在海洋沉积物中,硫和铁的早期成岩循环不仅对控制地表氧化还原条件起重要作用,同时也深刻地影响碳、磷和一系列微量元素的生物地球化学循环。本研究以东海沉积物为研究对象,利用薄膜梯度扩散技术(DGT)对东海内陆架和中陆架8个站点的柱状沉积物孔隙水硫化物、铁和磷进行原位高分辨测定,并利用化学提取法对固相硫和铁形态进行了定量分析。结果表明,东海沉积物孔隙水硫化物在垂直分布和水平分布上都表现出明显的非均一性(图1)。上述特征主要是由于东海动态的沉积环境、活性有机质和活性铁含量空间不均一性等因素导致。孔隙水中硫化物和铁的高分辨空间分布特征(图2)表明了硫酸盐还原和铁异化还原可在特定深度内共存。较低的溶解硫化物含量和较高的铁含量(图2)揭示了东海沉积物中有机质厌氧矿化的主要路径为铁异化还原而非硫酸盐还原。由于受长江输入的影响,东海沉积物丰富的活性铁含量、动态的沉积环境有利于铁异化还原,但却大大地抑制硫酸盐还原和硫化物的积累,使得东海沉积物中的硫循环很大程度上表现为隐形循环。该研究对认识受大型河流影响的陆架海沉积物中硫和铁成岩循环具有重要意义。

图1 东海柱状样沉积物中溶解硫化物(8个站点)和磷(D3-1和D3-2)二维含量变化

图2 东海柱状样沉积物中溶解硫化物、铁和磷的深度剖面变化
该研究成果近期发表在国际海洋学顶尖刊物Marine Pollution Bulletin上,2017年期刊影响因子为3.241。
文章链接:http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.07.056
Citation: Wei-Wei Ma, Mao-Xu Zhu*, Gui-Peng Yang, Tie Li, 2017. In situ, high-resolution DGT measurements of dissolved sulfide, iron and phosphorus in sediments of the East China Sea: Insights into phosphorus mobilization and microbial iron reduction. Marine Pollution Bulletin 149: 366-376.