中国边缘海沉积物氮同位素时空变化与控制因子

沉积物氮含量与同位素时空分布为了解氮循环- - 控制碳循环的关键元素循环-的基础。本计划拟分离总氮为有机氮与无机氮，分析其浓度与同位素在中国邻近海区表层沉积物(大空间水平)以及南海、冲绳海槽与日本海长岩芯(随时间变化) 中之分布，揭示近中国海环境的沉积物有机、无机氮来源及影响因素。此研究课题概念直接，提供同时间面地理分布基础数据，以探明全球海洋有效氮储存量的可能变化，以及控制固氮与反硝化的相对强度变化的因子(区域水体交换、海水面升降与气候态)，以同位素指标降低有机物氮同位素反演储库变化量的不确定性，产出之无机氮同位素数据并可能运用于追踪颗粒物质之来源与说明区域流场变化，具有重要的科学和现实意义。

本项目针对中国边缘海沉积物氮含量及同位素的时空分布及其控制机理这一基础科学问题，以冲绳海槽、南海东南部沉积物岩心为主体，阿拉伯海东南部岩心为对比，将沉积物总氮分离为有机氮与无机氮，进行了深入研究，揭示了：1）粘土矿物是沉积物无机氮的携带者，其含量变化与海平面升降相关。2）冲绳海槽沉积物中河流输入的陆源无机氮占总氮的37-51%，南海东南部则为20-30%，阿拉伯海<5%，表明了不同区域无机氮的贡献变异较大。3）冲绳海槽大量无机氮及化石碳/黑碳的输入，使得传统沉积物C/N 比值的在物源揭示方面的应用需要被重新评估，并提出用LOC/ON vs. δ13CLOC替代δ13CTOC vs. C/N 用于物源追踪。4）在时间分布上冲绳海槽沉积物无机氮同位素的变异与亚洲石笋记录相一致，反映了无机氮同位素变异受控于降雨等气候因素。5）扣除无机氮影响后，在冲绳海槽沉积物有机氮同位素与全球其他海区记录的北太平洋中层水硝态氮同位素信号变异一致，而在阿拉伯海则与真光层底部硝态氮信号一致。本项目的研究成果首次揭示了中国边缘海高河流输入区域无机氮输入的重要贡献，并初步探索了其控制因子，制定了新的指标。