珊瑚14C对海气交换作用的记录：基于三亚珊瑚，海水DIC和大气14C研究

The ocean plays an important role in the global carbon cycle, while the air-sea exchange is one of the most significant pathways for the carbon ventilation between the atmosphere and ocean. This study aims to build up a systemic experimental methodology of the 14C analysis for oceanic DIC (Dissolved Inorganic Carbon), including the collection, storage, extraction and purification. And we are going to explore the seasonal and spatial air-sea exchange variations based on the 14C concentrations in DIC samples from different depth and seasons in Sanya Bay. Then according to the correlation between the coral 14C records and corresponding air-sea exchange situation derived from DIC and atmospheric 14C data, the air-sea exchange variation for the past five year will be reconstructed by the coral 14C record for the past five year. Finally, this study will examine the fidelity of coral 14C record by the comparison with the regional observational data during the same period. The output of this study will indicate the possible carbon sink/source role of the oceanic DIC in global carbon cycle and expand the tracing application of coral 14C record, providing the basis of further high-resolution record for air-sea exchange reconstruction studies.

海洋在全球碳循环中的作用十分巨大，而海气交换作用是海水与大气碳循环的重要途径。本研究将针对海水DIC样品建立一套从采样、保存，抽提到提纯净化的完整而系统的试验方法和实验设备。拟测定不同季节、不同深度海水DIC与大气中14C含量，并据此讨论三亚湾表层海水海气交换作用的季节性和空间性变化规律。尝试建立珊瑚14C记录与海气交换作用之间的联系，并依据连续生长五年以上的三亚珊瑚样品重建近五年的海气交换记录。通过对比同时期的有关海气交换的观测数据，检测浅水区珊瑚14C含量作为海气交换作用的代用指标的环境意义。本研究的成果可以揭示海水DIC在全球碳循环的作用（碳源/碳汇），拓展珊瑚14C对碳循环的示踪应用，并进一步为重建历史上高分辨率的海气交换的研究提供了基础。

海洋溶解无机碳（DIC，dissolved inorganic carbon）是全球碳循环中重要的碳库之一，而14C可以很好的示踪海水的碳循环及海气的交换作用。本项目基于顶空法和离线水样酸化系统，成功开发了一套从采样、保存、抽提到提纯净化的海水14C-DIC分析方法。该方法需要样品量少，效率高，精度可达2.9‰，本底可达4.4万年。在项目执行期，将碳酸盐14C分析方法从传统的支型管法升级为采血管法。碳酸盐-14C的采血管法效率高，精度可达2.6‰，本底可达4.7万年。利用采血管法重建了三亚湾和龙湾现代珊瑚的14C月分辨变化和季节变化记录（公元2001-2005），发现2002-2003年的El Nino事件导致珊瑚14C含量长时间降低，El Nino后三亚湾的珊瑚14C季节变化幅度明显增大，与太平洋十年涛动指数（PDO, Pacific Decadal Oscillation）的正漂移变化一致。记录表明海南岛周边海域的海水循环受到太平洋海域气候波动的强烈影响。另外，本项目重建了大亚湾海域珊瑚的14C及元素比记录，揭示了该区域的水温及14C含量在核电站运行后有所升高，都受到了人类活动影响。最后，本项目还分析了三亚湾表层海水14C-DIC的日变化记录，发现海水δ13C-DIC与[DIC]浓度变化一致，很可能与表层海水初级生产力者的光合作用有关，而Δ14C-DIC的昼夜变化并不显著。但Δ14C-DIC的波动幅度较大，可达13‰，可能因为三亚湾海域夏季有较强的季风气候和台风作用，导致了该区域有较强的海气交换作用，最终产生大幅的Δ14C-DIC波动。