中國邊緣海沉積有機質(zhì)來源及其碳匯意義?

趙美訓， 丁 楊， 于 蒙

(1 中國海洋大學海洋化學理論與工程技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100 2 中國海洋大學海洋有機地球化學研究所，山東 青島 266100)

綜 述

中國邊緣海沉積有機質(zhì)來源及其碳匯意義?

趙美訓1,2， 丁 楊1,2， 于 蒙1,2

(1 中國海洋大學海洋化學理論與工程技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100 2 中國海洋大學海洋有機地球化學研究所，山東 青島 266100)

中國邊緣海(本文特指渤海、黃海和東海，不包括南海)是陸源和海源有機質(zhì)的重要碳匯?？傆袡C質(zhì)指標和生物標志物的結(jié)果顯示，表層沉積物中陸源有機質(zhì)高值集中在近岸尤其是河口附近；海源有機質(zhì)在陸架海盆處有高值，受控于海洋生產(chǎn)力和沉積環(huán)境。利用多參數(shù)指標對表層沉積物中不同來源和不同年齡有機質(zhì)的貢獻比例估算的結(jié)果顯示，我國邊緣海的有機碳埋藏量約13 Mt/a，占全球邊緣海沉積物有機碳埋藏量(～138 Mt/a)的～10%，其中陸源有機質(zhì)的碳埋藏量(3.9 Mt/a)占全球邊緣海沉積物陸源有機質(zhì)埋藏量的～7%。若假定陳化土壤有機質(zhì)和古老有機質(zhì)主要是陸源物質(zhì)，則非現(xiàn)代有機質(zhì)的碳埋藏量為～6Mt/a，占我國邊緣?？傆袡C質(zhì)碳埋藏量的～46%，與全球邊緣海沉積物中陸源有機質(zhì)的平均比例(44%)相當。這些結(jié)果表明我國邊緣海在全球海洋碳循環(huán)中具有重要地位。本文利用已發(fā)表的文獻數(shù)據(jù)，總結(jié)和歸納了中國邊緣海沉積有機質(zhì)來源及其碳匯意義。

中國邊緣海；生物標志物；有機碳來源；有機碳年齡；海洋碳匯

海洋是重要碳匯，全球變化背景下海洋碳匯演變機制及未來發(fā)展趨勢受到越來越高的重視。有機碳在海洋沉積物中的埋藏是海洋碳循環(huán)的重要組成部分，對大氣CO2吸收的重要性僅次于陸地硅酸鹽的風化過程[1-2]。尤其是大河影響下的邊緣海，具有高生產(chǎn)力、高陸源輸入和高沉積速率的特點，有機質(zhì)埋藏效率更高。因此，雖然邊緣海只占全球海洋面積的8%，但其沉積有機質(zhì)年埋藏量約占全球的80%[3]，相當于海洋CO2凈吸收量的20%左右[4]。客觀評估邊緣海在整個海洋碳收支中的作用，準確判斷邊緣海吸收大氣CO2的能力，需要明確沉積物有機質(zhì)的來源和組成，因為不同來源和不同年齡有機質(zhì)的埋藏，其碳匯意義也不同。

中國東部邊緣海(渤海、黃海和東海；簡稱中國邊緣海，但不包括南海)是世界上最為寬廣的陸架海之一，受長江(4.8×108t/a)、黃河(1×109t/a)等大河輸入的巨量細顆粒物質(zhì)影響[5]，在適宜的海洋動力條件下，形成了多個泥質(zhì)沉積區(qū)(簡稱泥質(zhì)區(qū))。我國邊緣海泥質(zhì)區(qū)基本是在全新世中期海平面到達高水位以來形成，各泥質(zhì)區(qū)的現(xiàn)代沉積速率空間分布差異較大，高沉積速率區(qū)集中在黃河口水下三角洲和長江口及其鄰近海域，黃海海域的現(xiàn)代沉積速率顯著低于渤海和東海[6]。受河流輸入影響，沉積物累積速率的高值主要出現(xiàn)在渤海灣，遼東灣上部，朝鮮半島西部海岸，長江口及閩浙沿岸[7-8]。黃海中部泥質(zhì)區(qū)面積大，但其沉積速率低[6]。

沉積物總有機質(zhì)(TOC)含量的空間分布與泥質(zhì)區(qū)的分布類似，渤黃海TOC高值出現(xiàn)在渤海灣西部以及渤黃海中部泥質(zhì)區(qū)，低值出現(xiàn)在遼東淺灘和渤海海峽，這也是沉積物粒徑大(砂質(zhì))及低沉積速率區(qū)域[7]。東海高TOC主要在長江口泥質(zhì)區(qū)和內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)，這里具有高的沉積物累積速率，而外陸架的砂質(zhì)沉積區(qū)具有較低的TOC[8-10]。TOC與沉積物中值粒徑的相關(guān)性表明TOC主要與黏土等細粒徑物質(zhì)結(jié)合，水動力條件是控制沉積有機質(zhì)分布的一個重要因素[7-8]，這也說明我國邊緣海泥質(zhì)區(qū)不僅是細顆粒物質(zhì)的“匯”，也是重要的有機碳匯區(qū)域。結(jié)合已有的TOC含量及沉積物累積速率，可以得出我國邊緣海沉積有機質(zhì)累積速率的空間分布，進而計算出有機碳的埋藏量。Hu等人[7]計算的渤黃海TOC平均累積速率為15.3 t·km-2·a-1，與東海陸架區(qū)的有機質(zhì)累積速率相當(14.7 t·km-2·a-1)，總有機碳埋藏量為5.6 Mt/a，略低于東海陸架區(qū)的有機碳埋藏量(7.4 Mt/a[8])。由此看出，我國邊緣海的有機碳埋藏量約占全球邊緣海有機碳埋藏量(～138 Mt/a[1])的～10%，在全球海洋碳循環(huán)、尤其是海洋碳匯過程中具有重要地位。

同時，我國邊緣海受陸-海相互作用(如河流輸入和海洋環(huán)流等)及人類活動(如建壩、近海工程、化石燃料的燃燒等)的影響較大，沉積有機質(zhì)的來源十分復雜。不同來源和不同年齡的有機質(zhì)對海洋碳循環(huán)和碳匯的貢獻不同，在不同時間尺度對大氣CO2有不同的調(diào)節(jié)作用。首先，沉積有機質(zhì)可以分為海源和陸源兩大類，海源有機質(zhì)的埋藏直接影響海洋碳匯。其次，輸送到海洋中的陸源有機質(zhì)又可以歸為三類，包括現(xiàn)代陸源植被有機質(zhì)、陳化的陸地土壤有機質(zhì)和古老化石有機質(zhì)(來自沉積巖的侵蝕或人類活動)?，F(xiàn)代陸源植被有機質(zhì)是陸地碳匯，輸送到海洋后可以影響海洋生物地球化學過程和海洋碳匯；陳化的陸地土壤有機質(zhì)在千年尺度上是陸地碳匯，埋藏在海洋沉積物中，可以影響海洋生物地球化學過程[11-13]，但是不影響當今大氣二氧化碳濃度；古老化石有機質(zhì)的輸送和埋藏，在千年時間尺度以下不影響陸地和海洋碳匯[11,14-15]。因此本文總結(jié)和歸納文獻數(shù)據(jù)，聚焦如何有效區(qū)分我國邊緣海沉積有機質(zhì)的來源和年齡，進一步厘清邊緣海沉積有機質(zhì)的時空分布格局，為準確估算我國邊緣海沉積有機質(zhì)碳匯格局和潛力提供依據(jù)。

1 中國邊緣海表層沉積有機質(zhì)來源的空間分布

1.1 總有機質(zhì)指標

總有機質(zhì)的C/N比和δ13C被廣泛用來指示不同來源有機質(zhì)的貢獻，陸源有機質(zhì)比海源有機質(zhì)具有較高的C/N比和較負的δ13C值[16]。渤黃海的C/N比范圍為3～21，在黃河口有高值，沒有明顯空間分布規(guī)律[7,17-18]。東海(含長江口)的C/N比范圍為5～13，在長江口外有高值，也無明顯空間分布規(guī)律[9-10,19-20]。渤黃海TOC的δ13C值范圍為-19.9‰～-24.0‰，低值主要出現(xiàn)在黃河口及老黃河口，顯示高的陸源有機質(zhì)輸入[7,17-18,21]。東海TOC的δ13C值范圍為-19.1‰～-24.8‰，低值出現(xiàn)在內(nèi)陸架區(qū)域顯示陸源有機質(zhì)比例高，向海洋方向有增加的趨勢顯示海源有機質(zhì)比例增加[9-10,19-20]。

近年來，14C的應用為碳循環(huán)的研究提供了新的方法，從有機質(zhì)的年齡角度來追蹤其來源及其在輸送、埋藏過程中發(fā)生的變化。由黃河POC及其中的生物標志物14C年齡[22-23]可以推斷，陸源有機質(zhì)的年齡高于近海表層沉積物中海源有機質(zhì)年齡，還可以進一步用于評估古老化石有機質(zhì)的貢獻。我國邊緣海表層沉積物TOC的Δ14C數(shù)據(jù)顯示黃河口及老黃河口有機質(zhì)年齡較老，說明陸源有機質(zhì)相對貢獻高，而南黃海中部有機質(zhì)較年輕，說明年輕海源有機質(zhì)的貢獻增加[24-25]。東海陸架表層沉積物的總有機質(zhì)14C年齡范圍為3 140～8 020 a BP，在長江口外一個站位有最高值，內(nèi)外陸架平均有機質(zhì)年齡相當[9]，均顯示具有高的陸源有機質(zhì)貢獻。

1.2 生物標志物

生物標志物是一類具有特定來源并在地質(zhì)環(huán)境中相對穩(wěn)定的化合物，已被廣泛應用于示蹤我國邊緣海表層沉積物中不同來源有機質(zhì)的貢獻[10,17,19-20]。常用來示蹤海源有機質(zhì)的生物標志物有菜子甾醇、甲藻甾醇、長鏈烯酮、奇古菌醇等，其中菜子甾醇、甲藻甾醇和長鏈烯酮的含量加和常用來指示浮游植物生產(chǎn)力[26]。指示陸源有機質(zhì)的生物標志物主要包括兩類，一類指示陸源高等植物有機質(zhì)，如長鏈正構(gòu)烷烴、醇、脂肪酸[27]和木質(zhì)素[28]等，另一類指示土壤有機質(zhì)，如支鏈GDGTs[29]等。

1.2.1 海源有機質(zhì)的空間分布 浮游植物生物標志物結(jié)果顯示，渤海和北黃海海源有機質(zhì)含量分布與浮游植物平面分布類似，黃海暖流影響區(qū)域生產(chǎn)力高，海源有機質(zhì)貢獻高[30]。另有生物硅的結(jié)果顯示，渤海中部有高的海洋生產(chǎn)力貢獻[18]。浮游植物生物標志物和奇古菌醇的結(jié)果都揭示，南黃海的海源有機質(zhì)含量分布呈明顯近岸低值，由近岸向50 m等深線處呈增加趨勢，然后向80 m等深線處又呈減小趨勢，黃海中部有高值[17]。東海海源有機質(zhì)含量有類似的分布趨勢，高值出現(xiàn)在長江口和閩浙沿岸外部的上升流區(qū)域，近岸及河口處較低[10]。

1.2.2 陸源有機質(zhì)的空間分布 奇碳數(shù)長鏈正構(gòu)烷烴結(jié)果揭示，渤海表層沉積物中陸源有機質(zhì)高值區(qū)出現(xiàn)在黃河口附近[31]。在南黃海，支鏈GDGTs的分布與長鏈正構(gòu)烷烴類似，指示表層沉積物陸源有機質(zhì)在近岸區(qū)域有高值，最高值出現(xiàn)在老黃河口[17]。東海表層沉積物中陸源有機質(zhì)的高值區(qū)出現(xiàn)在長江口和閩浙沿岸，離岸呈減少趨勢[10,19]；支鏈GDGTs的含量在長江口區(qū)域內(nèi)迅速降低，但在離岸處含量又有所增加，這可能是由于海洋沉積物中的原位生產(chǎn)導致[19]。Wu等[9]發(fā)現(xiàn)在東海內(nèi)陸架木質(zhì)素含量較高，主要存在于細顆粒沉積物，而外陸架有機質(zhì)的木質(zhì)素含量低，主要存在于粗顆粒物質(zhì)中，說明有機質(zhì)的分布受水動力淘選的影響大。Zhu等[19]系統(tǒng)研究了長江口-東海陸架系統(tǒng)中不同陸源有機質(zhì)指標來示蹤陸源有機質(zhì)的變化，結(jié)果表明在河口及近岸處有陸源有機質(zhì)高值，但隨離岸距離衰減的速率不一致，并提出物理保護和化學活性從根本上控制陸源有機質(zhì)的整體行為，前者在河口相對重要而后者主要在開闊陸架起主要控制作用。

綜上所述，在我國邊緣海表層沉積物中，海源和陸源有機質(zhì)呈現(xiàn)明顯不同的空間分布趨勢。整體看來，海源有機質(zhì)分布呈現(xiàn)明顯的遠海高值，近岸低值的趨勢，受控于海洋生產(chǎn)力和沉積環(huán)境。陸源有機質(zhì)高值集中在近岸尤其是河口附近，如黃河口、老黃河口及長江口?？拷S河口和老黃河口的TOC-14C年齡較老，指示陸源有機質(zhì)相對貢獻高。

2 中國邊緣海表層沉積有機質(zhì)來源的定量估算

總有機質(zhì)δ13C已經(jīng)被廣泛用來定量估算海洋沉積物中陸源和海源有機質(zhì)的貢獻。最近，更多利用陸源生物標志物和海源生物標志物比值提出的指標，如TMBR(Terrestrial and Marine Biomarker Ratio[10])，BIT(Branched and IsoprenoidTetraether index[29])，對陸源有機質(zhì)的貢獻進行估算。我國學者利用以上多參數(shù)指標結(jié)合二端元或三端元混合模型，初步估算了我國邊緣海表層沉積物中不同有機質(zhì)來源的貢獻。

2.1 不同來源有機質(zhì)的定量估算

Liu等[18]利用總有機質(zhì)δ13C結(jié)合二端元模型對渤海表層沉積物中的陸源有機質(zhì)貢獻進行估算，結(jié)果顯示黃河口處的陸源有機質(zhì)比例最高(40%～50%)，僅有約10%～20%的黃河來源沉積物可以輸送并沉降在渤海中部和渤海海峽處。Xing等[17]分別用總有機質(zhì)δ13C、TMBR和BIT結(jié)合二端元模型對南黃海表層沉積物中的陸源有機質(zhì)的貢獻進行定量估算，發(fā)現(xiàn)用TMBR所估算的陸源有機質(zhì)比例(12%～85%，平均34%)明顯高于用總有機質(zhì)δ13C(0～43%，平均26%)和BIT(4%～43%，平均12%)估算的陸源有機質(zhì)比例。這是由于BIT指標僅反映土壤有機質(zhì)貢獻，而TMBR代表土壤和陸地高等植物有機質(zhì)輸入。由此利用三端元模型將陸源有機質(zhì)進一步區(qū)分為土壤有機質(zhì)(4%～47%，平均13%)和陸地高等植物有機質(zhì)(0.9%～73%，平均23%)。土壤有機質(zhì)和陸地高等植物有機質(zhì)的結(jié)果顯示南黃海表層沉積物中陸源有機質(zhì)的高值均集中在老黃河口和近岸區(qū)，且陸地高等植物有機質(zhì)的輸入大于土壤有機質(zhì)的輸入。陸地高等植物有機質(zhì)在離岸處仍有超過20%的貢獻，說明風塵輸送也是陸地高等植物有機質(zhì)向海洋輸送的一個重要途徑。

Yao等[20]在長江口及鄰近陸架區(qū)域用總有機質(zhì)和生物標志物參數(shù)，利用主成分分析-蒙特卡洛模擬(PCA-MC)的三端元混合模型來估算海源、土壤和陸地高等植物來源有機質(zhì)的比例分別為35.3%，47.0%和17.6%，各自的高值分別出現(xiàn)在陸架，內(nèi)河口和近岸區(qū)域。該研究得出的陸源有機質(zhì)比例(64.6%)高于Wu等計算的東海內(nèi)陸架陸源有機質(zhì)比例(平均37%[9])，可能由于Yao等[20]的研究區(qū)域包括了長江內(nèi)河口。

2.2 不同年齡有機質(zhì)的定量估算

Wu等[9]通過對東海陸架表層沉積物的總有機質(zhì)Δ14C分析，利用二端元模型計算發(fā)現(xiàn)東海內(nèi)、外陸架古老有機質(zhì)(Δ14C=-1 000‰)的比例相當(35%～45%)。但TOCΔ14C的二端元模型可能會高估古老化石有機質(zhì)的比例，而通過測定TOC及來源特定的生物標志物13C及Δ14C，利用同位素質(zhì)量平衡方程，可以進一步定量估算現(xiàn)代、陳化(14C年齡1 500～1 800 a BP[23])及古老化石有機質(zhì)(Δ14C=-1 000‰，14C年齡>26 000 a BP[23])在中國邊緣海表層沉積物中的相對比例。該技術(shù)已成功應用于黃河顆粒物的源解析上，顯示陳化土壤有機質(zhì)對黃河懸浮顆粒物貢獻最大(56%±12%)，古老有機質(zhì)的貢獻也很重要(30%±3%)，現(xiàn)代有機質(zhì)的貢獻卻最低(14%±9%)[23]。Tao等[24]還利用該方法估算了渤海和黃海表層沉積物中現(xiàn)代(主要是海源)、陳化及古老化石有機質(zhì)的相對比例，結(jié)果顯示現(xiàn)代有機質(zhì)占35%～61%，高值在陸架深水區(qū)；陳化土壤有機質(zhì)占27%～48%,在黃河口和老黃河口處最高，但在黃海中部仍有40%的比例；古老化石有機質(zhì)較少，占7%～25%，但在黃海中部仍有10%的比例，不可忽視。

綜上所述，利用不同方法定性區(qū)分和定量估算陸源和海源有機質(zhì)的貢獻，都存在局限性[17]。Xing等發(fā)現(xiàn)利用總有機質(zhì)δ13C、TMBR和BIT的三端元模型估算出南黃海陸源有機質(zhì)的比例比單獨用一種指標更加準確?？傮w上，生物標志物指標及單體碳同位素分析，并結(jié)合TOC-13C及14C的多參數(shù)、多指標可以更好的區(qū)分不同來源有機質(zhì)的比例，但是此方法在我國邊緣海沉積有機質(zhì)源解析的應用案例還較少。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的條件下，本文盡可能匯總同一海域樣品的同一套數(shù)據(jù)，但仍不可避免不同研究所用的手段及報道數(shù)據(jù)方式不同而造成的差異。因此在渤、黃海數(shù)據(jù)的選擇上，綜合比較后選取了更能反映陸源輸入實際情況的研究結(jié)果，提高對陸源有機質(zhì)比例評估的準確性。未來的研究工作應注重不同文獻數(shù)據(jù)、不同手段計算的數(shù)據(jù)之間的可比性，以及對同一批數(shù)據(jù)進行多參數(shù)分析來增強數(shù)據(jù)的可靠性，提高對我國邊緣海有機碳源匯格局估算的準確性。

3 中國邊緣海沉積物的碳匯格局及指示意義

根據(jù)已有的研究結(jié)果，可以對我國邊緣海沉積有機碳的埋藏量進行初步估算并與全球數(shù)據(jù)進行對比(見表1)。由于陸源和海源有機質(zhì)本身具有很大的空間差異性，因此各種指標估算的不同來源和不同年齡有機質(zhì)比例范圍首先體現(xiàn)的是空間差異(見表1)；為了便于比較區(qū)域特征和估算埋藏量，表1的括號內(nèi)也提供了均值。對于全球數(shù)據(jù)，文獻報道的陸源有機質(zhì)比例誤差范圍顯示其具有較大的不確定性。未來研究應聚焦于改善方法，增加數(shù)據(jù)的空間覆蓋性，以減少估算誤差。

在數(shù)據(jù)誤差范圍內(nèi)，中國邊緣?？傆袡C質(zhì)埋藏量約13 Mt/a[7-8]，占全球邊緣海沉積物有機質(zhì)埋藏量(～138 Mt/a)的～10%，其中陸源有機質(zhì)的碳埋藏量(3.9 Mt/a)占全球邊緣海沉積物陸源有機質(zhì)埋藏量的～7%；海源有機質(zhì)埋藏量(9.1 Mt/a)占全球邊緣海沉積物海源有機質(zhì)埋藏量的～11%，表明我國邊緣海在全球碳循環(huán)中具有重要地位。我國邊緣海表層沉積物中埋藏的陸源有機質(zhì)比例為30%，略低于全球邊緣海沉積物中陸源有機質(zhì)的平均比例(44%)，與全球海洋沉積物的相當。根據(jù)渤黃海表層沉積物中單體分子14C數(shù)據(jù)得到的不同年齡有機質(zhì)貢獻比例[24]，現(xiàn)代有機質(zhì)、陳化土壤有機質(zhì)和古老化石有機質(zhì)在渤海的埋藏量分別為0.8、0.9及0.3 Mt/a，在黃海的埋藏量分別為1.9、1.2及0.6 Mt/a。根據(jù)東海陸架表層沉積物的總有機質(zhì)Δ14C得到古老化石有機質(zhì)貢獻的比例，其在東海的埋藏量為～3 Mt/a。由此可知，整個中國邊緣海古老化石有機質(zhì)的埋藏量為～3.9 Mt/a，占邊緣?？傆袡C質(zhì)埋藏量的30%，與陸源有機質(zhì)埋藏量的比例相當。若假定非現(xiàn)代有機質(zhì)(陳化土壤有機質(zhì)和古老有機質(zhì))主要是陸源物質(zhì)，則中國邊緣海非現(xiàn)代有機質(zhì)的埋藏量為～6 Mt/a，占邊緣?？傆袡C質(zhì)埋藏量的～46%，與全球邊緣海沉積物中陸源有機質(zhì)的平均比例相當。

埋藏在渤海的非現(xiàn)代有機質(zhì)的量為1.2 Mt/a，低于黃河的輸送量(～2.9 Mt/a[23])，這說明黃河來源的物質(zhì)受水動力條件的影響繼續(xù)向黃海搬運。渤海和黃海的非現(xiàn)代有機質(zhì)埋藏量為3.0 Mt/a，高于陸源有機質(zhì)埋藏量(2.0 Mt/a)，說明渤黃海受黃河輸入影響大，大部分陸源有機質(zhì)的年齡較老，這也揭示了渤海和黃海埋藏的陸源有機質(zhì)比例較高的原因。東海埋藏的陸源有機質(zhì)比例比渤黃海低，可能是由于長江輸送的現(xiàn)代有機質(zhì)較多并且長江口具有高能量和相對富氧暴露的移動泥，使得陸源有機質(zhì)的埋藏效率較低[9,11,22]。東海古老化石有機質(zhì)埋藏量大于其陸源有機質(zhì)埋藏量，這可能由于僅用TOC14C的二端元模型可能會高估古老化石有機質(zhì)的比例(例如有機質(zhì)在沉積物再懸浮過程中發(fā)生了預陳化)或者還有其它來源(如大氣沉降)的古老化石有機質(zhì)未考慮進去。由此看出，目前我國邊緣海沉積有機質(zhì)來源估算的不確定性依然很大，渤海、黃海及東海陸架不同來源和不同年齡有機質(zhì)分布的控制因素不同，在我國邊緣海碳循環(huán)中扮演不同角色。

4 結(jié)語

邊緣海有機碳循環(huán)是國際前沿科學問題，厘清我國邊緣海沉積有機質(zhì)的來源和埋藏，定量估算我國邊緣海有機質(zhì)的源匯格局，揭示過去變化規(guī)律，建立邊緣海有機碳循環(huán)模型，可以為應對有關(guān)碳排放的環(huán)境外交談判提供科學依據(jù)，為預測未來氣候變化趨勢提供有力支撐。我國邊緣海碳匯格局取得了一定成果，但不同研究者使用的指標和分析方法不同，能夠準確估算不同年齡有機質(zhì)比例的單體分子14C數(shù)據(jù)匱乏，使得目前有機質(zhì)來源估算的不確定性依然很大，制約了對陸源有機質(zhì)埋藏效率的準確估算。我國邊緣海有機質(zhì)埋藏受水動力條件的影響大，如何量化輸送和搬運過程中不同來源和不同年齡有機質(zhì)的降解過程，對陸源有機質(zhì)埋藏的機制研究有重要作用。尤其是主要河口和近海區(qū)域的移動泥對有機質(zhì)的降解和保存有重要影響。一方面浮泥(移動泥)可以促進有機質(zhì)的氧化，具有“有機碳氧化爐”效應，導致有機質(zhì)埋藏效率低，比如長江口及閩浙沿岸。另一方面移動泥的搬運可以形成高沉積速率區(qū)域，導致有機質(zhì)總埋藏量增加，比如黃河口。另外，人類活動的擾動可以導致土壤中已陳化有機質(zhì)重新進入現(xiàn)代碳循環(huán)[32]，同時也增加了古老有機質(zhì)的輸送[32-33]；近海的富營養(yǎng)化會導致生產(chǎn)力增加和海源有機質(zhì)的埋藏。因此，人類活動造成的不同來源和不同年齡有機質(zhì)的埋藏會影響邊緣海的碳匯格局，如何區(qū)分人類活動和氣候變化對我國邊緣海有機碳埋藏的影響也是重要命題。因此今后的研究需要充分利用業(yè)已成熟的14C分析測試技術(shù)，增加單體分子14C尤其是加強對不同粒級單體分子14C的測定，明確我國邊緣海沉積有機質(zhì)年齡特征及空間格局，進一步確定我國邊緣海沉積有機質(zhì)的來源，聚焦搬運過程對不同年齡有機質(zhì)埋藏的控制機制，最終確定我國邊緣海沉積物中陸源和海源有機質(zhì)埋藏效率和碳匯意義。我國邊緣海受大河輸入影響明顯并且環(huán)流體系復雜，研究長江、黃河及其影響下的陸架邊緣海碳埋藏的控制機制，可以為研究其它區(qū)域提供有利范本。此外，目前對于小河流輸送的陸源有機質(zhì)仍缺乏估算，今后需要加強研究。

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Abstract: China marginal seas (CMS, including the Bohai Sea, the Yellow Sea, the East China Sea), are a significant sink for both terrestrial organic matter (TOM) and marine OM (MOM). Both the sources and distributions of OM in China marginal seas have been affected by rapid climate changes and anthropogenic activities over the last 60 years. The total organic carbon (TOC) proxies and biomarker results of surface sediments indicated that higher percentage of TOM (%TOM) occurred near coastal regions and especially near river mouths such as the Yellow River Estuary, the old Huanghe Estuary and the Changjiang River Estuary. Higher percentage of MOM values were found in shelf sea basins, controlled by the marine primary production and depositional settings. Quantitative estimates based on both TOC and biomarker proxies with binary or ternary models revealed that total a sequestration of 13 Mt/a TOC buried in CMS (～10% of global continental margin sediments) and burial TOM accounted for ～7% that of global continental margin sediments. If we assumed non-modern OM (including pre-aged and fossil OM) was mainly terrigenous, then the percentage of non-modern OM in CMS was ～46%, comparable to the %TOM (44%) of global continental margin sediments. The preliminary carbon budget in the CMS indicated that it plays an important role in the global marine carbon cycle. This paper sunmaries the sources of sedimentary organic matter in china maginal sea surface sedments and implications of carbon sink using published data.

Key words: China Marginal Seas; biomarkers; organic carbon sources; organic carbon age; ocean carbon sink

責任編輯 徐 環(huán)

Sources of Sedimentary Organic Matter in China Marginal Sea Surface Sediments and Implications of Carbon Sink

ZHAO Mei-Xun1,2, DING Yang1,2, YU Meng1,2

(1. Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. Institute of Marine Organic Geochemistry, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFA0601403)；國家自然科學基金項目(41520104009)資助 Supported by the National Key Research and Development Program of China(2016YFA0601403)；the National Natural Science Foundation of China(41520104009)

2017-01-03；

2017-03-27

趙美訓(1959-)，男，教授。E-mail:maxzhao@ouc.edu.cn

P734

A

1672-5174(2017)09-070-07

10.16441/j.cnki.hdxb.20170003

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