《Marine Pollution Bulletin》文章:沿海海域过去167年氧化还原变化驱动碳氮埋藏量线性增长

在地球环境中,海洋扮演着重要角色,尤其是作为碳库。有机碳和氮的储存对于维持生态系统的功能至关重要,但全球气候变化和人类活动正在改变沿海地区的氧化还原条件。过去几个世纪中,沿海区域由氧化向还原状态的变化趋势已经引起科学界的广泛关注,不过这种变化对生态系统功能及碳氮循环的具体影响尚未完全明确。

本研究聚焦于南海新村湾的柱状沉积物样本,通过分析Cu/Zn比率等氧化还原替代指标以及有机碳和氮含量的长期变化,揭示了过去两个世纪中沿海区域氧化还原条件的变化对碳氮埋藏的影响。研究人员采用了210Pb放射性同位素定年技术来确定沉积年代,并结合粒度分析、生源要素检测、碳同位素测定及金属元素浓度分析等多维度方法,系统评估了环境变化的过程和特征。

研究发现,随着历史推移,新村湾的沉积环境逐渐从氧化性向还原性转变,氧气水平呈下降趋势(图1)。通过时间序列数据分析,Cu/Zn比率与有机碳和氮含量之间呈现出显著的相关性,表明氧化还原条件的变化对碳氮物质保存具有决定性影响(图2)。这一研究不仅深化了我们对沿海区域生态演变规律的理解,还为探讨全球气候变化背景下海洋碳氮循环提供了新的科学依据。

研究人员表示,未来将继续深入探索自然因素和人类活动对氧化还原状态变化的综合影响,并致力于为沿海渔业生态环境的保护与可持续发展提供更多科学支持。这项研究的意义不仅在于揭示了生态系统变化与气候变化之间的复杂联系,更为相关领域的后续研究奠定了重要基础。

《Marine Pollution Bulletin》文章:沿海海域过去167年氧化还原变化驱动碳氮埋藏量线性增长
图1 1853~2016年新村湾柱状沉积物样本中Cu/Zn比率的长期变化趋势;(A) Cu/Zn比率的原始时间序列数据呈现出持续下降的趋势,反映出新村湾氧化还原电位的降低;(B) 经过时间序列分析得出的Cu/Zn比率长期变化趋势同样显示出逐步下降的特征,表明水体氧化还原电位持续降低;(C) 时间序列分解后提取的季节性成分显示季节性波动较小,与长期沉积过程保持一致;(D) 在剔除长期趋势和季节性影响后,残差部分表现为随机波动,表明数据中未发现其他系统性模式。
《Marine Pollution Bulletin》文章:沿海海域过去167年氧化还原变化驱动碳氮埋藏量线性增长
图2 散点图显示显著负相关关系:(A) Cu/Zn与年份之间的负相关关系;(B) Cu/Zn与总有机碳(TOC)之间的负相关关系;(C) Cu/Zn与总氮(TN)之间的负相关关系。这些关系通过线性回归和时间序列分析表明氧化还原动态对沉积物中TOC和TN保存的影响。

来源:Marine Pollution Bulletin

相关推荐