近日，國際權威地學期刊Geophysical Research Letters在線發表了廈門大學海洋與地球學院陳敏教授研究團隊的最新研究論文“Nitrite cycling in warming Arctic and subarctic waters”。該研究運用亞硝酸鹽天然氮、氧同位素示蹤方法，揭示了北極/亞北極海域初級亞硝酸鹽極大值層（PNM）的形成機制及氮轉化速率。

亞硝酸鹽是海洋氮循環的關鍵中間體，參與了幾乎所有的氮生物地球化學過程。盡管在海水中的濃度很低，亞硝酸鹽的生物活性和化學活性使其在全球氮循環中扮演著重要角色。觀測表明，在海洋真光層底部往往存在亞硝酸鹽的累積，造成初級亞硝酸鹽極大值層的出現，通常稱為PNM。這一現象在全球海域普遍存在，但目前對其形成機制還缺乏共識。特別是，以往的研究工作主要集中在中低緯度海域，較少涉及極地海域，這限制了對PNM形成機制的全球性認識。在全球變暖背景下，北冰洋正經歷著水溫升高、鹽度降低、層化加劇等顯著變化，揭示這種快速變化情景下亞硝酸鹽循環的規律，對于理解PNM的形成機制和未來變化趨勢具有重要的意義。

亞硝酸鹽雙同位素示蹤是厘清亞硝酸鹽生物地球化學過程的強有力工具，但極地海洋的亞硝酸鹽研究此前尚未見報道。研究團隊依托中國第九次北極科學考察航次，研究了亞硝酸鹽及其雙同位素組成的特征，揭示了PNM的形成過程及亞硝酸鹽的循環速率。研究結果表明，北極和亞北極海域PNM的形成主要受控于氨氧化過程（圖1），而亞硝酸鹽氧化在亞硝酸鹽遷出路徑中起著重要作用（圖2）。與中低緯度海域相比，北極上層海洋可能存在更加活躍的亞硝酸鹽循環。該研究成果不僅加深了對北極氮循環過程的認識，而且對于揭示氣候變化背景下海洋氮循環的演變趨勢具有重要的指導意義。

廈門大學海洋與地球學院同位素海洋化學實驗室陳陽軍博士（現任職于江蘇海洋大學）為該論文第一作者，陳敏教授為通訊作者。該項研究工作得到國家自然科學基金創新研究群體項目（41721005）和中國大洋礦產資源研究與開發協會項目（DY135-13-E2-03）的聯合資助。

圖1 北極和亞北極PNM中亞硝酸鹽氮、氧同位素組成及其調控過程

圖2楚科奇海、白令海、阿拉伯海和南海上層水體中亞硝酸鹽氧化對亞硝酸鹽總消耗的貢獻

論文來源：

Chen, Y., & Chen, M. (2022). Nitrite cycling in warming Arctic and Subarctic waters. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL096947.

論文鏈接：

https://doi.org/10.1029/2021GL096947

供稿：陳陽軍

編輯：蘇穎

審核：劉志宇

審核發布：唐騰鳳