近日，《科学》（Science）杂志发表了美国加州大学圣塔芭芭拉分校M. R. Raven研究组的最新研究成果。该研究揭示了海洋沉降颗粒物中微生物硫酸盐还原作用和有机硫化物的形成。据介绍，气候变化推动海洋缺氧地带扩大，同时也可能会改变全球碳、硫、氮和金属微量元素循环。但当前人们对缺氧如何影响有机碳循环和沉积机理尚缺乏全面的了解。
本此研究不仅报道了发生在热带太平洋东部缺氧区(ODZs)沉降颗粒物中微生物硫酸盐还原作用，还介绍了微生物硫酸盐还原作用形成的硫化物迅速反应生成耐酸水解有机硫的过程。发生在颗粒物中的硫化作用可以增强缺氧地带水柱下沉物中碳的保留，并在不断扩大的缺氧带和大气CO2之间形成稳定的相互作用。类似的机制可能有助于解释地球历史中与海洋缺氧事件有关的更极端的有机碳保存事件。
占全球海洋0.35%的热带太平洋东部地区和阿拉伯海的缺氧区（ODZs）目前正在迅速扩大，这是对人为气候变暖的明显反应。ODZs海水中溶解的O2浓度通常低于?1 μM，甚至为零。在没有充足O2的情况下，动物很难在ODZs存活，而微生物则只能依靠硝酸盐、铁铁和硫酸盐等化能合成作用生存。正常情况下，只有在局部消耗了硝酸盐等能量更强的电子受体时，才有望发生微生物硫酸盐还原（MSR）反应。然而新的分子和地球化学证据表明，在ODZs中即使存在大量溶解硝酸盐，MSR仍可能发生。活跃的MSR在ODZs可以从根本上改变其他元素的生物地球化学循环，因为其产生的任何硫化物都可以与金属和有机物迅速发生反应，这一过程被称为硫化作用。地质历史时期发生了多次海洋脱氧事件，如白垩纪海洋缺氧事件，而硫化反应可能是海洋可溶痕量金属和全球大气CO2潜在的重要汇积方式。尽管如此，我们仍不清楚MSR是否是ODZs生物地球化学的主要贡献者，以及它影响沉积物有机碳通量的机理。
在现代ODZs中，海洋沉降颗粒物承载的微生物硫酸盐还原作用和硫化作用在时间和空间上都具有明显的差异性，这使得人们无法估算其对全球范围内有机碳过早埋藏产生的影响。但是，人们希望通过扩大的ODZs来增大海洋颗粒承载的硫化作用规模，从而起到更好的碳固定作用，降低大气中CO2含量，较少全球温室效应。未来使用这种采样方法进行的研究将使我们能够量化全球范围内颗粒承载的MSR和OM硫化的规模和环境敏感性。
（傅圆圆 编译）
