青岛
近日，厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室、海洋与地球学院杨进宇团队在南海和西北太平洋跨海盆尺度硝酸盐同位素研究方面取得了新进展。研究成果以“Comparison of nitrate isotopes between the South China Sea and western North Pacific Ocean: Insights into biogeochemical signals and water exchange ”为题发表在Journal of Geophysical Research: Oceans上。该研究利用硝酸盐稳定同位素工具揭示了南海和西北太平洋全水柱内的多种生物地球化学过程，并指明太平洋海盆尺度上硝酸盐同位素信号的演变，为理解区域及全球的氮生物地球化学循环过程具有重要意义。
研究背景
边缘海氮循环作为全球海洋生物地球化学和地球气候系统的一个重要组成部分，其过程十分复杂且多样。作为一个典型的边缘海系统，南海通过大气沉降和河流输入接收了大量人类来源的氮素；另一方面，南海与西北太平洋通过吕宋海峡相连通，两个海盆间的水体交换对南海内部的营养物质分布、收支和循环产生了很大影响。水体中的硝酸盐同位素是记录以上人类活动与水体交换的天然示踪剂，其信号最终埋藏进入沉积物，因此对重建过去区域乃至全球尺度的硝酸盐储库变化具有重要意义。
研究结果
该研究基于从南海海盆到西北太平洋的观测数据，成功构建了首个该研究区域跨海盆尺度的硝酸盐氮氧同位素数据集，并通过以上数据集阐明了南海和西北太平洋的生物地球化学过程与水体交换过程。
图 1 采样站位（a）；温度-盐度图（b）；研究区域洋流示意图（c）。
图 2 研究站位从西北太平洋（0 km）到南海海盆的硝酸盐氮氧同位素（a, b）、 N* 值（c）以及氮氧同位素差值（d）。
研究主要发现如下：（1）揭示了南海真光层内硝酸盐同位素组成的分布主要受控于浮游植物对硝酸盐的部分吸收和硝化作用；（2）发现南海和西北太平洋的次表层和温跃层水体中累积了大量由大气沉降和生物固氮引入的外源氮信号（轻的硝酸盐同位素和高的N*），但这些外源氮信号的累积对西北太平洋硝酸盐特征的影响较大；（3）阐明了太平洋海盆尺度的环流情况对塑造西北太平洋中、深层水硝酸盐特征有重要影响，并揭示了吕宋海峡的“三明治”式环流结构是导致西北太平洋和南海中、深层水的硝酸盐特征差异的重要因素。
图 3 中层水硝酸盐氮（a、c）氧（b、d）同位素对盐度图。西北太平洋中上层水为浅蓝色，南海中上层水为浅橘黄色。其它相关水团在图中标注，三角形表示平均值。其中a、b图用于讨论西北太平洋水体交换，c、d图用于讨论南海水团。
图 4 西北太平洋及南海硝酸盐同位素及浓度分布（左图）以及相关生物地球化学控制过程（右图）
研究团队及资助
论文的第一作者和通讯作者为厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室氮循环研究组的杨进宇助理教授，共同作者包括厦门大学博士生汤锦铭、硕士生康思静，汕头大学颜秀丽博士以及海南大学徐敏博士、杜川军博士。该研究由杨进宇助理教授、戴民汉教授、高树基教授共同发起，受到中国科学院战略性先导科技专项（B类）（XDB42000000）、国家自然科学基金委（41890804, 41721005, 92058204）、中央高校基本科研专项资金（20720190092, 20720212005）和南海海洋资源利用国家重点实验室开放课题资金（MRUKF2021018）的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1029/2021JC018304
本文来源：厦门大学
