【中国科学报】中科院广州地球化学研究所利用珊瑚揭示南海北部海水pH千年演变

  

  

   

  南海北部珊瑚。 刘熙摄 

  本报讯(记者朱汉斌 通讯员邓土连)中科院广州地球化学研究所稳定同位素地球化学学科组副研究员陈雪霏和研究员邓文峰等,在利用珊瑚重建南海北部海水pH演变历史方面取得新进展。该成果有助于更准确地评估和认识气候环境变化及人类活动对珊瑚礁造成的影响。相关研究近日发表于《古海洋学和古气候学》。

  珊瑚硼同位素体系,即δ11B和B/Ca,是重建珊瑚钙化流体碳酸系统组成的重要地球化学替代指标。通过测定珊瑚骨骼的δ11B可以推算出珊瑚钙化流体的pHcf,并进一步将pHcf换算为外界海水的pH值。利用B/Ca以及δ11B计算得出的pHcf,还可以推算出珊瑚钙化流体中的溶解无机碳(DICcf)组成。

  研究发现珊瑚钙化流体pHcf和DICcf均有显著的个体差异,平均差分别可以达到0.07个pH单位和1444 μmol/kg。这对于重建海水pH来说,最大可以导致约0.14个pH单位的偏差。在这一认识的基础上,研究人员对采自海南岛东部的化石珊瑚进行了硼同位素体系分析,并与现代珊瑚记录进行对比,发现现代珊瑚δ11B显著偏低,较化石珊瑚平均低约1.67‰,幅度超过个体差异的程度;但珊瑚B/Ca在两者间的差别并未达到显著性水平。这说明,工业革命以来人类活动引起的环境胁迫特别是海洋酸化,已造成现代珊瑚钙化流体pHcf显著性下降,意味着珊瑚钙化能力的减弱。但考虑到钙化流体DICcf较大的个体差异,现代珊瑚和化石珊瑚之间的差异并不明显,这可能说明珊瑚内部CO2系统并未受到海洋升温和酸化的显著影响。

  研究通过拼接化石珊瑚和现代珊瑚重建记录,可以看出在工业革命以前,即从中世纪气候异常期到小冰期,海水pH基本维持相对稳定的变化,没有显著的长期升降趋势;但从小冰期转变到现代暖期时,海水pH显著下降。这一总体趋势与大气CO2含量变化基本一致,且工业革命以后海水pH下降的幅度(~0.24)与三亚的重建记录近似,均指示南海北部经历了显著的海洋酸化过程。但海南岛东部的海水pH在1980年以后有回升趋势,意味着区域海洋过程对海水pH也具有重要的调控作用。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2021PA004319 

  《中国科学报》 (2021-10-19 第4版 综合)