河流向海洋输运物质是海洋元素循环的重要组成部分。然而，以往的关注点主要是河流溶解态元素输运对海洋元素收支的影响，对绝大多数元素来说，陆源颗粒物的贡献目前尚缺乏理解和量化。华东师范大学河口海岸学国家重点实验室教授赵宁与新加坡国立大学、美国麻省理工学院等多家机构科学家合作，揭示了陆源颗粒物与海水的物质交换是全球海洋铅循环的重要环节，该发现很好解释了海水铅源-汇不平衡的缺失通量，相关论文近日在美国《国家科学院院刊》发表。
样品采集区域 受访者供图
基于深海沉积物的研究表明，全球海洋铅汇通量显著高于已知的大气沉降、海底热液和河流等铅源的总通量，表明对海洋铅来源的认识还存在缺失。前人基于钕同位素等研究，发现大陆边缘的沉积物能与海水发生物质交换，从而改变海水中一些元素的同位素组成，这一过程被称为边界交换。然而，边界交换对海洋同位素的影响是否适用于更多元素，以及边界交换是否可以显著影响海洋元素收支通量目前还很少被关注。而对于铅元素而言，颗粒态形式的河流入海通量是溶解态的数百倍。
该研究团队通过野外采样、实验室分析、数据集成与模型计算等手段，对马来半岛周围多个站位的海水同位素数据进行综合评估分析，发现海水铅同位素组成并不能用河流与海洋的混和来解释。基于模型的计算结果则发现，河流输入颗粒物与海水的铅交换可以很好地解释马来半岛周围海水的铅同位素异常。模型研究进一步表明，颗粒态-溶解态交换导致由颗粒物向海水转移的铅元素净通量，会随海水浓度升高而降低。由于人类活动的影响（如含铅汽油的使用），当今许多地区表层海水的铅浓度较高，陆源颗粒物可能会成为海水铅汇，但对人新世之前的海洋，由于海水铅浓度较低，颗粒态-溶解态交换的净效果使得陆源颗粒物成为重要的海水铅源。
边界交换对深海铅同位素的影响 受访者供图
该研究收集了全球深海自然状态下（前人新世）的铅同位素数据，发现陆源沉积物对海水铅的影响并非局限于浅海。对于西北大西洋以及孟加拉深海扇等区域，大量陆源物质被输运到深海，由于深海铅浓度很低，颗粒态-溶解态交换使得陆源物质成为深海铅的重要来源。这也意味着，通过陆源沉积物向深海的输运，河流对海洋铅的影响远超河口淡水的影响范围。研究人员进一步估算了边界交换对前人新世全球海洋铅的贡献，表明这一贡献可以填补海洋铅源-汇不平衡的缺失通量。（来源：中国科学报 张双虎 黄辛）
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2213163120
