海化重点实验室在长江口海域有机质降解与营养盐再生机制方面取得新进展

在科技部国家重点研发计划等项目的资助下，海化重点实验室在地学领域主流期刊《Journal of Geophysical Research-Biogeosciences》（2020年IF = 3.822）上发表了题为“Distribution and dynamics of dissolved organic matter in the Changjiang Estuary and adjacent sea”的研究成果（DOI: 10.1029/2020JG006161）。

全球每年大约有0.25 Pg溶解有机碳（DOC）通过河流输运至海洋，但碳同位素（δ13C）和木质素等生物标志的研究结果显示仅有极少量的陆源DOC进入开阔大洋，大量DOC在河口区被移除，然而其背后的作用机制长期以来一直困扰着海洋学界。加之河口区受到人类活动和气候变化的双重影响，理化环境变化剧烈，导致这一区域溶解有机质（DOM）的动态变化机制仍未探明。本研究选取长江口这一典型大河影响下的河口区作为研究区域，基于2017年长江口冬春夏三个季节的大面调查数据并结合生物降解、光降解以及光增强生物降解培养实验对河口区不同来源DOM的降解特性、营养盐再生等关键生物地球化学过程进行了解析。基于氨基酸分子的表征结果显示DOM的生物可降解性受控于陆源高度降解土壤有机质的贡献、海域内浮游生物生产等因素，呈现从河流到外海先升高后降低的变化趋势。生物降解培养实验同样证实了长江水体DOM的低生物可利用性，但其却具有较高的光降解特性，而对于海源DOM而言则易于生物降解。生物降解、光降解以及光增强生物降解等降解机制共同作用，加之絮凝沉降，导致长江口区域DOC在低盐度区域被快速移除。通过箱式模型估算的结果显示长江口及邻近海域是DOC的汇区，每年约有2.2±1.6×1011摩尔的DOC被去除，扮演着DOM“过滤器”的角色。而有机质的降解通常伴随着营养盐的再生，本研究发现长江口区域内铵盐的浓度呈现随盐度增大而增大的变化趋势，其潜在的再生机制包括（1）光铵化；（2）原位自生活性DOM的快速矿化；（3）黑潮入侵所携带DOM的矿化，这也导致长江口区域成为铵盐的源区，从而供给海域内浮游植物生长。为了能够大尺度表征DOC浓度的动态变化，本研究建立了基于有色溶解有机质（CDOM）吸收系数估算DOC浓度的一元和多元线性回归模型，从而为将来遥感实时监测河口区DOC浓度提供了可能。本研究为DOM的源汇动态过程及其控制机制提供了新的认识，对深入理解河口区有机碳循环过程具有重要意义。

论文第一作者郭金强同学为梁生康教授曾指导的硕士研究生，目前在中国科学院海洋研究所攻读博士学位。

长江口及邻近海域有机质降解与铵盐再生机制示意图

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参考文献：JinqiangGuo, ShengkangLiang, Xinke Wang and XiaojuPan. (2021). Distribution and dynamics of dissolved organic matter in the Changjiang Estuary and adjacent sea. Journal of Geophysical Research-Biogeosciences, DOI: 10.1029/2020JG006161.