碳同位素分析揭示:加拿大北极海底沉积物可封存部分永久冻土有机碳

2026-8-5 10:29 来源: 深圳核博会官方网站

2026年8月3日消息,阿尔弗雷德·韦格纳研究所和不来梅大学海洋环境科学中心研究人员对加拿大赫歇尔岛(Qikiqtaruk)附近永久冻土海岸开展研究,发现北极永久冻土融化和海岸侵蚀释放的部分陆源有机碳,并未全部进入大气,而是有相当一部分被储存在海底沉积物中。相关研究成果已发表在《自然·地球科学》杂志。

北极陆地永久冻土生态系统储存着约1300亿吨来自植物残骸等有机来源的碳,海洋和河流三角洲沉积物中还含有约400亿吨碳。随着北极升温加快,永久冻土融化使这些碳通过河流和受侵蚀海岸进入北冰洋。研究人员指出,目前每年最多约0.02亿吨碳流入海洋,预计到2100年这一排放量可能增加70%至150%。此前,科学界对其中有多少最终释放至大气、有多少留存在海底仍缺乏清晰认识。

为追踪这些碳的去向,研究团队在赫歇尔岛沿岸不同位置采集沉积物岩芯,岩芯记录覆盖约50年的沉积过程。分析显示,尽管大量有机碳随海水从海岸带入近岸海域,真正进入活跃海洋碳循环的比例并不高。研究人员估算,沉积物中约10%的有机碳会被微生物转化为气体,随后进入水体并可能释放到大气中;其余大部分则保存在海底沉积物内。

研究还利用沉积层孔隙水中溶解无机碳的积累情况,评估微生物分解有机碳后产生二氧化碳的过程。通过碳同位素组成,研究人员进一步区分被分解有机物的来源。其中,碳-13可用于判断碳源来自陆地还是海洋,碳-14则帮助识别微生物更偏好古老永久冻土有机碳,还是来自藻类残骸等较新的海洋有机碳。

结果显示,沉积物中的微生物似乎更倾向于利用新鲜海洋碳,而不是永久冻土中年代更久远的有机碳。这意味着,由陆地进入海洋的永久冻土有机碳对大气温室气体的贡献,可能低于此前预期。不过研究人员也表示,部分永久冻土有机碳可能在到达海底前已经发生分解,仍需进一步研究。

研究团队认为,这一发现为评估永久冻土融化对全球气候的影响提供了更精确的数据基础。未来,相关复杂过程还将在计划于2027年启动的国际“北极脉动”项目中继续研究,重点关注快速环境变化如何影响北极生态系统及沿海海域的生物地球化学过程。

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