中国科学家揭示莱州湾南岸陆海交互地层间隙水溶解有机物的光谱特征

科技   2024-07-29 12:15   甘肃  

祝唐刘1,刘智丹1,邹立1*,钟希煌2,奚嘉鸿2,江雪艳2

(1. 中国海洋大学,海洋环境与生态教育部重点实验室;2. 中国海洋大学,海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室


在全球气候变化和碳中和目标的背景下,陆海交互区作为地球上重要的碳汇,其固碳效率和潜力受到了广泛关注。莱州湾南岸,作为渤海盆地的一部分,其独特的地理位置和复杂的沉积历史,成为研究陆海交互作用对碳循环影响的理想场所。基于此,中国海洋大学邹立老师团队以莱州湾南岸为背景,研究钻孔岩心中间隙水DOC的分布特征,通过紫外—可见光谱和三维荧光光谱规律,认识百万年来渤海盆地南岸沉积环境CDOM的分类组成和来源,探讨沉积物间隙水DOM的赋存特征和转化机制,研究结果首次揭示百万年来陆海交互地层间隙水DOM的分类组成特征,为深入认识陆海交互区的碳埋藏能力和机制提供基础信息。

材料与方法

莱州湾YK21 钻孔位置及地层柱状简图

于2021年11月至12月期间,对莱州湾南岸的钻孔岩心间隙水进行了采集,并运用紫外—可见吸收光谱和三维荧光光谱技术,深入分析CDOM组成和指征信息。通过平行因子分析(PARAFAC)和匹配OpenFlour数据库,研究人员鉴定出了五种荧光组分。


研究结果

PART.01


主要理化背景及溶解有机物分布
  • 溶解有机碳(DOC)和CDOM丰度的主要变化和较高浓度分布发生在第二次海侵后


莱州湾YK21 钻孔岩心间隙水主要理化参数的垂直变化

(a)pH;(b)盐度;(c)磷酸盐;(d)亚硝酸盐;(e)硝酸盐;(f)氨氮;地层柱的颜色代表各分层岩心沉积物的颜色;M和T分别表示海相层和陆相层,序号表示由浅到深的层序


莱州湾YK21 钻孔岩心间隙水溶解有机碳、有色溶解有机物丰度和光谱斜率垂直分布




PART.02


CDOM来源及组成特征
  • 荧光指数(FI)和自生源指数(BIX)分析结果表明,岩心间隙水CDOM主要为微生物来源,埋藏时间越长其贡献越显著

莱州湾YK21 钻孔岩心间隙水有色溶解有机物总荧光强度和荧光组分百分比垂直分布


莱州湾YK21钻孔岩心间隙水有色溶解有机物丰度和各荧光组分及其与主要理化参数相关分析


莱州湾YK21钻孔岩心间隙水有色溶解有机物荧光指数、自生源指数和腐殖化指数的垂直分布

(a)荧光指数(FI);(b)自生源指数(BIX);(c)腐殖化指数(HIX);地层柱的颜色代表各分层岩心沉积物的颜色;M和T分别表示海相层和陆相层,序号表示由浅到深的层序



PART.03


CDOM转化特征


  • 主成分分析(PCA)显示,不同沉积阶段的DOM组成存在差异,但随着沉积过程的进行,间隙水DOM的组成和性质逐渐趋于一致。


莱州湾YK21 钻孔岩心间隙水溶解有机碳和有色溶解有机物及其相关参数主成分分析

FI:荧光指数;BIX:自生源指数;HIX:腐殖化指数


莱州湾YK21 钻孔岩心间隙水溶解有机物和主要理化参数的统计分析


研究展望

这项研究不仅丰富了对陆海交互区碳源和碳汇的认识,而且为深入理解陆海交互地层间隙水DOM的分类组成特征提供了基础信息。研究成果对于揭示陆海交互区的有机碳的转化机制和埋藏能力具有重要意义,为实现碳达峰和碳中和目标提供了科学支持。

研究人员表示,未来将进一步探索陆海交互地层沉积物CDOM组成和转化过程,间隙水与沉积物溶解有机物的关联和转化机制及其对全球碳循环的长期影响,为制定应对气候变化的策略提供更加坚实的科学基础。

《地球科学进展》是由中国科学院西北生态环境资源研究院和国家自然科学基金委员会地球科学部联合主办的综合性、学术性刊物,主编傅伯杰院士。期刊多年被国家科技部评为中国精品科技期刊,2023年入选中国地学领域高质量科技分级目录T1区,被《中文核心期刊要目总览》《中国科学引文数据库核心版》(CSCD)、Scopus、EBSCO、美国化学文摘(CA)等国内外重要数据库收录。发文领域涉及:地质科学、大气科学、海洋科学、地理科学、环境科学、地球化学、地球物理学和空间科学等。


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