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| 中國海洋大學(xué)在冷泉沉積物硫生物地球化學(xué)研究領(lǐng)域取得新進展 |
| http://www.k7200.com 2025年9月10日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院莊光超教授課題組在冷泉沉積物硫生物地球化學(xué)領(lǐng)域取得新進展。相關(guān)研究成果以“Sulfur
Isotope Biogeochemistry Controlled by Sulfate Reduction
Activity in Cold Seep Sediments”（冷泉沉積物硫同位素地球化學(xué)行為受硫酸鹽還原過程控制）為題，發(fā)表在地學(xué)國際權(quán)威期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究通訊》），揭示了冷泉沉積物中硫同位素地球化學(xué)行為及控制因素。
在典型海洋沉積物中，受有機質(zhì)可利用性的限制，單個細胞的硫酸鹽還原速率（csSRR）較低，通常會產(chǎn)生接近熱力學(xué)平衡狀態(tài)的高硫同位素分餾（60–70‰）。而實驗室模擬實驗證實，在甲烷濃度升高的驅(qū)動下，硫酸鹽還原菌的強烈代謝活動可導(dǎo)致硫同位素分餾幅度顯著降低（20–40‰），從而形成具有顯著重硫同位素組成特征的黃鐵礦。雖已有研究基于間接證據(jù)探討甲烷通量與硫同位素組成的相關(guān)性，但迄今在現(xiàn)代自然沉積體系中仍缺乏直接證實甲烷濃度與硫同位素組成關(guān)聯(lián)性的實證證據(jù)。富甲烷冷泉沉積系統(tǒng)硫組分同位素特征及其相關(guān)分餾效應(yīng)仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)知。
本研究利用從中國南海活躍冷泉區(qū)“Site F”站位獲取的沉積物樣品，分析了不同硫形態(tài)含量和穩(wěn)定硫同位素組成，測定了硫酸鹽還原速率和甲烷厭氧氧化速率。研究發(fā)現(xiàn)硫酸鹽濃度呈現(xiàn)“S”型垂向分布模式，指示其受平流輸送主導(dǎo)的非穩(wěn)態(tài)成巖過程調(diào)控作用。表層沉積物中黃鐵礦的硫同位素偏正（δ34S達–7.3‰），表明硫酸鹽還原過程產(chǎn)生的硫同位素分餾幅度較小（計算結(jié)果為30–35‰）。進一步估算了單個細胞的硫酸鹽還原速率為18–69 fmol cell–1 d–1，結(jié)合前人研究數(shù)據(jù)證實：與常見于陸架沉積物的44.5–66.5‰硫同位素分餾相比，冷泉區(qū)活躍硫酸鹽還原作用（硫酸鹽還原速率> 1 fmol cell–1 d–1）會產(chǎn)生的較小硫同位素分餾（11.5–35‰），進一步形成δ34S值偏正的黃鐵礦（約–10‰）。上述結(jié)果對于深入理解冷泉系統(tǒng)硫同位素生物地球化學(xué)及碳硫循環(huán)耦合機制具有重要意義。
單個細胞的硫酸鹽還原速率（csSRR）、硫同位素分餾效應(yīng)（Δ34SSO4-H2S）和黃鐵礦硫同位素組成（δ34Spyrite）三者關(guān)系示意圖
中國海洋大學(xué)為該研究成果的第一完成單位，莊光超教授為論文通訊作者，文章第一作者是化學(xué)化工學(xué)院2023級博士生吳柄政，研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目、山東省泰山學(xué)者計劃、國家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費等資助。
通訊員：吳柄政
文章鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL117088
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