近日，国际期刊Marine Pollution Bulletin刊发中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室宋金明、袁华茂团队关于海洋大气有机碳沉降的最新研究成果，解析了胶州湾大气溶解有机碳和颗粒有机碳的湿沉降过程及其潜在的复杂生态环境效应，研究结果对深入认识近海和海岸带有机碳的生物地球化学循环及海洋碳增汇具有重要科学价值。
有机碳（OC）作为大气的重要成分对全球气候、区域环境空气质量以及人类健康等有广泛而深远的影响，是当今全球变化领域的研究热点。以降水为代表的湿沉降过程是OC从大气中清除的主要方式。此外，在近海区域，作为海洋OC的重要输入途径之一，大气沉降尤其是湿沉降在降低大气OC浓度的同时也可能在海洋碳循环中发挥着不可忽视的作用，并最终影响海洋碳源汇强度。然而，目前对海洋大气有机碳沉降特征、来源及其在近海碳循环中的作用仍不明晰。
该研究选择我国北方受自然变化和人类活动双重影响显著的典型城市化半封闭海湾——胶州湾，对其大气OC湿沉降过程开展了四年（2018年9月至2022年8月）的长时间序列观测，综合分析了溶解有机碳（DOC）和颗粒有机碳（POC）在降水中的丰度、来源和沉降特征，并初步探讨了有机碳沉降入海后对近海碳循环及海洋碳汇的影响。
结果表明，胶州湾大气降水中POC和DOC的雨量加权平均（VWM）浓度分别为0.38和2.06 mg L-1（以碳计，下同），以溶解态占主导，季节变化显著，与气象因素（降水量）、气团来源和传输方向以及源排放强度密切相关。尽管二者在年际变化上均呈下降趋势，但与国内外相关海域相比仍处于较高水平，反映了高强度人类活动对胶州湾大气环境的显著影响。多种源解析方法联用结果显示，降水中POC的主要来源是化石燃料燃烧（42.8 %）以及C3植物生源和燃烧源排放（40.7 %）。计算得到胶州湾大气OC的年平均湿沉降通量达2.67 g m-2，可为胶州湾提供986.6 t·yr-1的OC，其中具备生物可利用性的DOC约为506.3 t·yr-1，可支持75.9 t·yr-1的细菌有机碳，促进次级生产力的增长。此外，来自降水的惰性溶解有机碳（RDOC）的沉降可能会贡献海洋RDOC碳库，增强海洋碳封存，具有碳增汇潜力，可望成为助力国家“碳中和”目标实现的新途径，对此需加强关注并深入探究。
论文第一作者为硕士研究生冯辰龙，通讯作者为邢建伟副研究员和袁华茂研究员，研究得到了山东省自然科学基金、国家自然科学基金和中国科学院海洋研究所“汇泉青年学者”人才项目联合资助。
相关论文链接如下：
Chenlong Feng, Jianwei Xing, Huamao Yuan, Jinming Song, Xuegang Li, Tianrong Zhan, Jun Ma. Organic carbon in wet deposition of an urbanized coastal bay, North China: Flux, sources and biogeochemical implications. Marine Pollution Bulletin, 2024, 201: 116158.
DOI: 10.1016/j.marpolbul.2024.116158
