白亞之，喬淑卿，吳斌，胡利民，王楠，范德江，楊剛，石學(xué)法

1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266100 2.自然資源部第一海洋研究所海洋沉積與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266061 3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266237

0 引言

全球約90%的沉積有機(jī)碳埋藏主要發(fā)生在河口—大陸架地區(qū)，這里是有機(jī)碳的重要“沉積匯”，對(duì)全球碳循環(huán)有重要影響[1-2]。陸架沉積有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于海洋初級(jí)生產(chǎn)力和河流帶來(lái)的土壤碳、巖石碳及植被等貢獻(xiàn)[3-4]；沉積有機(jī)碳的埋藏除了受來(lái)源的影響外，也受陸架沉積動(dòng)力環(huán)境的影響[5]。因此，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)該沉積區(qū)有機(jī)碳的分布特征與埋藏演化記錄對(duì)于更好地理解陸架—邊緣海在全球碳循環(huán)中的作用具有重要科學(xué)意義[6-7]。

低緯熱帶海區(qū)具有太陽(yáng)輻射強(qiáng)、溫度高、季風(fēng)作用強(qiáng)、徑流沖刷劇烈、風(fēng)化作用強(qiáng)等特點(diǎn)，大量的陸源有機(jī)質(zhì)可通過(guò)河流，大氣等途徑輸入近海[8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，低緯地區(qū)河流每年攜帶超過(guò)全球60%的顆粒物入海[9]。并且，穩(wěn)定的光照和營(yíng)養(yǎng)鹽輸入使熱帶河流及其鄰近的陸架初級(jí)生產(chǎn)力相對(duì)較高[10]。近百年來(lái)，一方面由于頻繁的流域人類活動(dòng)（如建壩、土地利用方式轉(zhuǎn)變等），導(dǎo)致熱帶邊緣海地區(qū)入海沉積物的通量顯著減少[11-13]；另一方面，全球變暖背景下頻發(fā)的極端天氣∕氣候事件也對(duì)近海環(huán)境造成了深刻的影響[14-15]。研究顯示，極端天氣事件導(dǎo)致的降水可比平時(shí)一般降雨量增加多達(dá)5倍以上[16]，顯著改變了沉積物入海的方式和通量[12,17]。綜上，在全球氣候變化的背景下，熱帶邊緣海接受了來(lái)自于陸地和海洋大量的有機(jī)質(zhì)輸入，這可能對(duì)低緯近海的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)演化有重要影響[8]。

當(dāng)前，泰國(guó)灣沉積有機(jī)質(zhì)的研究主要聚焦于來(lái)源、分布及其對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)[18-20]。如基于有機(jī)碳同位素的分析表明初級(jí)生產(chǎn)力是泰國(guó)灣現(xiàn)代沉積有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源[18]，且泰國(guó)灣近岸區(qū)具有較高的沉積速率（~1.1 cm∕a），可促進(jìn)近海有機(jī)碳的埋藏[21]；此外，該區(qū)流域人類活動(dòng)（如大壩的建設(shè)）也影響著近海沉積物的輸入和生態(tài)環(huán)境[22]。由于水深較淺，有限的水體交換能力使泰國(guó)灣的環(huán)境易受到人為活動(dòng)的影響[23]。20 世紀(jì)60 年代以來(lái)，隨著周邊人口和環(huán)境的壓力日益增大，泰國(guó)灣的生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了較大的變化，富營(yíng)養(yǎng)化和污染日益嚴(yán)重[24-25]。近年來(lái)由于過(guò)度森林砍伐、土地利用方式的轉(zhuǎn)變、大壩的建設(shè)以及季風(fēng)氣候的波動(dòng)對(duì)該區(qū)的物質(zhì)來(lái)源和沉積環(huán)境都造成了直接的影響[26]。已有研究表明，在全球變暖背景下，泰國(guó)灣有機(jī)碳的輸送、擴(kuò)散和埋藏與季風(fēng)氣候控制下的降水密切相關(guān)，這可能是影響該區(qū)有機(jī)碳“源—匯”過(guò)程的重要因素[8,21,27]。綜上可知，前人有關(guān)該區(qū)沉積有機(jī)質(zhì)的研究多集中于現(xiàn)代有機(jī)碳的源匯格局等方面，而從較長(zhǎng)時(shí)間序列（如近百年）探討全球變暖背景下海洋沉積有機(jī)質(zhì)的埋藏變化及其對(duì)氣候環(huán)境變化的沉積響應(yīng)等方面還鮮有報(bào)道。

據(jù)此，本文基于泰國(guó)灣東北部現(xiàn)代泥質(zhì)沉積中心采集的箱式柱樣，探討了近百年來(lái)沉積有機(jī)碳的地球化學(xué)特征、沉積記錄及其環(huán)境響應(yīng)，這對(duì)于認(rèn)識(shí)近百年?yáng)|南亞熱帶近海沉積物中有機(jī)質(zhì)的輸入來(lái)源、埋藏記錄及其影響因素等方面具有重要的意義，也可為評(píng)價(jià)人類活動(dòng)對(duì)低緯近海生態(tài)環(huán)境的影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

泰國(guó)灣位于巽他陸架北部，是低緯度熱帶典型的半封閉陸架海，平均水深約45 m，主要可分為內(nèi)灣和外灣兩部分（圖1）。受季風(fēng)的顯著影響，泰國(guó)灣夏季盛行西南季風(fēng)，環(huán)流基本呈順時(shí)針?lè)较颍鉃硸|北部和蘇梅島附近呈逆時(shí)針?lè)较?；冬季盛行東北季風(fēng)，北部環(huán)流轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏁r(shí)針?lè)较?。泰?guó)灣周邊河流每年攜帶大約6.32 Mt 泥沙入海，其中泥沙載荷最高的為北部的湄南河[26]。泰國(guó)灣現(xiàn)代沉積物主要受北部河流的輸入，東西兩側(cè)山地的風(fēng)化侵蝕貢獻(xiàn)以及外海物質(zhì)的輸入[18,29]。其中，細(xì)顆粒沉積物主要堆積在內(nèi)灣河口，外灣中部區(qū)域[19,29]，受沉積動(dòng)力條件的控制，在外灣東北部以及蘇梅島附近區(qū)域?yàn)樵搮^(qū)的現(xiàn)代泥質(zhì)沉積中心[28,30]。研究表明，泰國(guó)灣靠近海岸一帶具有較高的沉積速率和物質(zhì)累積通量（圖1b），一般都在0.4 cm∕a 或300 mg∕cm2∕a 以上，尤其在湄南河口沉積速率可達(dá)0.78 cm∕a[26]或1.0 cm∕a[20]。此外，泰國(guó)灣是東南亞典型的半封閉海，熱帶氣旋的影響尤為頻繁。據(jù)中國(guó)氣象網(wǎng)臺(tái)風(fēng)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，1950—2010 年影響泰國(guó)內(nèi)陸和泰國(guó)灣的臺(tái)風(fēng)頻次共50 次，并呈逐漸減少趨勢(shì)。圖1a 展示了影響泰國(guó)灣的部分臺(tái)風(fēng)路徑。Williamset al.[31]在泰國(guó)灣西海岸發(fā)現(xiàn)了受熱帶氣旋影響的異常砂層沉積，表明在全球氣候變暖背景下，強(qiáng)熱帶氣旋對(duì)于近海陸海之間物質(zhì)的交換及沉積記錄響應(yīng)等方面具有重要的影響。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

本研究的沉積短柱T43于2011年在泰國(guó)灣東北部利用箱式取樣器采集獲得，該站位于海區(qū)東北部的細(xì)粒沉積中心，水深61 m（圖1a）。沉積柱采集后帶回實(shí)驗(yàn)室用不銹鋼刀以1 cm 間隔進(jìn)行分樣，樣品用鋁箔包好置于冰柜-20 ℃保存直至分析。

圖1 泰國(guó)灣現(xiàn)代沉積環(huán)境、研究站位（a）以及現(xiàn)代區(qū)域沉積通量分布（b）紅色六角星為取樣站位，粉色實(shí)線為水深，橘色單箭頭虛線為夏季環(huán)流，藍(lán)色單箭頭實(shí)線為冬季環(huán)流，淺灰色為細(xì)顆粒沉積中心，據(jù)文獻(xiàn)[26,28]修改。黑色箭頭為1950年到2010年影響泰國(guó)灣的部分熱帶氣旋路徑，據(jù)中國(guó)氣象網(wǎng)臺(tái)風(fēng)網(wǎng)重繪Fig.1 Modern sedimentary environment and sampling station in the Gulf of Thailand (GOT)The red hexagonal star represents the research station. The pink line is water depth, orange and blue lines are the circumfluence of the GOT in summer and winter,and the light-colored semi-transparent area is the fine sediment deposition centers (modified from references[26,28]).The black arrow is the path of tropical cyclones affecting the GOT from the 1950s to 2010s.(modified from http:∕∕typhoon.nmc.cn∕web.html)

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 有機(jī)碳、氮含量測(cè)試

沉積物有機(jī)碳氮的分析按文獻(xiàn)[32]在自然資源部海洋地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。樣品冷凍干燥后磨至200目，稱取1 g左右的沉積物置于50 mL離心管中，滴加1 mol∕L的鹽酸直至樣品不冒泡為止，反應(yīng)12 h 后用Milli-Q 純水清洗至中性。然后60 ℃烘干，干燥器中平衡至恒重。稱取10~20 mg 原始樣品用錫舟包裹好在元素分析儀（德國(guó)Vario EL Ⅲ元素分析儀）上測(cè)得總碳和總氮（TC、TN）的百分含量；稱取10~20 mg去除碳酸鹽后的樣品上元素分析儀測(cè)得碳的百分含量，然后由酸洗前與酸洗后重量之差校正計(jì)算可得原始樣品中有機(jī)碳（TOC）的百分含量。

2.2.2 穩(wěn)定碳同位素測(cè)試

稱取4~6 mg去除碳酸鹽后的樣品用錫舟包好置于穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀上進(jìn)行測(cè)試（質(zhì)譜儀型號(hào)：Thermo Fisher 253 plus，元素分析儀型號(hào)：Thermo Fisher EA-Isolink）。其中，反應(yīng)管燃燒溫度：960 ℃，色譜柱溫度：70 ℃，載氣流速：180 mL∕min，參考?xì)饬魉伲?0 mL∕min，氧氣流速：175 mL∕min。δ13C值以PDB（Pee Dee Belemnite）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為參考標(biāo)準(zhǔn)，δ13C值按照以下公式計(jì)算獲得：

式中：R（13C∕12CVPDB）為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的碳同位素比值，分析精度為≦0.3‰。

2.2.3 粒度測(cè)試

采用激光粒度分析方法，取0.2 g 樣品置于離心管中，加入15 mL 濃度為15%的H2O2靜置12 h（去除有機(jī)質(zhì)），再加入5 mL濃度為10%的稀鹽酸靜置12 h（去除碳酸鈣），清洗多余的鹽酸3~4 次至pH=7。處理后的樣品在英國(guó)Malvern 3000 型號(hào)激光粒度儀上測(cè)試，測(cè)量范圍在0.02~2 000 μm，粒級(jí)分辨率為0.01φ。粒度參數(shù)采用矩法進(jìn)行計(jì)算，沉積物分類和命名采用謝帕德分類命名法。

2.2.4210Pb測(cè)試

沉積柱210Pb測(cè)年分析在華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。分析儀器采用EG&G Ortec 公司生產(chǎn)超低本底高純鍺（HPGe）γ能譜儀分析系統(tǒng)（Canberra Be3830）。方法檢測(cè)了沉積物樣品中210Pb、226Ra 和137Cs 的放射性。該儀器采用多層屏蔽（超低本底，777 鉛屏蔽），在高能量（1 332 keV）下有良好的分辨率（1.8 keV）。每個(gè)樣品的計(jì)數(shù)時(shí)間從12 到24 小時(shí)不等。沉積物中過(guò)量210Pb 活性通過(guò)210Pb總活性減去226Ra得到。

2.2.5 沉積通量和有機(jī)碳埋藏通量

根據(jù)以下公式計(jì)算[33-34]：

FS=ρdry·S（3）

FO=ρdry·S·CO（4）

式中：ρdry為單位體積沉積物內(nèi)干燥沉積物的質(zhì)量（kg∕m）；ρp為沉積物顆粒的密度（2.6×103kg∕m3）；ρw為孔隙水密度（1.0×103kg∕m3）；θ為含水率；Fs為沉積質(zhì)量埋藏速率；FO為有機(jī)碳埋藏通量（g∕（m2·a））；S為沉積速率（m∕a）；CO為有機(jī)碳的含量（g∕kg）

3 結(jié)果

3.1 沉積序列與年代地層

總體而言，除0~5 cm 呈現(xiàn)出生物混合作用特征外，T43 柱樣的總210Pb 活度（210Pbtot）和過(guò)剩210Pb（210Pbex）活度兩者的垂向變化趨勢(shì)基本相同，即隨深度的增加，數(shù)值呈指數(shù)衰減（圖2）。本文依據(jù)常量初始濃度（constant initial concentration，簡(jiǎn)稱CIC）模式，得到柱樣的平均沉積速率約為0.54 cm∕a。不同層位210Pbex活度對(duì)數(shù)與深度之間具有較好的相關(guān)性（R2=0.91，N=15），反映了相對(duì)穩(wěn)定的現(xiàn)代沉積環(huán)境。基于210Pbex獲得的表觀沉積速率可獲得研究區(qū)近百年的連續(xù)沉積序列。

圖2 T43 沉積柱210Pb 測(cè)年的垂向分布Fig.2 The210Pb vertical distribution of the T43 core

3.2 粒度

沉積柱T43位于細(xì)顆粒的現(xiàn)代沉積中心[30]，粒度相對(duì)偏細(xì)。如圖3a 所示，沉積物主要為粉砂和砂質(zhì)粉砂。粉砂組分含量較高，約74%~85%，平均值為79%，砂和黏土組分含量變化范圍分別為8%~18%和5%~11%，平均值為13%和8%。細(xì)粒沉積物含量（黏土+粉砂）平均值為87%。平均粒徑（Md）在5.60~6.14 μm 范圍內(nèi)變化，平均值為5.83 μm（圖3b）。垂向上，柱樣不同粒徑組分隨深度基本保持不變，整體上反映了相對(duì)穩(wěn)定的沉積環(huán)境（圖3a）。

3.3 有機(jī)碳、氮及穩(wěn)定碳同位素

TOC 的含量介于1.88%~2.31%，平均值為（2.02±0.10）%；TN含量變化范圍在0.27%~0.36%，平均值為（0.31±0.02）%，波動(dòng)相對(duì)較大（圖3c，d）；TOC、TN從下到上呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。TOC∕TN 的變化范圍為6.03~7.64，平均值為6.53±0.31（圖3e）；δ13C 的變化范圍在-23.40‰~-21.35‰，平均值為（-21.82±0.44）‰（圖3f）。根據(jù)δ13C垂向上的顯著變化，可大體將該區(qū)有機(jī)質(zhì)的沉積記錄分為兩個(gè)階段：1）1980年之前，TOC含量介于1.88%~2.06%，平均值為（1.97±0.05）%；TN含量范圍在0.27%~0.32%，平均值為（0.30±0.01）%；δ13C 值變化范圍為-22.6‰~21.4‰，其中在24~25 cm的層位有一極值（-22.3‰）；TOC∕TN 值介于6.1~7.1，δ13C和TOC∕TN的變化范圍較小。2）1980年之后，TOC含量介于2.01%~2.31%，平均值為（2.12±0.08）%；TN含量介于0.30%~0.36%，平均值為（0.33±0.01）%；δ13C顯著偏負(fù)，變化范圍介于-23.4‰~-21.6‰。

圖3 T43 沉積柱的粒度組成（a）、平均粒徑（b）、總氮（TN）（c）、總有機(jī)碳（TOC）（d）、碳氮比（TOC∕TN）（e）和δ13C（f）的垂向分布Fig.3 The vertical distribution of particle size composition (a), mean Grain size (b), total nitrogen (TN) (c), total organic carbon(TOC) (d), carbon to nitrogen ratio (TOC∕TN) (e), and organic carbon isotopic composition (δ13C) (f)

4 討論

4.1 沉積有機(jī)碳、氮的垂向變化及控制因素

T43 柱樣TOC 和TN 含量較高（TOC＞1.8%，TN：0.31±0.02%），較 周 邊 非 泥 質(zhì) 沉 積 區(qū) 高[18]（TOC＜1.0%），與泥質(zhì)區(qū)的結(jié)果相當(dāng)（TOC：~1.7%，TN：0.21%）[18]，可能是有機(jī)質(zhì)易在細(xì)顆粒沉積物中富集[35]；同時(shí)受季風(fēng)驅(qū)動(dòng)下的水動(dòng)力條件影響，陸源有機(jī)質(zhì)與細(xì)粒物質(zhì)也可被海流搬運(yùn)至該沉積中心。

垂向上，T43沉積柱TOC、TN含量從下向上表現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)，并且TOC 與TN 呈顯著正相關(guān)（圖4a），表明沉積柱樣中的有機(jī)碳和氮來(lái)源較一致。TOC和δ13C顯著負(fù)相關(guān)（圖4b），TOC隨陸源有機(jī)質(zhì)含量的增加而增加，表明有機(jī)碳來(lái)源可能是TOC 埋藏的重要控制因素之一。圖5 顯示，20 世紀(jì)80 年代之后TOC 含量增加顯著，可能跟周邊人口和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)有關(guān)，反映有機(jī)質(zhì)輸入方式和物源可能發(fā)生了改變。沉積有機(jī)質(zhì)的垂向變化，大體可分為兩個(gè)階段，第一階段（1919—1980 年）表現(xiàn)為T(mén)OC、TN 在1960年之前有較高的埋藏通量和海洋源有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)，這可能跟海洋初級(jí)生產(chǎn)力較高有關(guān)[23,37]。此外，1960—1980 年之間，泰國(guó)灣周邊流域內(nèi)土地類型的轉(zhuǎn)換（如森林轉(zhuǎn)化為耕地）導(dǎo)致大量的土壤有機(jī)質(zhì)及上覆植被碎屑等物質(zhì)向海排放[23,26]。研究表明，農(nóng)業(yè)土壤中的TOC 含量一般高于森林土壤中TOC 的含量[38]。第二階段（1980—2010 年），這個(gè)階段TOC 含量增加，δ13C 明顯偏負(fù)；這可能跟該時(shí)期降雨量增加有關(guān)[8,26]。研究顯示，降雨量的增加會(huì)提升流域植被與土壤碳的入海通量，增加沉積物中有機(jī)碳的輸入[8]，因此近些年增強(qiáng)的降雨可能導(dǎo)致陸源物質(zhì)的輸入加強(qiáng)，是影響TOC變化的重要因素之一。

圖4 沉積柱中TOC 與TN∕δ13C 的相關(guān)關(guān)系Fig.4 The correlation between TN∕δ13C and TOC

4.2 沉積有機(jī)碳的來(lái)源解析

總體來(lái)看，T43 柱樣樣品中的C∕N 比值偏小（均值為6.53），指示有機(jī)質(zhì)來(lái)源以海源為主[18]。陸源土壤有機(jī)質(zhì)、無(wú)機(jī)氮吸附以及微生物作用對(duì)近?！懠艹练e物中較低的C∕N 值也有貢獻(xiàn)[39-40]。近年來(lái)泰國(guó)北部大面積森林轉(zhuǎn)換為農(nóng)田，土壤中的無(wú)機(jī)氮含量增加，這一部分氮會(huì)隨著降雨沖刷經(jīng)過(guò)河流搬運(yùn)進(jìn)入海洋[41]。通過(guò)無(wú)機(jī)氮截距校正方法[42]，得到該區(qū)校正后的TOC∕TON 范圍大致介于7.3~9.5，反映沉積有機(jī)質(zhì)為混合來(lái)源，這與δ13C值的來(lái)源指示一致。研究表明，海洋水生藻類C∕N 一般低于7[43]，δ13C 一般在-19‰~-22‰之間，平均值為-20‰[44]；陸源植物有機(jī)質(zhì)的C∕N 值一般在15 以上，δ13C 值約為-27‰[45]。基于δ13C在中低緯海區(qū)的端元特征，發(fā)現(xiàn)東南亞沿岸紅樹(shù)林δ13C=（-26.59±0.39）‰對(duì)該區(qū)有機(jī)質(zhì)的埋藏有一定影響[46]。熱帶近海地區(qū)強(qiáng)降雨引發(fā)的土壤侵蝕以及巖石風(fēng)化也是近海沉積有機(jī)質(zhì)的重要來(lái)源[8,16,47]。依據(jù)前人報(bào)道，泰國(guó)灣陸地高等植物的δ13C 范圍介于-31‰~-26‰，平均值為-29‰[38,48]；土壤中δ13C 介于-27.9‰~-26.2‰[38]。海洋浮游生物的δ13C 值介于-19‰~-25‰[49-50]。據(jù)此，本文選用-27‰和-20‰分別做陸源和海源有機(jī)質(zhì)的δ13C端元值，應(yīng)用二端元法進(jìn)行有機(jī)質(zhì)來(lái)源的初步估算，得到陸源有機(jī)碳貢獻(xiàn)為19%~48%，平均值為（26±6）%；海源有機(jī)碳貢獻(xiàn)為51%~81%，平均值為（74±6）%?？傮w而言，沉積柱中有機(jī)質(zhì)組成為混合來(lái)源，并以海洋來(lái)源占優(yōu)勢(shì)，這與前人的報(bào)道相一致[18]。

4.3 百年來(lái)有機(jī)碳的埋藏記錄變化及其環(huán)境響應(yīng)

4.3.1 不同來(lái)源有機(jī)碳的埋藏記錄及影響因素

基于CIC 模式和CRS 模式分別計(jì)算了T43 柱中各層位的沉積通量（圖5b），本站表層沉積物中沉積通量為187 mg∕（cm2·a），與前人的研究結(jié)果相比較高（64 mg∕（cm2·a））[26]，平均沉積通量（232 mg∕（cm2·a））與內(nèi)灣相比較低（460 mg∕（cm2·a））[20]。進(jìn)一步對(duì)沉積柱狀樣百年來(lái)的有機(jī)碳埋藏通量進(jìn)行估算，得到有機(jī)碳埋藏通量為4.0~5.2 mg∕（cm2·a），平均值為4.7±0.4 mg∕（cm2·a）。

垂向上，CIC模式與CRS模式計(jì)算的沉積通量以及相對(duì)變化趨勢(shì)總體較為一致，但1970—1980 年以及2010 年期間沉積通量（CRS 模式）顯著增大，可能與這期間較高的降雨量有關(guān)（圖5f）。沉積通量和有機(jī)碳埋藏通量在1960 年之前的變化相對(duì)較小，之后總體表現(xiàn)為降低的趨勢(shì)（除部分波動(dòng)層位外）（圖5b，c），這可能與20世紀(jì)60年代以來(lái)沉積物入海通量的變化有關(guān)。研究表明，1960 年以來(lái)泰國(guó)灣周邊流域大壩建設(shè)逐年增加，阻止了大量的泥沙入海[27]，湄南河上游1965 年和1972 年分別建設(shè)了兩座大壩，導(dǎo)致湄南河的入海通量逐年減少[51]；此外，一些沿海地區(qū)砂礦的開(kāi)采和人工設(shè)施的建設(shè)（如防風(fēng)堤）也影響了沿岸沉積物向海輸送[22,51]（圖5a）。然而，1980年之后陸源有機(jī)碳的貢獻(xiàn)又表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)（圖5d），這可能反映了這期間陸源有機(jī)碳的來(lái)源或輸入方式發(fā)生變化。研究指出，近幾十年來(lái)泰國(guó)本土降雨量增加導(dǎo)致徑流沖刷攜帶的土壤以及植被等高含量陸源碳的輸入增加[52]。另一方面，由于人類活動(dòng)的強(qiáng)烈擾動(dòng)（如大壩建設(shè)、沿岸養(yǎng)蝦池和旅游業(yè)的發(fā)展等），使近海紅樹(shù)林不斷退化[22]。研究表明，紅樹(shù)林不僅是近岸沉積物中有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源[53]，也是陸源物質(zhì)的攔截者[54]，隨著紅樹(shù)林不斷退化，沿岸侵蝕作用不斷加劇，并且泰國(guó)灣東岸的海岸侵蝕比西岸更嚴(yán)重[22]，這也可能是研究區(qū)陸源有機(jī)質(zhì)輸入增強(qiáng)的重要影響因素。

4.3.2 氣候環(huán)境變化的階段性沉積響應(yīng)

本文系統(tǒng)搜集了近百年來(lái)泰國(guó)灣地區(qū)的氣溫、降雨量及發(fā)生的臺(tái)風(fēng)頻次和厄爾尼諾—南方濤動(dòng)（El Nino-Southern Oscillation,ENSO）等區(qū)域氣候變化的歷史資料（圖5e~h）。研究表明，受多種因素影響，海溫和拉尼娜現(xiàn)象與熱帶氣旋呈正相關(guān)關(guān)系，而太陽(yáng)黑子和厄爾尼諾現(xiàn)象與熱帶氣旋呈反相關(guān)[55-57]。通過(guò)綜合對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在1980年之后，隨著區(qū)域氣候模態(tài)（如ENSO和熱帶氣旋）的轉(zhuǎn)變，該區(qū)的氣溫和降水量總體呈現(xiàn)升高的特征，同期的δ13C 則較為虧損（圖3g），指示這期間的陸源有機(jī)碳貢獻(xiàn)顯著升高（圖5d）。泰國(guó)灣尖竹汶海岸粒度數(shù)據(jù)表明，夏季風(fēng)近百年來(lái)逐漸增強(qiáng)[58]。除了氣候的長(zhǎng)期變化，近年來(lái)也發(fā)生了一些異常的氣候現(xiàn)象，如2011年泰國(guó)洪水，與以往洪水的原因不同，此次洪水是由于拉尼娜現(xiàn)象增強(qiáng)了季風(fēng)前的強(qiáng)降雨，再加上泰國(guó)灣海平面上升的綜合影響所導(dǎo)致[59]。研究表明，無(wú)論氣候的長(zhǎng)期變化還是極端異常事件，熱帶氣旋—強(qiáng)降雨可引起較強(qiáng)的地表徑流沖刷作用并導(dǎo)致物質(zhì)入海通量發(fā)生顯著變化[33,60-61]，這對(duì)于近海沉積源匯過(guò)程有直接的影響[16,62]。例如，研究發(fā)現(xiàn)，熱帶氣旋可引起濕地、河口和近海地區(qū)之間沉積物和顆粒有機(jī)碳的交換，并導(dǎo)致有機(jī)碳含量、類型和年齡的改變[63-65]。

如前所述，盡管自20世紀(jì)60年代以來(lái)，由于流域建壩等因素，引起該區(qū)河流搬運(yùn)泥沙的入海通量和陸架沉積物埋藏量同步性降低[27]（圖5b，c）；不過(guò)，由于受到區(qū)域氣候模態(tài)的轉(zhuǎn)變（如厄爾尼諾增強(qiáng)），臺(tái)風(fēng)頻次和強(qiáng)度也發(fā)生變化[55]，造成近些年來(lái)（1980s~）泰國(guó)灣周邊的氣溫和降雨量不斷升高，地表徑流對(duì)周邊陸地植被和土壤的沖刷作用不斷加強(qiáng)[26,64]，這可能導(dǎo)致更多比例的陸源有機(jī)質(zhì)的輸入和埋藏。另一方面，研究也表明，受海平面上升影響，近二三十年以來(lái)，東南亞近海地區(qū)的海岸侵蝕日益嚴(yán)重[65]，也可能造成了較多的陸源有機(jī)質(zhì)的向海搬運(yùn)和沉積埋藏。由此可見(jiàn)，近幾十年來(lái)，由于流域過(guò)程和區(qū)域氣候環(huán)境變化的不同驅(qū)動(dòng)，熱帶近海地區(qū)沉積物和有機(jī)碳的通量、輸入方式等發(fā)生了顯著的改變，并在陸架沉積中心地區(qū)產(chǎn)生了階段性的記錄響應(yīng)。綜上，在全球變化背景下，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)熱帶近海地區(qū)有機(jī)質(zhì)的來(lái)源、輸入及其沉積響應(yīng)對(duì)全面理解該區(qū)的陸海相互作用過(guò)程及其環(huán)境效應(yīng)等方面具有重要意義。

5 結(jié)論

泰國(guó)灣陸架泥質(zhì)沉積中心T43 柱樣TOC 的含量范圍為1.88%~2.31%，整體表現(xiàn)為向頂部逐漸增加的趨勢(shì)；該區(qū)有機(jī)碳的δ13C 的范圍介于-23.40‰ ~-21.35‰，指示主要為海陸混合源貢獻(xiàn)。自1960s 以后，研究區(qū)沉積通量和有機(jī)碳埋藏通量整體表現(xiàn)為減小的趨勢(shì)，可能與周邊流域大壩的建設(shè)導(dǎo)致的河流輸沙量的減少有關(guān)；另一方面，近三十年以來(lái)，泰國(guó)灣陸架陸源沉積有機(jī)碳的貢獻(xiàn)則明顯升高（從1980 年的23%升至2010年的48%），這可能與近年來(lái)熱帶氣旋造成的降雨增強(qiáng)和海岸侵蝕作用加劇有關(guān)。通過(guò)高分辨率的有機(jī)碳埋藏記錄重建，發(fā)現(xiàn)受流域過(guò)程和區(qū)域氣候變化的特征性驅(qū)動(dòng)，該區(qū)近海沉積有機(jī)碳的通量、來(lái)源和輸入方式等會(huì)發(fā)生改變，并可在陸架形成階段性的沉積記錄響應(yīng)，值得進(jìn)一步深入研究。致謝 現(xiàn)場(chǎng)采樣工作由泰國(guó)普吉海洋生物中心、泰國(guó)海洋與海岸資源研究中心的工作人員以及自然資源部第一海洋研究所劉升發(fā)、曹鵬、姚政權(quán)、李傳順、王昆山等協(xié)助完成，在此表示感謝。感謝自然資源部海洋地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李貞在沉積物粒度分析方面給予的幫助!