近日，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所院級(jí)南海漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)谷陽(yáng)光研究員聯(lián)合日本山形大學(xué)Richard W. Jordan教授及海南大學(xué)姜仕軍教授等，成功揭示了沿海海域過去167年氧化還原性變化對(duì)碳氮埋藏量線性增長(zhǎng)趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)作用。該研究基于南海沿岸新村灣的柱狀沉積物樣本，通過分析氧化還原性指標(biāo)（Cu/Zn比率）和總有機(jī)碳（TOC）、總氮（TN）的變化，首次揭示了過去近兩個(gè)世紀(jì)中沿海海域氧化還原條件變化對(duì)碳氮埋藏的長(zhǎng)期影響，為進(jìn)一步研究海洋碳氮循環(huán)及氣候變化提供了重要依據(jù)。相關(guān)研究成果以《Coastal redox shifts over the past 167 years and preservation of total organic carbon and total nitrogen》為題發(fā)表在國(guó)際海洋環(huán)境知名期刊《Marine Pollution Bulletin》上（JCR一區(qū)，IF=5.3）。

該研究采用了²¹⁰Pb放射性同位素定年模型，精確計(jì)算了沉積速率，為建立可靠的年代框架奠定了基礎(chǔ)。通過粒度分析，研究人員發(fā)現(xiàn)沉積物中粘土和粉砂成分占主導(dǎo)地位，并在特定深度處發(fā)現(xiàn)了粒度波動(dòng)，反映了環(huán)境變化的動(dòng)態(tài)特征。同時(shí)，生源要素、δ¹³C和金屬元素的時(shí)空揭示了有機(jī)物來(lái)源的變化以及人為活動(dòng)對(duì)金屬元素濃度的影響。最為關(guān)鍵的是，研究引入了Cu/Zn比率作為氧化還原性指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間推移，新村灣沉積環(huán)境由氧化性向還原性逐漸轉(zhuǎn)變，氧氣水平呈下降趨勢(shì)（圖1）。時(shí)間序列分析表明，Cu/Zn比率與TOC和TN之間存在顯著的線性關(guān)系，說明氧化還原條件對(duì)TOC和TN的保存起著決定性作用（圖2）。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)沿海海域沉積環(huán)境變化的理解，還揭示了氧化還原性變化對(duì)碳氮埋藏量的長(zhǎng)期影響。該研究為沿海海域生態(tài)系統(tǒng)變化與全球氣候變化之間的相互關(guān)系提供了新的證據(jù)，并為未來(lái)研究海洋碳氮循環(huán)及沿海海域生態(tài)系統(tǒng)健康提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，未來(lái)將繼續(xù)深入探討不同氣候條件、自然事件和人為活動(dòng)對(duì)氧化還原性變化的影響，以期為沿海漁業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展提供更多科學(xué)支持。

圖1. 新村灣柱狀沉積物樣本中Cu/Zn比率在過去167年（1853～2016年）的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)(A) Cu/Zn比率的原始時(shí)間序列數(shù)據(jù)，顯示出一個(gè)逐漸下降的趨勢(shì)，反映了新村灣水體中氧化還原電位的下降；(B) 通過時(shí)間序列分析得出的新村灣柱狀沉積物樣本中Cu/Zn比率的長(zhǎng)期趨勢(shì)，顯示出Cu/Zn比率的逐漸下降，表明該水體氧化還原電位的持續(xù)下降；(C) 通過時(shí)間序列分解提取的季節(jié)性成分，表明季節(jié)性變化極小，與長(zhǎng)期沉積過程一致；(D) 在去除長(zhǎng)期趨勢(shì)和季節(jié)性成分后的殘差，顯示隨機(jī)波動(dòng)，表明數(shù)據(jù)中沒有其他系統(tǒng)性模式。

圖2. 散點(diǎn)圖顯示顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系：(A) Cu/Zn與年份之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系；(B) Cu/Zn與總有機(jī)碳（TOC）之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系；(C) Cu/Zn與總氮（TN）之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這些關(guān)系通過線性回歸和時(shí)間序列分析得出，突出了氧化還原動(dòng)態(tài)對(duì)沉積物中TOC和TN保存的影響。

本研究獲得了海南省自然基金（(422MS155）和中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（2023TD15）項(xiàng)目的資助。

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