《海草草甸中二氧化碳动态对比研究:富有机碳珊瑚礁与贫有机碳陆源沉积物的差异及其对碱度增强的影响》

  • 来源专题:深海资源开发
  • 编译者: 徐冰烨
  • 发布时间:2025-03-18
  • 海岸带蓝碳生态系统(CBCEs)包括红树林、海草和盐沼,具有高效的生产力,能有效地将大气中的CO2转化为有机生物质,并将碳埋藏在沉积物中。海岸带蓝碳生态系统具有较高的单位面积碳埋藏率,被认为是一种有效海洋CO2去除(CDR)方法。其同时也有重要的生态价值,例如维持丰富的生物多样性,提供洪水和风暴保护,减缓海洋酸化,以及通过光合作用产生有机碳(OC)。最近的研究表明,与沉积物中厌氧呼吸和碳酸钙(CaCO3)溶解速率的增加有关的沉积物总碱度(TA),可能是CBCE中被忽视的一个组成部分。

    由于不同的底栖生物特性使碳酸盐化学性质进一步复杂化,TA对海草草甸CO2吸收的贡献仍有待探索。为了解决这一问题,台湾海洋大学联合其他单位的学者比较了两类海草草甸(一类位于富有机碳的珊瑚礁中,另一类位于贫有机碳的陆地沉积物中)的上覆水和孔隙水的碳酸盐化学、沉积物碳含量、矿物组成以及底栖TA和溶解无机碳(DIC)通量。

    研究从东沙岛和垦丁的两个海草草甸进行采样,并测量TA、DIC和pH。根据测得的DIC和TA数据计算pCO2和文石饱和度(ΩAr)。孔隙水中的钙离子浓度采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定。沉积物中的总有机碳(TOC)、总无机碳(TIC)和总氮(TN)使用元素分析仪测定。

    研究发现,位于东沙岛的海草草甸,其沉积物以高有机碳的珊瑚礁为主,底栖TA通量在干季和湿季分别达到约72.8和75.8 mmol m-2 d-1,这一数值不仅远超垦丁陆源沉积物海草草甸(仅0.53 mmol m-2 d-1),甚至比全球红树林的平均碱度通量(81 mmol m-2 d-1)更为突出。这种差距直接反映在海水碳酸盐化学特征上:东沙岛海域的pH值持续高于南海平均水平,文石饱和度(ΩAr)在0.84-9.16范围内波动,同时海水pCO2显著低于大气水平,总碱度(TA)峰值可达8,339 μmol kg-1,显示出强烈的碳汇效应;而垦丁海域的相应指标则接近或略低于区域背景值,碳汇能力明显偏弱。

    研究结果表明,不同地点之间的矿物组成和OC存在显著差异。东沙岛沉积物主要由高OC含量的碳酸盐矿物组成,是海草草甸全球平均水平的6倍。相比之下,垦丁沉积物主要由陆生非生物矿物组成,东沙岛具有较高的CaCO3含量和较高的OC含量,其底栖TA通量显著高于垦丁海岸,后者主要包含低OC含量的陆源沉积物。东沙岛TA产量的升高表明代谢性碳酸盐溶解和硫酸盐还原作用增强。这些研究结果突出了沉积物特性在CBCE的CDR潜力中的重要性。

  • 原文来源:https://mp.weixin.qq.com/s/EhsH51o83y7tk3s-svwHkg
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