基于生物标志物和14C的东海沉积陆源有机质埋藏效率和机制研究

The burial of terrestrial organic matter (OMterr) is 44% of the total buried organic carbon in marginal seas, thus, understanding the burial efficiency and mechanistic controls of OMterr is important for the global carbon cycling. Large uncertainties still exist in estimation of the burial efficiency of OMterr which is delivered by rivers. Lack of systematic studies of burial efficiency of OMterr with specific composition and ages hinder our knowledge of the mechanistic controls on burial efficiency. We propose to carry out total organic carbon and biomarker based measurements with mineral specific surface area, especially detailed analyses of biomarker loading, compound-specific 14C and ramped pyrolysis/oxidation-14C in sediments from the East China Sea. Effort will be focused to quantify the burial efficiency of OMterr on biomarker and 14C level. Then evaluate the difference and influencing factors of the proxies and we will constrain the mechanistic controls on burial efficiency of OMterr in terms of age along the transport pathway of riverine sediments in the inner shelf of East China Sea. This study would contribute to a better understanding of the fate of OMterr in marginal seas, and help to evaluate the potential of Chinese marginal seas as carbon sink.

陆源有机质占边缘海有机碳埋藏的44%，因此陆源有机质在海洋中的埋藏效率与控制机制是全球海洋碳循环的关键问题之一。目前，对于河流输送的陆源有机质在海洋中的埋藏效率估算具有很大的不确定性，尤其对不同组成、不同年龄陆源有机质埋藏效率的估算缺乏系统研究，制约我们对埋藏效率控制机制的认识。本申请选择东海陆架泥质区，拟采用总有机质和生物标志物法结合矿物颗粒比表面积，尤其是生物标志物载荷量、单体分子-14C和热裂解-14C方法，在分子和年龄水平上阐明及量化东海陆架沉积物中不同特征陆源有机质的埋藏效率；通过比较不同指标和方法估算的差异及影响因素，从有机质年龄的角度探讨陆源有机质埋藏效率的控制机制。项目的研究成果将提高对陆源有机质埋藏的认识，为精确评估我国边缘海有机碳汇潜力提供依据。

陆源有机质在海洋中的埋藏是重要碳汇过程，全面和准确地估算陆源有机质的埋藏效率并阐明其控制机制对于系统研究边缘海在全球碳循环中的作用具有重要意义。本项目利用多参数有机地球化学指标，尤其是双碳同位素（δ13C、Δ14C）对东海沉积陆源有机质的来源、年龄组成和埋藏效率进行系统评估。结果显示沉积有机碳的14C年龄为2060-13910年；升温热裂解（RPO）组分的14C年龄为385-8640年，且随着裂解温度升高而变老；来自陆地高等植被的长链脂肪酸年龄为1580-3590年。基于碳同位素的端元模型结果表明陆源有机质的相对贡献为44 ± 12%，陈化有机质和化石源古老有机质的相对贡献分别为26 ± 12%和27 ± 8%。进一步结合有机碳载荷量评估长江输送的不同陆源碳库在东海的埋藏效率，结果显示陆源有机质的埋藏效率为29 ± 10%；陈化有机质的埋藏效率为48 ± 21%，而化石源有机质的埋藏效率高于100%，可能有其它来源输入，二者的差异可能还与矿物保护、水动力分选等作用有关。东海陆源有机质的埋藏效率低于渤海和黄海。另外，在表层沉积物研究的基础上初步开展了陆源有机质埋藏效率的演变记录研究，揭示出过去200年以来黄海中部泥质区不同来源和不同年龄陆源有机质的高效埋藏。上述研究揭示出有机碳的年龄特征是决定陆源有机质埋藏效率的关键因素。通过本项目的研究提出了量化陆源有机质埋藏效率的新指标，系统量化了不同特征（来源、年龄）陆源碳库的埋藏效率，为科学评估近海沉积有机碳埋藏的碳汇潜力提供新方法。项目研究成果发表在Chemical Geology和Geochimica et Cosmochimica Acta等高水平期刊上。