近日，我室林宝治副研究员与合作者在国际知名期刊JGR Biogeosciences上发表题为“Organic carbon sources in surface sediments on the northern South China Sea”的研究成果，揭示南海北部表层沉积物的有机碳来源及控制因素，取得边缘海颗粒有机碳源汇过程研究的重要进展。
海洋沉积物有机碳的保存调控着大气CO2浓度，因此，厘清沉积物有机碳保存的控制因素至关重要。沉积物有机碳保存的可能控制因素包括有机碳成分、暴氧时间和矿物比表面积。这些因素在不同的海洋沉积环境可能存在着明显的不同。目前，关于海洋不同沉积环境沉积物有机碳保存的影响因素仍然不清楚，需进一步深入的研究。
该研究选取南海北部从陆架到深海平原共89个表层沉积物样品，开展有机碳含量、稳定碳和放射性碳同位素、矿物比表面积和粒度测试分析，并结合研究区前人发表的164个表层沉积物的同套数据（图1），旨在揭示南海北部海盆尺度沉积物有机碳的来源及控制机理。
图1 南海北部表层沉积物样品站位图
沉积物有机碳双碳同位素显示，华南和吕宋岸外的海底沉积物大部分为海洋自生的海源颗粒有机碳，占比分别为63 ± 9%和78 ± 14%，另有约12 ± 6%是来自陆地的土壤源有机碳，约22 ± 10%为岩石源有机碳（图2）。然而，台湾岸外海底沉积物中的有机碳则大部分来自陆地岩石源有机碳，占比57 ± 10%，其余为海洋源有机碳（36 ± 10%）和陆地土壤源有机碳（6 ± 1%）。华南岸外内陆架细粒沉积物含有较高含量的土壤有机碳，而台湾岸外细粒沉积物含有较高含量的岩石有机碳；华南岸外陆架中部和陆坡上部的细粒沉积物含有较高含量海源有机碳。南海北部粗粒沉积物的有机碳含量则都很低。
结合表层沉积物的比表面积和已发表的研究区近代沉积物的沉积速率发现，南海北部表层沉积物有机碳保存在华南岸外内陆架和台湾岸外陆架陆坡主要受控于颗粒有机碳来源，在外陆架和上陆坡受控于有机碳来源和矿物比表面积，而在下陆坡和深海平原受控于有机碳来源和暴氧时间。因此，南海北部沉积物有机碳保存受有机碳来源、暴氧时间和矿物比表面积共同控制，其相对重要性在不同沉积环境中表现出差异。
图2 南海北部海源有机碳、土壤有机碳和岩石有机碳占比和含量的空间分布图
论文第一作者为我室林宝治副研究员，刘志飞教授为通讯作者，合作者包括瑞士苏黎世联邦理工学院Timothy I. Eglinton教授、Thomas Blattmann博士和Negar Haghipour博士，以及德国汉堡大学Martin Wiesner教授。该项研究工作得到国家自然科学基金（42106061、42130407、42188102）、瑞士自然科学基金（200020_163162）和国家留学基金管理委员会（201706260239）的共同资助。
全文链接：https://doi.org/10.1029/2023JG007909