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沉积物甲烷厌氧氧化—从珠江河口至南海

吴自军  
【摘要】: 甲烷厌氧氧化作用(AOM)有效阻止海洋沉积物产生的甲烷扩散进入沉积物一水界面,一方面可以调控全球甲烷的收支平衡及缓解因大气甲烷引起的温室效应;另一方面,由于AOM过程中硫酸盐与甲烷共消耗,产生无机碳和挥发性硫,故也对海洋系统碳及硫的生物地球化学循环产生重要的影响。 本文以珠江河口淇澳岛—桂山岛—南海沉积物为研究对象,通过分析沉积物有机质、间隙水甲烷和硫酸盐浓度、pH值和∑CO_2、以及甲烷和∑CO_2的碳同位素组成等在垂直剖面上的变化,证实了沉积物AOM的发生。AOM对间隙水硫酸盐的消耗和∑CO_2产生有重要的贡献作用,运用PROFILE模型计算出QA11-2、QA12-9、QA12-14和GS四个站位AOM过程消耗的硫酸盐占间隙水总硫酸损耗的比例为9.0%、84%、45.5%和92%,而产生的∑CO_2分别占间隙水总无机碳的4.7%、72.4%、29.45%和85.2%。 不同站位沉积物硫酸盐—甲烷界面(SMI)分布深浅存在较大差异,从河口到深海,沉积物SMI埋藏深度逐渐变深。另外,利用放射性~(35)SO_4~(2-)对沉积物硫酸盐还原速率分布及其对温度的变化响应研究表明,有机质含量和温度控制着硫酸盐还原速率的变化。沉积物硫酸盐还原作用理想温度范围为27—39℃,其最大速率值对应的温度为36℃,表明沉积物主要生存有嗜温硫酸盐还原菌,该微生物对环境具有一定的适应性。


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