摘要
溶解有机物(DOM)作为海洋重要的碳库，与大气二氧化碳储量相当，在海洋生物地球化学循环过程中起着重要作用。边缘海作为陆地和开阔大洋连接的枢纽，是地球生态系统和生物地球化学过程最活跃的区域之一，具有巨大的碳增汇潜力。在“碳中和”和“碳达峰”等政策目标引领下，研究边缘海海盆DOM的动态变化及其调控机制对于评估边缘海盆的碳储存潜力具有重要意义。本文以南海海盆作为研究区域，通过测定2020年4～5月南海北部陆坡和海盆区溶解有机碳(DOC)、类腐殖质荧光溶解有机物(FDOMH)和固相萃取-溶解有机物(SPE-DOM)的分子参数，研究了黑潮来源暖涡对南海北部陆坡DOM源、汇格局的影响;梳理了南海海盆南部和北部DOC和FDOMH的水平和垂直变化特征;探讨了南海海盆三个典型站位SPE-DOM分子组成和空间分布变化的驱动因素。主要研究结果如下: (1)南海北部陆坡，DOC表层最高，随水深增加而逐渐降低，FDOMH在表层最低，随水深增加而逐渐升高。黑潮来源暖涡内部FDOMH相对丰度明显低于周围南海水，DOC浓度与周围南海水无明显差异。等密度混合模型和暖涡、非暖涡区、黑潮水端元与南海水端元DOC和FDOMH现场储量之间的对比表明，黑潮来源暖涡内部存在DOC的消耗和FDOMH的生产过程，暖涡内部虽有FDOMH的产生，但最终在采样现场的相对丰度仍低于周围南海水。暖涡自形成起至采样期间，DOC的降解比例为3％，同时FDOMH的生产比例为36.3％～43.4％。 (2)观测的黑潮来源暖涡从源地移动至采样现场时，其内部携带的黑潮来源DOC、A峰、C峰和M峰的量分别为2.80×1011 g C、2.83×109 RU m3、1.17×109RU m3和1.91 ×109 RU m3，说明黑潮来源的暖涡可以将西太平洋的大量DOC和FDOMH直接输运到南海北部，成为该海域DOM的一个外来补充。 (3)整体上，南海海盆上层DOC呈现东北低西南高的分布特征，而FDOMH呈北低南高的趋势，中、深层DOC和FDOMH丰度呈北低南高的分布特征。混合层以下活泼DOC的降解、FDOMH的产生以及营养盐的产生有较强的耦合关系。混合层深度与真光层深度之间，浮游植物生物量调控了FDOMH的分布，但对DOC的分布没有明显影响。冷涡内的上升流将深层高浓度的FDOM和低浓度DOC抬升到表层，而暖涡边缘DOC和FDOMH含量与周围水体没有明显差异。 (4)基于三端元混合模型，发现南海海盆中、深层水体在水团混合过程中存在溶解氧的消耗与营养盐、FDOMH的生产，并结合南海海盆上层DOC、FDOMH与AOU、营养盐的关系，表明南海海盆存在与微生物脱氧过程中密切相关的活泼有机质的矿化和转化过程。南海海盆中层水A峰和C峰的现场生产效率由北部至南部逐渐升高，而M峰的现场生产效率则为由北部至南部逐渐降低。南海北部和中部海盆中层水A峰和C峰的现场生产效率高于深层水。 (5)南海海盆SPE-DOM的CHO分子式相对丰度最高，其余依次为CHON、CHOS和CHONS。南海海盆SPE-DOM以惰性组分为主，生物活性组分相对丰度远低于惰性组分。南海海盆SPE-DOM的分子指数MW、AImod、DBE和IDEG随水深增加而升高，而H/C和O/C随水深增加而降低。南海中部海盆O/C和IDEG明显低于北部海盆和南部海盆，而H/C则明显高于北部海盆和南部海盆，表明南海中部海盆SPE-DOM的降解程度更低，生物活性更高。南海中部海盆多酚和单宁酸组分相对丰度明显低于北部海盆和南部海盆。 (6)通过CHO分子相对强度的PCA分析发现，南海海盆表层富集光化学降解作用产生和浮游植物胞外释放的生物活性DOM，而南海海盆深层则富集耐微生物降解的惰性DOM。对环境因子和SPE-DOM分子参数的PCA分析发现，浮游植物初级生产和有机质的脱氧转化过程可能是调控南海海盆DOM分子组成垂向分布的重要因素，而陆源输入或西太平洋输入则影响了南海海盆尺度DOM分子组成水平上的分布变化。 (7)比较南海海盆与地中海、大西洋和南太平洋四个海区IDEG与AOU回归斜率，发现南海海盆与南太平洋相当，低于地中海和大西洋，可能跟南海海盆与南太平洋都具有相对接近的海水位温有关。
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