近日，海洋與地球學院、廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室楊進宇課題組在海洋學權威期刊 Journal of Geophysical Research: Oceans 上發表題為 Comparison of nitrate isotopes between the South China Sea and western North Pacific Ocean: Insights into biogeochemical signals and water exchange 的研究論文，報道了其在南海-西北太平洋跨海盆尺度硝酸鹽同位素研究方面所取得的進展。該研究利用硝酸鹽穩定同位素工具，揭示了南海和西北太平洋全水柱內的多種生物地球化學過程，闡明了太平洋海盆尺度上硝酸鹽同位素信號的演變規律，對區域及全球氮生物地球化學循環過程研究具有重要意義。

研究背景

邊緣海的氮循環是全球海洋生物地球化學循環和地球氣候系統的一個重要組成部分，復雜且具有多樣性。南海作為一個典型的邊緣海系統，一方面通過大氣沉降和河流輸入接收了大量的人類來源的氮素；另一方面，由于南海與西北太平洋通過呂宋海峽相連通，兩個海盆間的水體交換對南海內部的營養物質分布、收支和循環產生了很大影響。水體中的硝酸鹽同位素是記錄人類活動與水體交換的天然示蹤劑，其信號最終經埋藏進入沉積物，因此對重建區域乃至全球尺度的硝酸鹽儲庫的歷史變化具有重要價值。

研究成果

本研究基于從南海海盆到西北太平洋的觀測數據，成功構建了跨海盆尺度的硝酸鹽氮氧同位素數據集，并利用這一數據集闡明了南海和西北太平洋的生物地球化學過程與水體交換過程。

圖 1 采樣站位（a）；溫度-鹽度圖（b）；研究區域洋流示意圖（c）

圖 2 研究站位從西北太平洋（0 km）到南海海盆的硝酸鹽氮氧同位素（a, b）、 N*值（c）以及氮氧同位素差值（d）

主要發現如下：（1）南海真光層內硝酸鹽同位素組成的分布主要受控于浮游植物對硝酸鹽的部分吸收和硝化作用；（2）由大氣沉降和生物固氮引入的外源氮信號（輕的硝酸鹽同位素和高的N*）在南海與西北太平洋的次表層和溫躍層水體中大量累積，并對西北太平洋硝酸鹽分布產生顯著影響；（3）太平洋的海盆尺度環流對西北太平洋中、深層水硝酸鹽的分布有重要影響，呂宋海峽的“三明治”式環流結構是導致西北太平洋和南海中、深層水硝酸鹽特征存在差異的重要因素。

圖 3中層水硝酸鹽氮（a、c）氧（b、d）同位素隨鹽度變化的分布圖。其中，淺藍色表示西北太平洋中上層水，淺橘黃色表示南海中上層水。其它相關水團見圖中標注，三角形表示平均值。

圖 4 西北太平洋、南海的硝酸鹽同位素及濃度分布（左圖），以及相關的生物地球化學過程（右圖）

研究團隊

本論文的第一及通訊作者為楊進宇助理教授，共同作者包括我校戴民漢教授、高樹基教授、博士生湯錦銘、碩士生康思靜，汕頭大學的顏秀利博士，以及海南大學的徐敏博士和杜川軍博士。該研究受到中國科學院戰略性先導科技專項（B類）（XDB42000000）、國家自然科學基金項目（41890804, 41721005, 92058204）、中央高校基本科研業務費項目（20720190092, 20720212005）和南海海洋資源利用國家重點實驗室開放課題（MRUKF2021018）的資助。

論文來源： Yang, J.-Y. T.^*, Tang, J.-M., Kang, S., Dai, M., Kao, S.-J., Yan, X., Xu, M. N., and Du, C. (2022). Comparison of nitrate isotopes between the South China Sea and western North Pacific Ocean: Insights into biogeochemical signals and water exchange. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, e2021JC018304. https://doi.org/10.1029/2021JC018304

論文閱讀鏈接：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021JC018304

供稿人：湯錦銘、楊進宇