地化所在内陆水生系统内源有机质稳定性研究中获新进展

地球化学研究所 2023-11-06

  人类活动的加剧导致全球气温升高,温室气体显著增加,内陆湖泊初级生产增加。因此内陆湖泊内源有机碳归趋问题对于全球碳循环的研究至关重要。研究表明,内陆湖泊的年有机碳固存量高于海洋生态系统。惰性溶解有机物(RDOM)是海洋碳汇的重要组成部分,可在海水中保存数千年,然而,内陆湖泊初级生产产生的RDOM的归趋尚不清楚。

  针对以上科学问题,中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室刘再华研究员领导的喀斯特水-碳循环研究小组采用δ13C、碳氮比(C/N)和光谱学分析相结合的方法,对洱海有机质的垂向(即水体→捕获器沉积物→表层沉积物→柱芯沉积物)变化过程进行示踪,追踪RDOM的埋藏过程。在洱海水体中识别出两个内源有机质组分(C1、C2)和两个陆源有机质组分(C3、C4)。内源有机质C2在冬季和春季浓度较高,表明这两个季节为内源溶解有机质提供了有利的埋藏条件。在沉积物中识别出3个内源有机质组分(C1、C2、C5)和3个陆源有机质组分(C3、C4、C6)。其中捕获器沉积物中内源有机质的贡献分别为49.9±5.84%(PARAFAC)和56.7±5.62%(C/N);表层沉积物中内源有机质贡献分别为43.4±8.84%(PARAFAC)和40.8±14.26% (C/N),柱芯沉积物中内源有机质贡献分别为44.5±14.4%(PARAFAC)和48.4±6.04%(C/N);此外,微生物矿化后的内源有机质组分C2,在水体中作为RDOM的重要组成部分被长时间保存下来;研究结果显示,柱芯沉积物中细菌矿化过程并非优先利用内源有机质,内源有机质长时间尺度上的埋藏主要取决于浓度大小而非来源。本研究为内陆湖泊内源有机质的稳定性研究提供了新的视角,也为内陆湖泊碳汇研究指明了新的方向。

  该研究得到了国家自然科学基金项目(42130501, 42141008, 42177248, 41921004)、中国科学院战略先导专项(XDB40020000)等项目的资助。相关研究结果发表在国际水文学期刊JOURNAL OF HYDROLOGY上。

 

  论文信息:Fan Xia, Zaihua Liu *, Min Zhao, Haibo He, Qiufang He, Chaowei Lai, Xuejun He, Zhen Ma, Yang Wu, Song Ma, 2023. High stability of autochthonous organic matter in inland aquatic ecosystems. Journal Hydrology

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.130407

  (刘再华课题组/供稿)