揭示跨陆架输送的季节变化特征及其环境影响

  河流输送的入海物质不仅参与营养元素、微量元素和有机污染物的生物地球化学循环,还在沉积动力学中发挥着关键作用。这些河流输送的颗粒有机碳和氮相关是被埋藏于大陆架还是输运至深海备受关注,因为该过程直接影响着海洋碳的归宿,也关联着全球气候变化。因此,对于泥沙的跨陆架输送路径、季节变化以及物质输送通量的研究至关重要。华东师范大学河口海岸全国重点实验室王锦龙研究员团队通过对东海大陆架六个航次的调查,采集了162个沉积物样品,通过多重放射性同位素示踪,定量研究了东海陆架四条跨陆架输送路径的季节变化及碳氮通量,发现跨陆架输送的泥沙通量占到长江2011年年输沙量的18%,输送的POC通量占长江年输送的TOC通量22%。
 
  相关成果以Seasonally varied cross-shelf transport of sedimentary particles in the river-dominated margin sea elucidated by radionuclides发表在Marine Geology期刊。华东师范大学河口海岸全国重点实验室王锦龙研究员为第一作者,杜金洲研究员与邓兵副研究员为共同通讯作者,其他合作者包括韦恩州立大学的Mark Baskaran教授,河口海岸全国重点实验室的曾圣博士生,吴辉研究员和周思露博士毕业生。
 
1.东海跨陆架输送的季节变化规律
 
  根据7Be的分布,我们可以发现在东海陆架从北向南存在四条跨陆架输送的路径。路径I,可在春季和夏季观测到7Be,说明在这两个季节存在该路径的跨陆架输送。根据7Be的分布,该路径存在两个可能性:1)长江输入的颗粒物先北上,然后在南黄海跟黄海物质汇合再向济州岛输送;2)长江输入的颗粒物通过冲淡水输送,直接东北向输送至济州岛。路径II,2011年和2013年的春季,在PN断面观测到了7Be,包括在冲绳海槽1500米水深的表层沉积物,根据7Be的分布,该输送应该是先从长江口向南输送,然后再北上直至冲绳海槽,且该输送只存在于春季。路径III,从浙闽沿岸向东输送,且四季都有,没有季节变化。路径IV,与路径I类似,在春夏季存在跨陆架输送。
 
图1东海陆架表层沉积物中7Be/210Pbex活度比的季节变化特
 
2.东海陆架泥沙跨陆架输送通量
 
  根据210Pb的收支平衡模型,可估算出四个路径分别输送的泥沙通量(×106 ton yr-1)分别为1.5、5.0、28和 0.32,加起来为2011年长江年输沙量的18%,说明跨陆架输送对河流入海物质的归宿具有重要的重塑作用。
 
图2 东海陆架表层沉积物中210Pbex活度的季节变化特征
 
3.跨陆架输送的环境效应
 
  根据我们得出的泥沙通量和文献报道的POC/颗粒浓度,我们可以得到POC从内架到外架的出口通量为(2.5±1.1)×1012 g y-1,与利用物理海洋学模型的估算(1.81±1.1)×1012 g y-1接近。该通量与长江年输送的POC通量相当,占长江年输送的TOC通量的22%。需要指出的是跨陆架输送不仅存在于东海陆架,在世界其他区域也存在,如亚马逊陆架、密西西比河口三角洲、加利福尼亚北部陆架、加拿大温哥华岛西海岸、北大西洋西北陆架、亚得里亚海、狮子湾和乔治海岸。我们的建立的研究方法可以应用在这些区域,以帮助更好理解全球跨陆架输送过程。
 
图3 东海跨陆架输送
 
  本研究得到国家自然科学原创项目(42550048)和973项目(2011CB409801)的联合支持。原文链接:https://doi.org/10.1016/j.margeo.2026.107817