區(qū)有機(jī)碳埋藏通量分別為1.30 Mt C a-1、2.71 Mt C a-1、4.19 Mt C a-1，總計(jì)為8.20 Mt C a-1，約占全球海底有機(jī)碳埋藏通量的5.3%。生源有機(jī)碳代表了對(duì)降低大氣CO2具有直接作用的沉積有機(jī)碳組分，渤海、黃海、東海生源有機(jī)碳埋藏通量分別為1.08 Mt C a-1、2.37 Mt C a-1和3.47 Mt C a-1, 總計(jì)6.92 Mt C a-1，該通量顯著高于中國(guó)近海紅樹(shù)林(~0.09 Mt C a-1)、鹽沼(0.26 Mt C a-1)和海草床(~0.01 Mt C a-1)等濕地藍(lán)碳碳匯，而與我國(guó)東部九大水系流域硅酸鹽風(fēng)化強(qiáng)度(5.05~7.52 Mt C a-1)相當(dāng)。在自然狀態(tài)下, 中國(guó)東部近海沉積物中每年可固定的有機(jī)碳相當(dāng)于25.37 Mt大氣CO2，具有非常可觀的碳匯效應(yīng)。

圖2 渤海、黃海和東?，F(xiàn)代沉積速率(a)、有機(jī)碳埋藏速率(b)、陸源有機(jī)碳埋藏速率(c)、海源有機(jī)碳埋藏速率(d)和黑碳埋藏速率(e)

渤海、黃海和東海陸源有機(jī)碳的分布和埋藏主要受控于大河的輸運(yùn)過(guò)程和海區(qū)復(fù)雜水動(dòng)力環(huán)境。黃河、長(zhǎng)江等大河輸入的大部分顆粒有機(jī)碳均吸附在細(xì)粒沉積物中，沉積在泥質(zhì)區(qū)。渤海和黃海水深較淺、高惰性陸源有機(jī)碳輸入和穩(wěn)定的沉積環(huán)境更有利于有機(jī)碳保存；東海陸架寬廣并受到較強(qiáng)動(dòng)力環(huán)境的影響，沉積物再懸浮和再搬運(yùn)作用強(qiáng)烈，沉積環(huán)境多變，加劇了有機(jī)碳的遷移和轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致陸源有機(jī)碳的保存效率較低(圖3)。筑壩等人類活動(dòng)顯著降低了河流入海沉積物通量。對(duì)比流域建壩前后不同來(lái)源有機(jī)碳埋藏通量，發(fā)現(xiàn)建壩后陸源有機(jī)碳、生源有機(jī)碳和巖源有機(jī)碳的埋藏通量均下降60%以上，表明筑壩活動(dòng)顯著降低了中國(guó)東部近海的有機(jī)碳埋藏。未來(lái)在流域建壩增加的背景下，入海泥沙和有機(jī)碳將會(huì)繼續(xù)減少，或?qū)⑸羁逃绊懳覈?guó)東部近海陸架沉積有機(jī)碳分布和埋藏格局。

圖3 渤海、黃海和東海泥質(zhì)沉積區(qū)有機(jī)碳收支與埋藏環(huán)境示意圖(有機(jī)碳通量單位Mt C?a-1)

研究結(jié)果詳細(xì)展示了渤海、黃海和東海沉積有機(jī)碳的分布、埋藏特征及規(guī)律，比較精確給出了沉積有機(jī)碳埋藏通量，估算了碳匯效應(yīng)強(qiáng)度，基本摸清了渤海、黃海和東海沉積有機(jī)碳的“家底”。

了解詳情，請(qǐng)閱讀原文：石學(xué)法, 吳斌, 喬淑卿, 姚政權(quán), 胡利民, 白亞之, 胡珊, 盛潔, 劉焱光, 劉升發(fā), 王昆山, 鄒建軍. 2024. 中國(guó)東部近海沉積有機(jī)碳的分布、埋藏及碳匯效應(yīng). 中國(guó)科學(xué): 地球科學(xué), 54(10): 3113?3133

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