北極拉普捷夫海夏、秋季顆粒有機(jī)碳的分布與來(lái)源

夏逸，胡利民 ，黃元輝, ，白亞之, ，葉君，范迪，孟憲偉,，石學(xué)法,

(1.自然資源部第一海洋研究所 海洋地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266061；2.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237；4.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋同位素與地質(zhì)年代測(cè)定平臺(tái)，山東 青島 266237)

1 引言

海洋作為地球表層系統(tǒng)中最為活躍的碳庫(kù)，其碳儲(chǔ)量約為大氣的50 倍，在全球碳循環(huán)中起著重要作用[1-3]。全球各大河流每年向海輸送的有機(jī)碳總量約為4.0×108t，其中顆粒有機(jī)碳（Particulate Organic Carbon，POC）約占50%[4-5]。河口-陸架邊緣海區(qū)域是POC遷移、埋藏、再礦化等一系列生物地球化學(xué)過(guò)程的重要場(chǎng)所[6-7]，對(duì)該區(qū)有機(jī)碳源匯過(guò)程的系統(tǒng)研究有助于加深對(duì)全球碳循環(huán)以及氣候變化等問(wèn)題的認(rèn)知和理解[8-9]。

隨著全球變暖加劇，北極海冰快速退縮，北冰洋尤其是其巨大的北極陸架已逐漸成為全球碳循環(huán)過(guò)程中的重要“匯”[10-13]。北極陸架作為全球最大的陸架，有機(jī)碳的埋藏量約為全球海洋總量的11%[14]。其中，北極東西伯利亞陸架（包括拉普捷夫海、東西伯利亞海和楚科奇海）約占北極大陸架面積的40%；與一般中低緯度的陸架邊緣海不同，該區(qū)域季節(jié)性海冰過(guò)程和富冰凍土沉積的廣泛發(fā)育顯著影響著海洋“生物泵”過(guò)程以及陸源POC 對(duì)海洋的輸入及埋藏保存[15]，使得北極東西伯利亞陸架POC 的源匯特征獨(dú)具特色[16-18]。

拉普捷夫海位于北極東西伯利亞陸架西部，東經(jīng)新西伯利亞群島間的海峽（德米特里-拉普捷夫海峽等）與東西伯利亞海相連，西經(jīng)北地群島間的維利基茨基海峽等與喀拉海相通，北臨北冰洋深水盆地（圖1），超2/3 的區(qū)域水深小于20 m[19]。受北大西洋、太平洋和北冰洋洋流和水團(tuán)的影響[20]，水動(dòng)力條件復(fù)雜。作為北冰洋的“冰工廠”[19]，拉普捷夫海冬季發(fā)育有陸架冰間湖[21]，海洋初級(jí)生產(chǎn)力較周邊海域顯著提高[22-23]。夏季接收北極大河勒拿河巨量的淡水和物質(zhì)輸入[19]（勒拿河POC 入海通量達(dá)1.2×106t/a），并在東西伯利亞沿岸流的影響下大部分向東輸送，少數(shù)可通過(guò)德米特里-拉普捷夫海峽影響東西伯利亞海[24-25]。除徑流輸入外，海岸富冰凍土侵蝕也為其提供了大量的陸源POC[26-27]，每年向海貢獻(xiàn)約1.88×106t 陸源有機(jī)碳（含溶解態(tài)）[28]。此外，海洋浮游植物的初級(jí)生產(chǎn)也是該區(qū)POC 的重要來(lái)源[29]。在全球變暖的背景下，受陸源輸入和海冰退化等因素綜合影響，拉普捷夫海POC 的生產(chǎn)、輸運(yùn)和沉積模式都發(fā)生著相應(yīng)的變化，使其成為北極陸架有機(jī)碳源匯過(guò)程研究最具代表性的海區(qū)之一。

圖1 北極東西伯利亞陸架區(qū)域概況及采樣站位Fig.1 Survey and sampling stations of the East Siberian Shelf in the Arctic

前人對(duì)拉普捷夫海有機(jī)碳來(lái)源和沉積埋藏等方面做了較多的研究，發(fā)現(xiàn)夏季冰融期陸源POC 占主導(dǎo)地位[15]；大量陸源POC 向海洋輸送途中發(fā)生了顯著降解[30]；水體中的POC 多數(shù)與來(lái)自流域表層土壤的碳的輸入有關(guān)，而沉積物中有機(jī)碳更多來(lái)自于沿岸侵蝕凍土老碳的輸入[31]；由此可見(jiàn)，該區(qū)域不同環(huán)境介質(zhì)中顆粒有機(jī)質(zhì)的來(lái)源及其地球化學(xué)行為特征具有顯著的時(shí)空差異。為進(jìn)一步了解和評(píng)估POC 的分布特征及其生物地球化學(xué)過(guò)程，本文依據(jù)2018 年第二次中-俄北極聯(lián)合科考在拉普捷夫海河口、陸架及陸坡等不同地區(qū)獲得的懸浮顆粒物樣品，重點(diǎn)探討POC 的空間分布特征，闡明POC 來(lái)源及其控制影響因素，為進(jìn)一步評(píng)估極地高緯度海域沉積有機(jī)碳的源匯過(guò)程及其氣候環(huán)境效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

2.2 樣品分析

懸浮體和顆粒有機(jī)碳氮分析在自然資源部海洋地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。將濾膜冷凍干燥后用10-5g/g 的電子分析天平稱量，得到帶有懸浮體的濾膜總質(zhì)量，減去原空白膜的質(zhì)量，可得到總懸浮顆粒物（Total Suspended Solids,TSS）的質(zhì)量，除以過(guò)濾體積即為總懸浮顆粒物濃度。然后將濾膜置于密閉干燥器內(nèi)經(jīng)濃度為12 mol/L 的濃鹽酸熏蒸48 h 以除去無(wú)機(jī)碳，滴加1 滴濃度為120 mol/L 的濃鹽酸于濾膜上以檢驗(yàn)無(wú)機(jī)碳是否完全去除，之后使用超純水沖洗濾膜背面至淋洗液為中性，之后將濾膜置于60℃下低溫烘干12 h 以去除水分。將處理好的膜樣分為兩份，一份用錫紙包裹好用Vario EL Ⅲ型元素分析儀（德國(guó),Elementar）測(cè)定顆粒有機(jī)碳和顆粒氮（Particulate Nitrogen,PN）的含量。每20 個(gè)樣品運(yùn)行1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品（GSD-9）以檢測(cè)儀器的穩(wěn)定性，標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于8%。標(biāo)準(zhǔn)偏差（Standard Deviation,STD）的計(jì)算公式為

式中，R代表13C/12C，標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.1‰。

3 結(jié)果與討論

3.1 拉普捷夫海POC 濃度及區(qū)域?qū)Ρ?/h3>

研究區(qū)TSS 濃度范圍為0.36～66 mg/L，平均濃度為（4.56±8.84）mg/L；POC 濃度介于35.27～1 185.58 μg/L之間，平均濃度為（172.65±175.25 ）μg/L（表1）。勒拿河河口附近29 站位的底層TSS 濃度最大，其對(duì)應(yīng)的POC 濃度也達(dá)到最大值（圖2）。拉普捷夫海POC 在近岸區(qū)域分層明顯，受沉積物再懸浮作用影響表現(xiàn)為底層濃度普遍高于表層；靠近陸坡由于水深增大和光合作用的減弱，POC 濃度垂向上呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。與前人在陸架區(qū)的研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，POC濃度范圍基本一致（表1）。與其他毗鄰海區(qū)相比較，拉普捷夫海的POC 濃度高于東西伯利亞海和楚科奇海，低于喀拉海，反映出河流輸入的直接影響[28]。與中緯度河口-陸架區(qū)域進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)本區(qū)POC 濃度遠(yuǎn)低于長(zhǎng)江口區(qū)域，與黃河口及其附近海區(qū)的POC濃度相當(dāng)（表1）。

表1 不同海域海水中POC 的濃度Table 1 The concentrations of POC in different oceanic areas

圖2 研究區(qū)TSS 濃度、POC 濃度、PN 濃度、鹽度水平分布Fig.2 Horizontal distribution of TSS concentration,POC concentration,PN concentration and salinity in the study area

3.2 POC 空間分布特征及其影響因素

3.2.1 POC 水平分布

表層POC 濃度介于60.79～261.84 μg/L 之間，平均濃度為（123.74±47.43）μg/L（圖2）。水平分布呈現(xiàn)出近岸高遠(yuǎn)岸低的趨勢(shì)，最大值在勒拿河口附近（26 站位）。研究區(qū)內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)高值區(qū)，一個(gè)位于勒拿河口附近布奧爾哈亞灣（Buor-Haya Bay）以北的區(qū)域，可能反映勒拿河的徑流輸入的直接影響[19]；另一個(gè)位于德米特里-拉普捷夫海峽的南側(cè)，此處的海岸類型以富冰凍土為顯著特征，易受到近岸侵蝕作用影響[26]，體現(xiàn)了海岸侵蝕對(duì)陸源物質(zhì)輸入的影響；TSS、PN 在水平分布上與POC 一致（圖2），同樣呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)岸低的分布特征，TSS 極大值出現(xiàn)在德米特里-拉普捷夫海峽附近，顯示出海岸侵蝕的直接影響。

底層POC 濃度在40.25～1 185.58 μg/L 之間，平均濃度為（285.47±246.87）μg/L（圖2），整體濃度大于表層。受沉積物再懸浮作用的影響[19,33,38]，底層POC 的水平分布與表層不同，POC 濃度高值出現(xiàn)在勒拿河三角洲東部區(qū)域；底層TSS、PN 的濃度整體也大于表層，與POC 具有較好的一致性，TSS、PN 的極大值均出現(xiàn)在勒拿河三角洲附近（圖2）。

結(jié)合鹽度的空間分布發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鹽度為27～30 時(shí)，底層POC 的濃度出現(xiàn)顯著高值，對(duì)應(yīng)勒拿河和因迪吉爾卡河的河口附近站位（圖3b）。這可能與河口區(qū)的絮凝沉降作用有關(guān)[39-40]；底層TSS 濃度與鹽度的相關(guān)性也有同樣的現(xiàn)象（圖3a）。這可能是由勒拿河所攜帶的大量物質(zhì)在絮凝沉降作用下快速沉積所導(dǎo)致[41]。

齒頂修緣是一種重要的齒形修整，它是降低齒輪噪聲的有效方法之一。比較合適的修緣量為：齒頂直線方向（0.010-0.015）m,齒高方向（0.4-0.5）m（其中 m 表示為模數(shù)）。為了減小這些誤差的影響，采用鼓形齒，即輪齒齒向現(xiàn)狀進(jìn)行修正使之中凸（0.04-0.06）mm。使輪齒受載變形時(shí)單位載荷趨于均勻，有效地降低了噪聲。

圖3 底層TSS 濃度（a）和POC 濃度（b）與鹽度相關(guān)性分析Fig.3 Correlation between TSS concentration (a),POC concentration (b) and salinity at the bottom

研究區(qū)POC 濃度與TSS 濃度整體呈正相關(guān)（R2=0.87，p＜0.01）（圖4a），表明TSS 的組成和分布直接影響POC 濃度的多少[42]；同時(shí)兩者在底層水體的相關(guān)性更高（R2=0.88，p＜0.01）（圖4c），這主要是由于不同層位TSS 的來(lái)源不同。研究指出，TSS 中POC 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)—，其中m為質(zhì)量）能大體指示不同層位TSS 的來(lái)源；若POC%趨于穩(wěn)定則來(lái)源一致，POC%波動(dòng)大則說(shuō)明不同層位的TSS來(lái)源不同[42-43]。由圖5 可知，研究區(qū)POC%隨著TSS濃度的降低而快速升高，當(dāng)TSS 濃度大于10 mg/L時(shí)，POC%開(kāi)始趨于穩(wěn)定，保持在3%附近；當(dāng)TSS 濃度小于10 mg/L時(shí)，POC%快速增大，而且這一趨勢(shì)在底層更為顯著（圖5），這可能是由于隨著TSS 濃度的增大，水體透光性減弱，海洋自生生產(chǎn)力下降，河流和海岸侵蝕帶來(lái)的POC 含量較海洋浮游生物產(chǎn)生的POC 含量低，海洋自生POC 被陸源物質(zhì)稀釋[43]。底層受沉積物影響較大，也進(jìn)一步推測(cè)出沉積物多來(lái)自于陸源。通過(guò)TSS 濃度與不同層位POC 濃度及POC%相關(guān)性可以看出，不同層位顆粒物質(zhì)的來(lái)源組成存在差異，受到沉積物再懸浮的影響[44]，底層TSS 和POC 來(lái)源可能更為一致，而表層TSS 和POC受陸源輸入和生物活動(dòng)等多重因素的影響，兩者相關(guān)性較弱。

圖4 不同層位TSS 濃度與POC 濃度的相關(guān)關(guān)系Fig.4 Correlation between TSS concentration and POC concentration in different layers

圖5 不同層位POC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（POC%）與TSS 濃度相關(guān)關(guān)系Fig.5 Correlation between POC% and TSS concentration in different layers

3.2.2 POC 剖面分布

為進(jìn)一步了解顆粒物由陸向海的輸運(yùn)及分布特征，本文選取了一條從河口向外至陸架邊緣的典型剖面（垂直于岸線，圖6），探討水體不同層位POC 的分布及其影響因素。結(jié)果顯示，表層POC 濃度隨離岸距離的增加先逐漸減小而后保持不變（圖6），結(jié)合鹽度變化（圖2），表明勒拿河徑流的影響向北逐漸減弱；底層POC 濃度沿陸架向外表現(xiàn)出增大-減小-增大的趨勢(shì)，除勒拿河口處28 站位的一個(gè)極大值外，整體變化不大而且表層在28 站位處于低值（圖6），表明勒拿河輸入的POC 可能在河口區(qū)大量沉降。底層POC濃度整體大于表層，可能與沉積再懸浮作用有關(guān)。TSS 的剖面分布整體與POC、PN 相一致。已有研究表明，拉普捷夫海POC 由陸架向外海輸運(yùn)主要通過(guò)勒拿河徑流輸入的擴(kuò)散和沉積物再懸浮形成底部霧狀層等方式[33,45-46]。另一方面，除了水動(dòng)力條件的影響，作為北冰洋重要的冰工廠，海冰也是POC 跨陸架輸運(yùn)的重要載體[15,47]。據(jù)估算，拉普捷夫海通過(guò)海冰輸出的POC 占河流輸入的1/5～1/2[48-49]。冬季有大量沉積物通過(guò)一系列物理過(guò)程進(jìn)入到海冰中（如冰蓋對(duì)海水中懸浮體的捕獲、錨冰對(duì)沉積物的刮蝕、河流對(duì)沿岸海冰的作用以及風(fēng)塵輸入等）[50-53]，并在洋流和風(fēng)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行跨越北冰洋的輸運(yùn)。

圖6 剖面站位及不同層位TSS、POC、PN 濃度變化趨勢(shì)Fig.6 Section stations and change trend of TSS,POC and PN concentrations in different layers

3.3 POC 物源分析

為了評(píng)估北極拉普捷夫海不同來(lái)源顆粒有機(jī)碳的貢獻(xiàn)，本文利用POC 的δ13C（δ13CPOC）值和POC/PN（即二者濃度的比值）這兩個(gè)典型指標(biāo)，通過(guò)區(qū)域?qū)Ρ妊芯?，?duì)拉普捷夫海不同區(qū)域POC 組成和來(lái)源進(jìn)行進(jìn)一步解析。結(jié)果顯示，拉普捷夫海POC 的δ13C 值范圍在-31.03‰～-25.79‰之間，與前人在拉普捷夫海獲取的POC 的δ13C 值范圍（-30.90‰～-25.90‰）基本一致[33]；表層POC 的δ13C 值范圍為-30.99‰～-26.85‰，平均值為-28.71‰，水平呈現(xiàn)出近岸低遠(yuǎn)岸高的分布趨勢(shì)（圖7）；底層POC 的δ13C 值范圍為-31.03‰～-25.79‰（圖7），平均值為-27.26‰，最低值出現(xiàn)在勒拿河的河口附近（圖7）。

圖7 研究區(qū)表層和底層δ13CPOC 值水平分布Fig.7 Horizontal distribution of δ13CPOC in surface and bottom layers in the study area

結(jié)合前人在北極地區(qū)報(bào)道的顆粒有機(jī)碳同位素的陸、海端元值（表2），指示底層POC 主要受陸源輸入的影響。盡管瑞利分餾作用會(huì)造成極地整體δ13CPOC值較中低緯度更加偏負(fù)[54]，但部分表層δ13CPOC值出現(xiàn)異常偏負(fù)的信號(hào)，甚至較一般陸源有機(jī)碳更加偏負(fù)（-30.99‰～-29.81‰）（圖8），這可能說(shuō)明不同海區(qū)POC 的輸入和產(chǎn)生過(guò)程中還受其他因素的影響，為進(jìn)一步探究該區(qū)POC 的來(lái)源和生物地球化學(xué)過(guò)程，本文將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

表2 不同POC 端元的δ13C 和C/N 值Table 2 The characteristic δ13C and C/N ratio of different POC end members

3.3.1 不同來(lái)源POC 輸入及其影響因素

研究顯示，拉普捷夫海大約每年接收745 km3的淡水徑流，其中勒拿河的貢獻(xiàn)就超過(guò)了2/3（566 km3）[19]。河流在向拉普捷夫海輸送淡水的同時(shí)，也帶來(lái)了大量的有機(jī)碳供應(yīng)（6.8×106t/a），勒拿河輸送的溶解有機(jī)碳和顆粒有機(jī)碳年供應(yīng)量分別為3.6×106t 和1.2×106t[19]。冬季由于海冰的限制，導(dǎo)致河流輸入的物質(zhì)只占年際的4%，而每年夏季冰融期，河流的供應(yīng)量隨著海冰的融化顯著增長(zhǎng)[60]。前人研究表明，勒拿河流域POC 的δ13C值的范圍較大，介于-36.1‰～-24.3‰之間[56]，表明POC 的來(lái)源較為多樣；考慮到徑流量的季節(jié)性差異以及河流中POC 的降解變化，認(rèn)為勒拿河δ13CPOC的端元值約為-29.5‰～-28.0‰[57,61]。另一方面，勒拿河所輸送的POC 多來(lái)自于表層土壤和植物碎屑[62]，這類POC 抗降解能力差[63]，除少數(shù)粗粒懸浮顆粒物（泥沙等）攜帶的有機(jī)碳因粒度和水動(dòng)力條件的改變易在河口三角洲處沉降[19]（從近岸底層水體中δ13CPOC值可以看出底層POC 有來(lái)自河流的貢獻(xiàn)）（圖8）外，大多都在陸架區(qū)降解成溶解態(tài)跟隨洋流向陸架外輸運(yùn)[25,63]。

圖8 拉普捷夫海、東西伯利亞海、楚科奇海POC/PN 和δ13CPOC 值散點(diǎn)圖Fig.8 The scatter plot of POC/PN and δ13CPOC in the Laptev Sea,East Siberian Sea and Chukchi Sea

此外，陸源輸入除河流供給外，海岸侵蝕所帶來(lái)的POC 的輸入也是不可忽略的。研究顯示，全球約50%的土壤有機(jī)碳埋藏在北極凍土中[64]，除流域外，還有一部分以沿岸凍土與海冰混合物的形式存在。這類沿岸富冰的凍土沉積有機(jī)碳的含量比普通土壤高10～30 倍，是北極陸架地區(qū)一類非常特殊且重要的陸源有機(jī)碳（δ13CPOC值介于-26.97‰～-25.63‰）[26,65]。拉普捷夫海近岸發(fā)育的這類凍土沉積導(dǎo)致海岸侵蝕作用非常強(qiáng)烈，造成大量的陸源有機(jī)碳輸入到拉普捷夫海中，該區(qū)海岸侵蝕輸入的陸源有機(jī)碳幾乎是河流輸入的2 倍[19,26]。而且，來(lái)自富冰凍土的陸源POC 的抗降解能力強(qiáng)，可選擇性地沉降到陸架區(qū)，并在水動(dòng)力作用下通過(guò)再懸浮向遠(yuǎn)洋輸運(yùn)[33,63,66]。因此，從海岸侵蝕程度高的區(qū)域內(nèi)底層可以看到來(lái)自富冰凍土的供給（圖8）。

另一方面，隨著全球變暖的加劇，北冰洋夏季海冰逐年退減[67-68]。拉普捷夫海作為北極最高產(chǎn)冰量的海區(qū)，海冰在有機(jī)碳的組成、分布以及與海冰相關(guān)的“生物泵”過(guò)程中發(fā)揮重要作用[69]。冬季拉普捷夫海由于大部分被海冰所覆蓋，影響了海洋生物的光合作用，同時(shí)河道結(jié)冰也使得大量的陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法通過(guò)河流向拉普捷夫海輸送，導(dǎo)致海洋初級(jí)生產(chǎn)力較低[19]。夏季，海冰融化以及勒拿河的徑流輸入，將大量的營(yíng)養(yǎng)鹽輸入到拉普捷夫海。海洋浮游植物由于吸收了大量的營(yíng)養(yǎng)鹽在短時(shí)間內(nèi)大量繁殖（浮游植物勃發(fā)），其中微型和小型浮游植物會(huì)優(yōu)先大量繁殖[70-71]。已有研究表明，微型和小型浮游植物所產(chǎn)生的δ13CPOC值會(huì)較一般浮游植物偏低，δ13CPOC值一般在-31‰～-29‰之間[32,72]，較一般陸源端元更為偏負(fù)。浮游植物一般生活在表層水體，從而使得近岸表層水體中δ13CPOC值較底層相對(duì)更偏負(fù)（圖8）。

3.3.2 區(qū)域比較

本文的POC/PN 值介于0.54～11.44 之間，與前人在拉普捷夫海測(cè)得的POC/PN 結(jié)果（黃色數(shù)據(jù)點(diǎn)）相比偏?。▓D8）。由于海洋中的PN 分為顆粒有機(jī)氮（Particulate Organic Nitrogen,PON）和顆粒無(wú)機(jī)氮（PIN）兩部分，PON 的來(lái)源和POC 基本一致，而PIN 則主要是來(lái)自于海水中的一些含氮化合物（例如硝酸鹽和亞硝酸鹽等）和細(xì)顆粒物質(zhì)（例如黏土礦物）對(duì)水體中的吸附[73]，夏季勒拿河大量營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入使得水體中無(wú)機(jī)氮大量增加[60]，這些無(wú)機(jī)氮的存在會(huì)使得POC/PN 中的PN 值偏大，導(dǎo)致該區(qū)POC/PN 相對(duì)偏低。此外，由于北極地區(qū)冰蓋的限制，使得水體中的浮游生物（浮游植物和細(xì)菌）受到的光照減少，部分浮游生物會(huì)產(chǎn)生少碳的化合物，從而使得POC/PN 值偏小[74-75]。

與前人在東西伯利亞海和楚科奇海的POC 數(shù)據(jù)對(duì)比（圖8），發(fā)現(xiàn)本研究POC 的δ13C 值較陸源輸入貢獻(xiàn)端元的δ13C 值更加偏負(fù)，尤其是表層POC 的δ13C 值（如前所述）。較早的研究認(rèn)為，此種現(xiàn)象是陸源植物碎屑輸入導(dǎo)致的[19]；也有人表示可能是由于河流中的一種特殊淡水硅藻（絲狀綠藻，δ13C 值約為-37‰）的供給[76]；但近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)與海洋中的浮游植物密切相關(guān)，即海洋端元的貢獻(xiàn)。已有研究表明[25,33]，北極區(qū)域大量的陸源有機(jī)碳在廣闊的陸架上發(fā)生降解，伴隨二氧化碳脫氣作用，產(chǎn)生較多溶解無(wú)機(jī)碳（DIC）。這種由陸源有機(jī)碳降解形成的DIC 的δ13C 值較一般海洋捕獲大氣中CO2所產(chǎn)生的DIC 偏負(fù)，并且容易在近海區(qū)域被海洋浮游植物所利用，從而導(dǎo)致海洋浮游植物產(chǎn)生的POC 的δ13C 值顯著偏負(fù)[25]。結(jié)合以上前人的說(shuō)法，如圖9 所示，表層δ13CPOC值偏負(fù)的點(diǎn)所處的鹽度范圍大多在15～20 之間，這也進(jìn)一步證實(shí)了表層δ13CPOC值偏負(fù)與海洋浮游植物利用陸源有機(jī)碳降解形成的DIC 有關(guān)。

圖9 拉普捷夫海、東西伯利亞海表層POC 的δ13C 值和鹽度的散點(diǎn)圖Fig.9 The scatter plot of δ13CPOC and salinity in the Laptev Sea and East Siberian Sea surface layer

4 結(jié)論

拉普捷夫海夏季POC 濃度的空間分布整體受陸源輸入、海洋浮游植物和沉積再懸浮作用的影響，表層POC 濃度呈現(xiàn)近岸高遠(yuǎn)岸低的分布趨勢(shì)；底層POC 濃度分布主要受控于沉積物再懸浮等因素。POC濃度與TSS 濃度總體上呈正相關(guān)關(guān)系，底層相關(guān)性更高,這說(shuō)明不同來(lái)源的TSS 也是控制POC 濃度分布特征的重要因素，表層相對(duì)接受了更多新鮮有機(jī)質(zhì)的輸入，而底層POC主要受沉積物再懸浮作用，更多體現(xiàn)陸源輸入的影響。除了受河流和海岸侵蝕等外部供應(yīng)，部分站位表層POC 偏負(fù)的δ13C 值反映了海洋浮游植物可直接利用陸源有機(jī)碳降解形成的DIC，這對(duì)于應(yīng)用端元混合模型評(píng)估北極陸架邊緣海POC 來(lái)源或具有重要影響，對(duì)精確闡明北極陸架碳的源匯過(guò)程及其對(duì)碳循環(huán)和氣候變化的反饋?zhàn)饔镁哂兄匾甘疽饬x。