杭州湾沉积物中硫酸盐—甲烷转换带内的碳循环

更新时间:2023-05-28

【摘要】杭州湾海底沉积物中蕴藏着大量的浅层生物气,作为温室气体CH4的重要载体,研究其甲烷厌氧氧化（AOM）及相关碳循环过程,对正确评估浅层生物气的生态环境效应具有重要的科学意义。通过对YS6孔柱状沉积物孔隙水、顶空气等地球化学参数的测试分析,基于质量平衡和碳同位素质量平衡原理,利用"箱式模型"定量研究了硫酸盐—甲烷转换带（SMTZ）内的碳循环过程。结果表明:SMTZ位于海底约6～8 mbsf沉积层,其内部碳循环过程除了包含有机质的硫酸盐还原（OSR）、AOM和碳酸盐沉淀（CP）反应外,还隐藏存在"AOM生成的溶解无机碳（DIC）"产甲烷反应（CR）,反应速率分别为9.14、7.42、4.36、2.72 mmol·m-2·a-1,而有机质降解产甲烷反应（ME）未发生。各反应对SMTZ内孔隙水DIC的补充贡献率为OSR>AOM>ME,而对DIC的消耗贡献率CP>CR。深部含甲烷沉积层向上扩散而来的CH4并不是驱动SMTZ内部SO42-还原的唯一电子供体,CR和OSR反应亦是导致进入SMTZ内硫酸盐扩散通量大于甲烷的重要因素,且SMTZ下边缘沉积层出现明显的13CH4亏损亦与CR反应有关。本研究认为,定量评估海底沉积物中AOM作用的相对强弱时,SMTZ内可能存在的"隐藏的"产甲烷作用（如CR、ME等）不能忽视。

【关键词】 甲烷厌氧氧化 硫酸盐—甲烷转换带内碳循环 “隐藏的”产甲烷作用 箱式模型 杭州湾

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