海湾地质碳汇网格化计算——以三门湾为例

河口海湾地区因沉积物富含有机质和高沉积速率成为地球上重要的碳汇区，在专题性碳汇调查不足情况下，如何更好地发掘前人地质调查数据资源，科学计算河口海湾地质碳埋藏能力，是科学评价海洋碳汇能力支撑双碳目标的重要挑战。以浙江省三门湾海域表层沉积物和沉积柱状样品为研究对象，综合运用粒度分析、有机地球化学分析、210Pb和137Cs测年等测试手段，充分考虑海湾地区海底地形复杂、海陆交互强烈、人类活动活跃等典型特征，探索海湾碳汇网格化计算方法，建立了海湾地质碳汇评估模型。计算表明：三门湾有机碳年埋藏速率为64.04 gC·m^-2·a^-1，有机碳年埋藏量达89.71 GgC，河口和潮滩区有机碳埋藏速率高，为74.02 gC·m^-2·a^-1，海湾中部和深水区为52.93 gC·m^-2·a^-1。     

珠江口淇澳岛滨海湿地沉积环境演化及其对人类活动的响应

滨海湿地作为人类活动和全球变化反应最为敏感的区域，其沉积记录可以反映出周边地区环境变化及人类活动信息。珠江口淇澳岛滨海湿地钻孔分析结果表明，在中全新世期间淇澳岛附近海域为河口湾环境，在风化层以上开始出现淤积，但在4 200 a BP前后受极冷气候的影响，沉积物粗化；自2 500 a BP以来，沉积环境相对稳定，在小冰期期间略有变化。沉积速率计算结果显示:淇澳岛附近海域自中全新世高海面以来的平均沉积速率为0.29 cm/a，4 160~2 500 a BP、2 500 a BP-1488年、1488-1893年、1893-1986年、1990-2007年期间的平均沉积速率分别为:0.17 cm/a、0.23 cm/a、0.35 cm/a、1.37 cm/a和5.94 cm/a，沉积速率逐渐增大，反映了珠江三角洲演化过程中沉积相与沉积环境的变化；1986-1990年期间的海堤建造极大地扰动了该钻孔上部的沉积过程，在工程施工期间共沉积了厚度约112 cm的沉积层，而在海堤建成后，沉积速率也显著增大。沉积物总有机碳、总氮和C/N值的垂向分布表明，在4 160~2 500 a BP期间受海洋环境影响较大，沉积物中有机碳以海源为主，2 500 a BP以来沉积物中碳、氮含量明显增大，C/N也相应变大，有机碳主要来源于陆源输入，但在小冰期期间海源有机碳贡献略有所增大；近百年来由于受人类活动影响显著，陆源有机碳的贡献快速增加。     

桑沟湾沉积碳库年汇入速率的长期变化及其区域性差异

对取自桑沟湾北西南三根柱样近200 a碳来源及埋藏通量的解析，分析了湾内不同站位各形态碳的差异性，进而对全湾碳埋藏进行了估算。湾内环流、贝藻养殖等造成湾内不同区域碳埋藏的差异；桑沟湾总碳（TC）平均量1.79%，有机碳（TOC）平均量0.54%，无机碳（TIC）平均量1.25%，TOC含量相对较小，为海陆混合来源，以陆源有机碳（C_t）为主，大规模人工养殖后，海源有机碳（C_a）有明显增加的趋势。桑沟湾碳埋藏通量平均为228.9 g/（m2·a），以无机碳为主要埋藏形式（约占70%），高的沉积速率及生物残骸沉降使桑沟湾养殖区碳的来源及埋藏区别于其他陆架海域。     

植被演替对杭州湾南岸盐沼物质循环的影响

本研究选择杭州湾庵东浅滩作为研究区,选取盐沼区三个不同植被带进行柱状样的采集,通过测量沉积物的粒度、沉积速率、碳氮含量(有机碳、总碳、总氮、碳氮比)等参数,系统分析研究区盐沼湿地植被演替对盐沼物质循环产生的影响。研究结果发现,不同植被覆盖下沉积物粒径差异显著,沿海向陆逐渐变细;沉积速率从海三棱藨草滩、互花米草滩、植被交错区依次递减;总碳、总氮、有机碳含量特征为互花米草滩植被交错区海三棱藨草滩,碳氮比介于6～9,有机碳以海源物质为主;通过计算,发现有机碳埋藏速率为互花米草[159 g/(m2·a)]海三棱藨草[140 g/(m2·a)]植被交错区[119 g/(m2·a)]。从整体上来看,杭州湾南岸盐沼从海三棱藨草群落向互花米草群落演替时,沉积物颗粒发生细化,沉积速率有所变化,而总碳、有机碳、总氮含量增加,盐沼有机碳埋藏速率增加。     

不同植被类型对福建三沙湾潮滩有机碳埋藏的影响

潮滩作为重要的湿地类型和高效的有机碳汇备受关注,近期围垦、养殖等人类活动和互花米草入侵对潮滩生化环境和有机碳埋藏产生了重要影响。本研究选取了福建三沙湾三处不同植被类型的潮滩各取得沉积物短柱样,测定沉积物的总有机碳含量(TOC)、稳定碳同位素(δ13C),结合210Pbex测试计算的沉积速率,估算了不同区域的有机碳埋藏通量(BC)。结果表明,互花米草阶段和红树林阶段TOC含量分别为0.67%和0.95%,比对应的光滩阶段分别提高了13.6%和26.7%,表明红树林对潮滩固碳效率的提升比互花米草更加显著。在两者的共同生长区域,随时间推移TOC含量显著下降,表明互花米草入侵挤占红树林生长空间之后,降低了潮滩的固碳效率。短柱样沉积物δ13C值分布范围在-24.70~-21.87‰,主要体现海源有机质同位素特征,但也会受潮滩植被生长类型影响。对各短柱样有机碳埋藏通量进行估算,得到研究区红树林生长阶段BC平均值为149.53 g/m2/yr,远高于互花米草生长阶段的平均值57.37 g/m2/yr。     

中国边缘海沉积有机质来源及其碳汇意义

中国边缘海(本文特指渤海、黄海和东海,不包括南海)是陆源和海源有机质的重要碳汇。总有机质指标和生物标志物的结果显示,表层沉积物中陆源有机质高值集中在近岸尤其是河口附近;海源有机质在陆架海盆处有高值,受控于海洋生产力和沉积环境。利用多参数指标对表层沉积物中不同来源和不同年龄有机质的贡献比例估算的结果显示,我国边缘海的有机碳埋藏量约13 Mt/a,占全球边缘海沉积物有机碳埋藏量(~138 Mt/a)的~10%,其中陆源有机质的碳埋藏量(3.9 Mt/a)占全球边缘海沉积物陆源有机质埋藏量的~7%。若假定陈化土壤有机质和古老有机质主要是陆源物质,则非现代有机质的碳埋藏量为~6Mt/a,占我国边缘海总有机质碳埋藏量的~46%,与全球边缘海沉积物中陆源有机质的平均比例(44%)相当。这些结果表明我国边缘海在全球海洋碳循环中具有重要地位。本文利用已发表的文献数据,总结和归纳了中国边缘海沉积有机质来源及其碳汇意义。     

闽江口外海域全新统地震地层学特征和沉积作用

本文采用高分辨率单道浅地震剖面资料研究闽江口外海域的全新统沉积作用。研究区的全新统底面为MIS 2期侵蚀面，局部为古河道，深度一般在现海面下约30～60 m，最深约65 m；近岸浅，外海深，局部受古河道的下切影响呈条带状负地形。全新统由早全新世晚期以来的海相沉积层(U1)和早全新世河流湖沼相沉积层(U2)组成，前者包括滨浅海平行地震相和河口滨岸前积地震相，根据其反射波向陆上超和向海下超底界面，结合沉积物厚度分布特征，可以判断主要的沉积物来源和运移趋势。全新统沉积层厚度一般为10～20 m，最厚约38 m，位于古河道区，但是在马祖列岛和白犬列岛之间海区缺失。海相全新统沉积层的厚度为数米至20 m，最厚约25 m，位于研究区东南部(海坛岛东侧)。自全新世海侵以来，沉积物主要来源于3部分:台湾海峡来沙为研究区南部海区提供了沉积物；闽江悬沙扩散沉积物覆盖研究区北部海区，主要沿NE方向至外海，在河口向南呈舌状，现代沉积中心位于河口北部，厚度大于15 m；浙闽沿岸流来沙对研究区东北部海区的沉积物有影响。沉积环境划分为台湾海峡源沉积区、闽江源沉积区、东北部混合沉积区和马祖?白犬沉积缺失区，平均沉积速率分别约为0.8 mm/a、1.0 mm/a、1.1 mm/a和0 mm/a。马祖?白犬沉积缺失区主要因为沉积物受沿岛环流的控制。     

北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏特征

北黄海西部泥质区沉积环境稳定、沉积记录连续,是重建过去周边流域变化与黄海海洋环境信息的良好载体。目前围绕北黄海西部泥质区沉积有机碳的研究工作多局限于通过表层沉积物揭示其现代分布特征,对于该泥质区长时间尺度沉积有机碳埋藏过程与机制的研究相对薄弱。通过北黄海西部泥质区W03岩芯的总有机碳指标,重建了全新世以来北黄海西部沉积有机碳的埋藏特征,探讨了气候及海洋环境变化对北黄海西部沉积有机碳埋藏的控制机制。研究表明：海平面上升的停滞期（10.3～9.8 cal.kaBP）,发育硬质黏土层,有机碳以陆源输入为主（60.7%）,动荡的沉积环境导致总有机碳含量相对较低,平均含量仅为0.22%;海平面上升期（9.8～7.0 cal.kaBP）,海源有机碳的贡献增加（47.7%）,相对稳定的沉积环境有利于该时期有机碳的埋藏;高海平面以来（7.0 cal.kaBP至今）,黄海环流体系逐渐形成,陆源有机碳输入随着东亚冬季风驱动的沿岸流强度变化发生相应的改变,海源有机碳的贡献继续增加（50.0%）,总有机碳的含量升高至0.58%。北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏主要受控于海平面变化和海洋环流体系的运动。     

长江古河谷早中全新世沉积物碳埋藏通量与来源解析

为了研究长江古河谷地区早中全新世沉积物的碳埋藏速率及来源,进行了ZK1孔沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)及δ₁₃C的测定,结合AMS₁₄C(植物碎屑、贝壳)测年、有孔虫及粒度数据,分析了长江古河谷碳埋藏的时空分布特征与TOC来源。采用历史地理学、沉积地质学结合测年数据进行了年代地层划分,自下而上分别为U1潮汐河道、U2河口湾、U3潮流砂脊和U4前三角洲。沉积物受到水深、径流、河口余环流、潮流、波浪、风暴与再矿化等作用或因素影响,TOC平均值为0.41%,低于长江河口表层沉积物基准值0.46%。ZK1碳埋藏通量(TOC_BF)介于7.4～110.5 g/(m₂·a)之间,差异较大。TOC_BF数值主要受控于沉积速率。δ₁₃C与TOC/TN(C/N)投影点结果表明,TOC来源表现为多源特征,且整体表现为偏陆源特征。C/N与δ₁₃C线性拟合相关性高,适合采用C/N与δ₁₃C进行TOC来源的定量分析。基于C/N与δ     

东海表层水体中的多环芳烃及其沉积通量估算

以东海陆架水体中溶解态多环芳烃(PAHs)含量为基础,引入颗粒相-水相间的物质吸附系数(Koc)计算悬浮颗粒物中PAHs有机碳归一化含量,结合陆架沉积物有机碳的年埋藏通量,估算东海陆架沉积物中PAHs沉积通量。结果显示:水体中溶解态的15种PAHs总含量为(701±392)ng/L,变化范围为412~1 032ng/L,PAHs组成以3环为主。计算得到的悬浮颗粒物中15种PAHs有机碳归一化含量为20~28μg/g,对应的PAHs沉积通量为150~210t/a。估算结果与实测沉积物中PAHs含量和沉积通量结果基本吻合,表明实验室模拟实验获取的化合物Koc值适用于东海颗粒相-水相间的分配模型,证实悬浮颗粒物有机碳含量在控制PAHs两相分布过程中起着重要作用。同时,该方法为海洋沉积物中PAHs沉积通量的估算提供一种新途径。