人類活動的加劇,使全球氣溫升高,溫室氣體顯著增加,內陸湖泊初級生產增加。因此,內陸湖泊內源有機碳歸趨問題對全球碳循環的研究至關重要。有研究表明內陸湖泊的年有機碳固存量高于海洋生態系統。惰性溶解有機物(RDOM)是海洋碳匯的重要組成部分,可在海水中保存數千年。然而,內陸湖泊初級生產產生的RDOM的歸趨尚不清楚。
中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室研究員劉再華帶領喀斯特水-碳循環研究小組,采用δ13C、碳氮比(C/N)和光譜學分析相結合的方法,對洱海有機質的垂向(即水體→捕獲器沉積物→表層沉積物→柱芯沉積物)變化過程進行示蹤,追蹤RDOM的埋藏過程。科研人員在洱海水體中識別出兩個內源有機質組分(C1、C2)和兩個陸源有機質組分(C3、C4)。該研究發現內源有機質C2在冬季和春季濃度較高,表明這兩個季節為內源溶解有機質提供了有利的埋藏條件。科研人員在沉積物中識別出3個內源有機質組分(C1、C2、C5)和3個陸源有機質組分(C3、C4、C6)。研究顯示:捕獲器沉積物中內源有機質的貢獻分別為49.9±5.84%(PARAFAC)和56.7±5.62%(C/N);表層沉積物中內源有機質貢獻分別為43.4±8.84%(PARAFAC)和40.8±14.26% (C/N),柱芯沉積物中內源有機質貢獻分別為44.5±14.4%(PARAFAC)和48.4±6.04%(C/N)。此外,微生物礦化后的內源有機質組分C2,在水體中作為RDOM的重要組成部分被長時間保存下來。研究表明,柱芯沉積物中細菌礦化過程并非優先利用內源有機質,內源有機質長時間尺度上的埋藏主要取決于濃度大小而非來源。該成果為內陸湖泊內源有機質的穩定性研究提供了新視角,并為內陸湖泊碳匯研究指明了新方向。
相關研究成果發表在《水文學雜志》(Journal of Hydrology)上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。