陶舒琴，李云海,3，唐正，葉翔，孫恒，高眾勇，李國剛

1. 自然資源部第三海洋研究所，廈門 361005

2. 福建省海洋物理與地質(zhì)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廈門 361005

3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，青島 266237

4. 自然資源部第一海洋研究所，青島 266061

5. 自然資源部海洋大氣化學(xué)與全球變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廈門 361005

6. 自然資源部北海局北海海洋工程勘察研究院，青島 266061

海洋生物通過光合作用合成有機(jī)碳并經(jīng)過一系列復(fù)雜的遷移、轉(zhuǎn)化過程最終埋藏在海洋沉積物中，這一途徑被認(rèn)為是海洋中除去和固定大氣CO2的重要渠道，即稱作生物泵，其中顆粒有機(jī)碳（POC）是整個(gè)生物泵中不同遷移碳形態(tài)中十分重要的部分。然而，絕大部分在真光層中由海洋初級(jí)生產(chǎn)者光合作用產(chǎn)生的顆粒有機(jī)質(zhì)經(jīng)過一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)化和降解過程后被分解，而僅有不到1%的初級(jí)生產(chǎn)的顆粒有機(jī)質(zhì)能落入海底沉積物中被長久地保存下來，形成長時(shí)間尺度的碳匯并實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣CO2長久封存。陸架邊緣海是重要的碳吸收和埋藏區(qū)域，長期以來都是海洋生物地球化學(xué)的研究重點(diǎn)區(qū)域[1-8]。邊緣海作為陸地和大洋之間的過渡地帶，其受到海陸相互作用的影響，海洋環(huán)境變化和POC來源較大洋更復(fù)雜多變。羅斯海–阿蒙森海區(qū)為典型的受高緯海–氣–冰系統(tǒng)耦合作用影響的邊緣海系統(tǒng)，北鄰全球最大的高營養(yǎng)鹽、低葉綠素（HNLC）的南大洋海域，南靠南極大陸冰架邊緣，具有極強(qiáng)的調(diào)控大氣CO2的潛力（50°S以南海域平均初級(jí)生產(chǎn)力達(dá)4 414 Tg C/a）[9]。羅斯海–阿蒙森海屬于西南極典型的冰架邊緣海，也是地球上對(duì)全球氣候變化響應(yīng)和反饋?zhàn)蠲舾械牡貐^(qū)之一，在過去30多年時(shí)間里西南極冰架快速消融導(dǎo)致大量的融冰水進(jìn)入鄰近海洋，伴隨著大量的陸源冰閥碎屑，對(duì)西南極近岸海洋環(huán)境產(chǎn)生了較大的影響[10]。例如，海冰融化打破了海–氣界面的海冰限制，南大洋將增加對(duì)大氣CO2的凈吸收量；海冰覆蓋面積不斷減少，開闊海域增大，光照增加、水溫上升以及陸源碎屑的增加將促進(jìn)浮游植物生長，增加了海洋上層生源POC的產(chǎn)量和碳扣押能力。南極地區(qū)無河流徑流的直接貢獻(xiàn)，其陸源物質(zhì)入海主要依靠冰川作用輸送，冰川以及海冰的融化會(huì)提升西南極邊緣海POC中陸源有機(jī)碳的貢獻(xiàn)。因此，開展南極海洋POC的來源組成時(shí)空分布特征及其控制因素的研究對(duì)于全面認(rèn)識(shí)海–氣–冰系統(tǒng)耦合作用影響下的南極邊緣海有機(jī)碳的生物地球化學(xué)循環(huán)過程具有重要意義。

在POC來源示蹤研究中，可以通過總有機(jī)質(zhì)元素組成（C/N比）、總有機(jī)質(zhì)碳同位素（δ13C、Δ14C）和來源典型性生物標(biāo)志物指標(biāo)區(qū)分邊緣海水體顆粒物和沉積物中浮游植物源、浮游動(dòng)物源、海洋古菌源、陸地植被源、土壤源、化石巖源、化石燃燒源和人類排污源等不同來源有機(jī)質(zhì)的信息[5,11-16]，這些指標(biāo)的綜合應(yīng)用為開展海洋環(huán)境中不同來源POC的運(yùn)移、埋藏行為及生態(tài)環(huán)境重建提供了有力的工具。隨著有機(jī)地球化學(xué)手段在顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)來源示蹤上的持續(xù)使用和發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)各類生物標(biāo)志物指標(biāo)和總有機(jī)質(zhì)指標(biāo)（包括元素組成和碳同位素性質(zhì)）的分布特征除了受來源控制[17-18]外，還與不同的有機(jī)質(zhì)保存機(jī)制、傳輸途經(jīng)和成巖改造有關(guān)[19-23]。在來源復(fù)雜的邊緣海顆粒有機(jī)碳來源組成區(qū)分研究中往往因?yàn)槎嗽抵睾虾徒到飧脑於鴮?dǎo)致有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)偏離原本的端元信號(hào)，影響了其應(yīng)用的準(zhǔn)確性。

有關(guān)南極周邊海域顆粒有機(jī)碳有機(jī)地球化學(xué)來源示蹤研究已有一些報(bào)道。已有研究顯示普利茲灣海水表層POC濃度的空間分布趨勢(shì)與葉綠素a（Chl-a）等初級(jí)生產(chǎn)水平指標(biāo)的空間分布趨勢(shì)一致；C/N比指標(biāo)呈現(xiàn)較大的時(shí)空變異性，變化范圍3.6～9.2，呈現(xiàn)明顯的藻類有機(jī)質(zhì)（C/N浮= 4～10）[24]和海洋微生物源有機(jī)質(zhì)（C/N微= 2.25～3.70）[25-26]共同貢獻(xiàn)的信號(hào)，這反映了普利茲灣POC的來源主要以浮游植物衍生的生源顆粒有機(jī)質(zhì)為主[27-28]。但POC的δ13C指標(biāo)變化范圍（-29.68‰～-26.30‰）卻明顯偏負(fù)于常見的海洋浮游植物源有機(jī)質(zhì)的碳同位素端元值（即δ13C浮約為 -20‰）[29-31]，且與陸地C3植物生源有機(jī)質(zhì)的δ13C端元值范圍重合（δ13C土壤約為-27‰，δ13C植物約為-29‰）[32-33]。另外，海區(qū)POC的δ13C值會(huì)受到浮游植物群落組成改變的影響，例如南極優(yōu)勢(shì)藻種南極棕囊藻等具有較低的δ13C值，其范圍為-29.73‰～-31.85‰[34]，與冰層上的陸源POC的同位素端元值有重疊[35]，因此，初級(jí)生產(chǎn)者以南極棕囊藻為主導(dǎo)的海域，很難通過POC的δ13C指標(biāo)對(duì)海水顆粒有機(jī)質(zhì)進(jìn)行來源組成的區(qū)分。生物標(biāo)志物（biomarker）作為一類重要的地球化學(xué)新指標(biāo)，是生物體死亡埋藏后經(jīng)歷了成巖作用等一系列的地質(zhì)化學(xué)變化后留下的分子量較大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的一類有機(jī)分子化合物；其比值在沉積物中變化不大，可以提供有關(guān)生物的輸入、沉積環(huán)境、成巖等信息。于培松等在東南極普利茲灣表層沉積物中開展了浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的生物標(biāo)志物解譯，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查資料發(fā)現(xiàn)沉積物中浮游植物典型生物標(biāo)志物總含量和硅藻植物群落有較高的一致性，反映出沉積顆粒中的浮游植物源生物標(biāo)志物記錄能較好地反映上層水體的初級(jí)生產(chǎn)力及浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征[36]。但是對(duì)南極冰架邊緣海的水體顆粒有機(jī)質(zhì)中的生物標(biāo)志物應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。因此，選取合適的且具有代表性的有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)開展多參數(shù)綜合研究是解譯邊緣海復(fù)雜來源顆粒有機(jī)質(zhì)組成及其所蘊(yùn)含環(huán)境信息的關(guān)鍵一步。

本文在西南極的羅斯海–阿蒙森海區(qū)開展POC來源組成的多參數(shù)重建研究包括POC、PN、δ13C以及典型海/陸源生物標(biāo)志物多參數(shù)分析；評(píng)估不同有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)在海–氣–冰三重系統(tǒng)作用下的南極邊緣海顆粒有機(jī)質(zhì)來源組成示蹤方面的應(yīng)用潛力；以便選擇有效的來源示蹤指標(biāo)評(píng)估POC來源組成，揭示不同來源POC空間分布的受控因素，加強(qiáng)對(duì)南極邊緣海有機(jī)碳生物地球化學(xué)循環(huán)的認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域概況

中國第36次南極科學(xué)考察期間（2019年11月—2020年4月），走航海水表層懸浮體組成研究區(qū)域的經(jīng)度范圍為164.3°E～112.8°W，緯度范圍為66.1°～77.8°S，由南大洋太平洋扇區(qū)西側(cè)進(jìn)入羅斯海，沿羅斯冰架，繞過瑪利亞伯德地邊緣的冰架–外海區(qū)到達(dá)阿蒙森海西側(cè)，懸浮體采樣區(qū)覆蓋了羅斯海內(nèi)外灣區(qū)、羅斯冰架邊緣外海區(qū)、蘇茲伯格冰架邊緣海區(qū)、尼克森冰架邊緣海區(qū)和蓋茨冰架邊緣海區(qū)（圖1）。

圖 1 第36次南極科學(xué)考察航次海水表層生物標(biāo)志物和POC采樣站位圖Fig.1 Sampling sites for biomarkers and POC in surface seawater in the Ross Sea-Amundsen Sea during CHINARE-36 voyage

調(diào)查海區(qū)覆蓋西南極兩個(gè)主要的邊緣海區(qū)—羅斯海和阿蒙森海，該區(qū)域主要受自東向西的南極陸架沿岸流和自西向東的南極繞極流兩大流系的影響。其中，羅斯海陸架水以低溫（表層平均約為-1.9 ℃）、高鹽和富氧為主要特征，海區(qū)營養(yǎng)鹽水平較高，浮游生物極其豐富，有大量的阿黛利企鵝和帝企鵝群棲息在羅斯海周圍地區(qū)。在強(qiáng)大的東風(fēng)漂流影響下，表層海流沿冰架前緣向西流動(dòng)，然后沿維多利亞地北流，與西風(fēng)漂流匯合，形成大規(guī)模的順時(shí)針環(huán)流[37-38]。阿蒙森海受深層繞極流入侵的影響，其陸架水以高溫（表層平均約為+1 ℃）、低鹽和低氧為主要特征，海水溫度明顯高于羅斯海附近海域，且與南大洋水體存在明顯的交換[37]。本文中涉及調(diào)查區(qū)涵蓋了南極兩種典型的陸架邊緣海類型，一種是類羅斯海型的邊緣海（如羅斯海、威德爾海和普利茲灣等），這些陸架邊緣海受中深層繞極流（CDW）入侵作用不顯著，可形成低溫高鹽的陸架底層水；另一種是類阿蒙森海型的邊緣海（如阿蒙森海和別林斯高晉海等），其受中深層繞極流入侵作用顯著，無底層水形成，與陸架外的南大洋水體交換明顯[39]。羅斯海和阿蒙森海發(fā)生浮游植物藻華的藻種主要是南極棕囊藻（Phaeocystis antarctica），浮游動(dòng)物對(duì)這類浮游植物的攝食作用較弱，易被異養(yǎng)微生物迅速固定利用[40-41]。從有機(jī)碳垂直沉降和水平向外陸架輸送的調(diào)控機(jī)制來看，阿蒙森海和羅斯海POC的沉降通量均較低，只有約3%的上層水體賦存的POC從真光層輸出，其余有機(jī)碳可能以DOC形式存在的底層水體或者隨陸架–陸坡的水體交換過程被輸送至南大洋海盆區(qū)[40，42]。

2 樣品與方法

2.1 顆粒物采樣

航渡期間在羅斯海、阿蒙森海及其鄰近海域采集了59個(gè)表層海水懸浮顆粒物樣品，每個(gè)樣品過水體積約5 L，經(jīng)過0.7 μm玻璃纖維濾膜過濾，收集濾膜于-20℃保存，用于懸浮體濃度、POC、PN含量及穩(wěn)定碳同位素比值（δ13C）等測試分析，采樣站位如圖1中實(shí)心紅點(diǎn)所示。同時(shí)，本航次還采集了25個(gè)走航大體積表層海水顆粒物樣品，每個(gè)樣品過水體積約30～100 L，經(jīng)過0.7 μm玻璃纖維濾膜過濾，收集濾膜于-20 ℃保存，用于典型生物標(biāo)志物分析，采樣站位如圖1中空心藍(lán)圈所示。

2.2 船載走航數(shù)據(jù)采集

表層海水溫度（SST）、鹽度（SSS）、熒光葉綠素（Fluorescence）和海水pCO2等環(huán)境基本參數(shù)數(shù)據(jù)來源于第36次南極科學(xué)考察“雪龍”號(hào)船載走航水環(huán)境基本參數(shù)探頭實(shí)測數(shù)據(jù)?！把垺碧?hào)上具備表層海水多要素實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)觀測表層海水溫度、鹽度、熒光葉綠素等走航水環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。表層海水pCO2數(shù)據(jù)采集自船側(cè)約5 m深度的表層海水，利用船載表層泵水系統(tǒng)連續(xù)泵取至實(shí)驗(yàn)室儀器中測定。表層海水溫度、鹽度數(shù)據(jù)的測定儀器是SBE21溫鹽傳感器，熒光葉綠素?cái)?shù)據(jù)的測定儀器是Eco Triplet熒光計(jì)，海水pCO2的測量儀器是GO8050型pCO2走航觀測儀。所有儀器在航次前都經(jīng)過檢定校準(zhǔn)，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.3 實(shí)驗(yàn)分析

懸浮體有機(jī)碳、氮含量及穩(wěn)定碳同位素測定依據(jù)《海洋底質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)程——我國近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)》中第6.5部分“顆粒有機(jī)碳、氮測定”和第6.6部分“顆粒有機(jī)碳、氮穩(wěn)定同位素測定”有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，酸化去除無機(jī)碳，超純水洗至中性，烘干后利用元素分析儀和穩(wěn)定同位素分析儀分別測定上述59個(gè)海水表層顆粒物樣品中有機(jī)碳氮含量（TOC和TN）及δ13C組成，δ13C值按以下公式計(jì)算：

式中，R=13C/12C，R樣品為樣品同位素比值，R標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)物同位素比值。通過標(biāo)準(zhǔn)物平行測定獲得有機(jī)碳氮含量和碳穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)的分析精度分別為±0.2%和±0.2‰。元素分析儀型號(hào)為Elementar Vario ELIII，穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀型號(hào)為Thermo MAT253 IRMS。

生物標(biāo)志物分析方法參照Tao等文獻(xiàn)中介紹方法[43]，向圖1中獲取的25個(gè)大體積表層海水顆粒物樣本中加入一定濃度的n-C24-D烷、n-C19飽和脂肪醇和n-C19飽和脂肪酸甲酯（Sigma公司）的混合內(nèi)標(biāo)。以9∶1（v/v）的二氯甲烷∶甲醇的混合溶劑超聲萃取提取樣品中的總脂后，用高純氮?dú)獯蹈扇軇?。向樣品瓶中加? mL的6%（w/w）的氫氧化鉀/甲醇溶液和幾滴超純水，置于恒溫條件下皂化反應(yīng)過夜。用正己烷液液萃取皂化反應(yīng)后的溶液3次合并上清液得到中性脂類組分。加入2 mol/L鹽酸溶液并調(diào)整pH值到2，用4∶1 (v/v)的正己烷∶二氯甲烷混合溶劑液液萃取3次合并上清液得到酸性脂類組分。向所得的酸性脂類組分中加入5∶95（v/v）的鹽酸：甲醇混合溶液于70℃下進(jìn)行甲酯化反應(yīng)后，用10 mL正己烷液液萃取3次合并上清液得到脂肪酸甲酯組分。將得到的中性脂類組分和酸性脂肪酸甲酯組分通過1%失活硅膠柱層析分離純化。中性組分分別用8 mL正己烷、12 mL二氯甲烷∶甲醇（95∶5,v/v）淋洗分離為兩個(gè)組分——烴類（F1非極性中性組分，其中包括正構(gòu)烷烴）和醇酮類（F2極性中性組分，其中包括直鏈醇、甾醇和長鏈烯酮）。將上述硅膠柱層析分離后淋洗所得樣品用高純氮?dú)獯蹈蓾饪s洗脫液后轉(zhuǎn)移至2 mL細(xì)胞瓶，進(jìn)行樣品定容，F(xiàn)1組分異辛烷定容至60 μL；F2組分加入40 μL二氯甲烷和40 μL衍生化試劑（BSTFA），70 ℃衍生化反應(yīng)1 h；酸性脂肪酸甲酯組分異辛烷定容至100 μL。

經(jīng)過化學(xué)純化后的烷烴、烯酮、脂肪醇及甾醇和脂肪酸甲酯組分用高效氣相色譜（安捷倫7890B GC-FID）進(jìn)行組成和含量分析。通過對(duì)比n-C8—C40正構(gòu)烷烴混合標(biāo)準(zhǔn)，C16—C30直鏈醇混合標(biāo)準(zhǔn)，植醇標(biāo)準(zhǔn)，7種甾醇混合標(biāo)準(zhǔn)（糞甾醇、膽甾醇、菜籽甾醇、豆甾醇、谷甾醇和甲藻甾醇），純顆石藻提取的 烯 酮 類 標(biāo) 準(zhǔn)（含C37:2、C37:3、C38:2、C38:3、C39:2、C39:3直鏈烯酮）和C12—C30脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)確定不同生物標(biāo)志物的出峰保留時(shí)間進(jìn)行定性分析；采用內(nèi)標(biāo)法對(duì)不同生物標(biāo)志物組分進(jìn)行定量分析，生物標(biāo)志物濃度測定數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差＜15%。本論文中主要測定的來源典型性生物標(biāo)志物和主要來源信息見表1所示。

表 1 主要分析測定目標(biāo)化合物及其來源信息Table 1 The target biomarker compounds and the major sources

本文運(yùn)用長鏈正構(gòu)烷烴的碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)（carbon preference index，CPI）對(duì)羅斯海–阿蒙森海懸浮顆粒物中的巖性有機(jī)質(zhì)來源進(jìn)行甄別。通常，當(dāng)正構(gòu)烷烴的CPIΣ25-33指標(biāo)＞1指示存在陸地生源貢獻(xiàn)，比值越大代表陸地生源貢獻(xiàn)越強(qiáng)；當(dāng)CPIΣ25-33值接近或等于1指示以巖性有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)為主。其計(jì)算公式為：

本論文中所用總有機(jī)質(zhì)和生物標(biāo)志物參數(shù)的所有測試分析均在自然資源部第三海洋研究所科學(xué)儀器共享平臺(tái)進(jìn)行。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

本文應(yīng)用皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)R來度量水環(huán)境參數(shù)和生物標(biāo)志物參數(shù)兩變量之間相互關(guān)系的強(qiáng)弱，取值范圍在[-1,+1]之間。另外，有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)空間變化因子分析采用的是SPSS軟件中的主成分分析模塊，通過降維的手段把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種對(duì)多變量數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳綜合簡化的多元統(tǒng)計(jì)方法，用少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)變量去解釋多個(gè)指標(biāo)空間分布之間存在的大部分差異。

3 結(jié)果與討論

3.1 羅斯海-阿蒙森海夏季表層海水環(huán)境參數(shù)空間分布特征

圖2A–D分別為第36次南極科學(xué)考察船載走航表層海水溫度、鹽度、熒光葉綠素和海水pCO2等環(huán)境基本參數(shù)信息。調(diào)查海區(qū)夏季海水表層溫度變化范圍為-1.60～1.79 ℃，平均值為-0.24 ℃；海水表層鹽度變化范圍為32.1～34.3 psu，平均值為33.4 psu；空間分布上呈現(xiàn)近羅斯海區(qū)鹽度較高，近阿蒙森海區(qū)鹽度逐漸降低的分布特征，這與羅斯海存在高鹽陸架水的特征一致[37,39]。地形開闊的阿蒙森海溫度和鹽度呈現(xiàn)出明顯的空間分區(qū)特征，阿蒙森海受深層繞極流入侵的影響，陸架水多呈現(xiàn)高溫特征，尤其是海冰區(qū)受夏季融冰水影響呈現(xiàn)明顯的低鹽特征（圖2A、B），只有阿蒙森海近岸冰間湖區(qū)水域呈現(xiàn)高溫高鹽特征，這也與前人的研究結(jié)果一致[37]。

圖 2 羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)2019—2020年夏季走航表層海水環(huán)境參數(shù)空間分布圖A. 表層海水溫度，B. 海水表層鹽度，C. 熒光葉綠素，D. 海水CO2分壓。Fig.2 The spatial distributions of underway environmental parameters of surface seawater in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020A. SST, B. SSS, C. fluorescence, D. seawater pCO2.

調(diào)查海區(qū)熒光葉綠素變化范圍為0.5～8.6 mg/L，平均值為3.9 mg/L。在空間分布上，整體呈現(xiàn)近岸高、外海低的趨勢(shì)，高值區(qū)主要分布于冰邊緣近岸區(qū)（圖2C），這與冰邊緣近岸區(qū)存在大量的高初級(jí)生產(chǎn)力的冰間湖對(duì)應(yīng)[53]。調(diào)查海區(qū)海水pCO2變化范圍為121～437 μatm，平均值為294 μatm。海水pCO2變化可受海水溫度等物理過程中氣體溶解度的影響，一般隨海水溫度升高而升高，但在近海高生產(chǎn)力海區(qū)這一參數(shù)主要受浮游植物光合作用吸收CO2過程控制，可用來表征表層水中浮游植物生物活動(dòng)強(qiáng)度。夏季羅斯海–阿蒙森海區(qū)海水pCO2空間分布整體上呈現(xiàn)近岸低、外海高的趨勢(shì)。海水pCO2低值區(qū)與熒光葉綠素的高值區(qū)對(duì)應(yīng)，分別位于羅斯冰架邊緣、蘇茲伯格冰架和蓋茨冰架邊緣近岸區(qū)（圖2D），與這些區(qū)域存在較高初級(jí)生產(chǎn)力結(jié)果一致[53-54]。

3.2 羅斯海-阿蒙森海表層顆?？傆袡C(jī)碳氮及穩(wěn)定碳同位素空間分布特征

羅斯海–阿蒙森海海區(qū)夏季表層顆?？傆袡C(jī)碳（POC）體積濃度變化范圍為59.6～487.4 μg/L，平均濃度為117.8 μg/L；顆粒總氮（PN）體積濃度變化范圍為35.8～350.1 μg/L，平均濃度為95.6 μg/L（圖3A、C）。海水表層懸浮體中的有機(jī)碳含量變化范圍為3.6%～26.3%，平均值為13.8%；海水表層懸浮體中的總氮含量變化范圍為2.0%～14.9%，平均值為6.9%（圖3B、D）。表層海水POC和PN體積濃度的高值區(qū)主要分布在蘇茲伯格冰架和蓋茨冰架邊緣海近岸區(qū)，羅斯海冰架邊緣海近岸區(qū)也存在次高值，與研究區(qū)域羅斯海、蘇茲伯格灣、阿蒙森海冰間湖的分布對(duì)應(yīng)[53]，低值區(qū)普遍存在于遠(yuǎn)離冰架的南大洋外海區(qū)（圖3A、C）。由表2可以看出，表層海水POC和PN體積濃度空間變化與海水表層熒光葉綠素值呈顯著正相關(guān)，與海水表層pCO2呈顯著負(fù)相關(guān)，反映夏季羅斯海–阿蒙森海表層海水中顆粒有機(jī)質(zhì)的空間分布差異主要受到海區(qū)初級(jí)生產(chǎn)水平調(diào)控。表層海水顆粒物中有機(jī)碳、氮含量（POC%和PN%）的高值區(qū)與濃度的高值區(qū)分布存在差異，尤其是在羅斯海冰架和蓋茨冰架這兩個(gè)大型冰架外邊緣海區(qū)域，POC%和PN%并未呈現(xiàn)高值，可能反映了羅斯海和阿蒙森海冰架邊緣近海區(qū)受大量的冰閥陸源無機(jī)碎屑的沖淡效應(yīng)影響，導(dǎo)致近岸高生產(chǎn)力海區(qū)表層海水懸浮顆粒物中生源有機(jī)質(zhì)含量降低（圖3B、D）。

圖 3 羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)2019—2020年夏季表層海水顆粒有機(jī)碳、氮分布圖A. 總有機(jī)碳體積濃度，B. 總有機(jī)碳含量，C. 總氮體積濃度，D. 總氮含量。Fig.3 The spatial distribution of surficial suspended POC and PN in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020A. Volume concentrations of POC, B. POC%, C. volume concentrations of PN, D. PN%.

表 2 羅斯海-阿蒙森海研究區(qū)2019-2020年夏季表層水體中懸浮顆粒、總有機(jī)碳氮和不同來源生物標(biāo)志物濃度與海洋環(huán)境基本參數(shù)空間變化相關(guān)性（R）Table 2 The pearson correlations (R) of concentrations of suspended particulates, POC, PN, and source-specific biomarkers versus marine environmental parameters in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020

海水顆?？傆袡C(jī)質(zhì)的δ13C值和C/N比值是常見的區(qū)分POC來源組成的有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)，其變化受到有機(jī)質(zhì)來源特性和微生物降解改造等過程的共同影響[18]。羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)海水表層懸浮體中總有機(jī)質(zhì)的δ13C變化范圍為-32.7‰～-25.2‰，平均值為-28.5‰（圖4A），這一變化區(qū)間與前人在南極周邊其他海域的表層懸浮顆粒物有機(jī)質(zhì)碳同位素研究結(jié)果一致，顯示表層海水懸浮顆粒有機(jī)碳的δ13C值在南極周邊鄰近海域空間分布特征復(fù)雜。整體上，研究區(qū)域大部分離岸區(qū)的POC的δ13C值明顯偏負(fù)，普遍低于-26.1‰，南極冰架邊緣海離岸區(qū)出現(xiàn)貧13C的POC信號(hào)歸因于離岸近南大洋區(qū)較高的溶解CO2濃度和極寒環(huán)境較低的浮游植物生產(chǎn)率導(dǎo)致無機(jī)碳向有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生了較強(qiáng)的生物分餾作用[55]，吸收較多的12CO2，導(dǎo)致離岸低生產(chǎn)率海區(qū)POC的δ13C出現(xiàn)偏負(fù)的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象在高緯度的北極海區(qū)也有類似報(bào)道[18]。羅斯海和阿蒙森海冰架邊緣近岸高生產(chǎn)力區(qū)POC的δ13C呈現(xiàn)高值，顯示羅斯海和阿蒙森海近岸區(qū)富13C同位素的海洋生源POC的貢獻(xiàn)增加；但蘇茲伯格灣冰架邊緣“高熒光低海水pCO2”反映的高生產(chǎn)力近岸區(qū)POC的δ13C呈現(xiàn)極負(fù)的信號(hào)（-29.6‰～-31.1‰），與冰層陸源POC偏負(fù)的δ13C特征值相似；與此同時(shí)，Kopczyńska等發(fā)現(xiàn)南極優(yōu)勢(shì)藻種南極棕囊藻、自養(yǎng)甲藻等一些浮游植物具有較低的δ13C值，其范圍為-29.73‰～-31.85‰[34]，與蘇茲伯格灣海水表層POC的δ13C值十分接近?？梢钥闯?，蘇茲伯格灣海水表層POC偏負(fù)的δ13C值可歸因?yàn)樘K茲伯格灣海水表層POC陸源組分的貢獻(xiàn)增加，還可能反映該海區(qū)初級(jí)生產(chǎn)者是以貧13C的浮游植物群落主導(dǎo)，因此南極冰架邊緣海區(qū)海洋浮游植物源有機(jī)質(zhì)的δ13C端元值會(huì)因浮游植物種屬不同發(fā)生較大改變，從而影響總有機(jī)質(zhì)δ13C指標(biāo)對(duì)區(qū)域海水POC來源的解析。

羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)海水表層懸浮體中總有機(jī)質(zhì)C/N比值變化范圍為1.3～3.6（圖4B），呈現(xiàn)明顯的微生物源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)的信號(hào)（C/N微=2.25～3.70）[25-26]，說明該海區(qū)表層懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)受微生物源的貢獻(xiàn)和改造明顯，這也與前人發(fā)現(xiàn)羅斯海和阿蒙森海水體中約97%的POC可能被微生物固定、降解或隨環(huán)流被輸送至南大洋海盆區(qū)結(jié)果一致[39,41]。

圖 4 羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)2019—2020年夏季表層海水顆?？傆袡C(jī)質(zhì)的δ13C（A）和C/N（B）分布圖Fig.4 The spatial distributions of δ13C (A) and C/N (B) ratio of surface suspended particulate in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020

3.3 羅斯海-阿蒙森海表層顆粒物中典型生物標(biāo)志物空間分布特征

綜上所述，羅斯海–阿蒙森海調(diào)查區(qū)域懸浮顆粒物總有機(jī)質(zhì)指標(biāo)顯示表層海水POC的來源復(fù)雜，總有機(jī)質(zhì)的C/N比和δ13C信號(hào)呈現(xiàn)多端元混合信號(hào)。為了進(jìn)一步定義、劃分和示蹤海區(qū)表層懸浮顆粒物中不同來源有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)和空間分布特征，本文分析測定了羅斯海–阿蒙森海表層水體中59個(gè)懸浮顆粒物中的典型海洋浮游植物源、動(dòng)物源和陸源生物標(biāo)志物，作為指示區(qū)分不同來源POC貢獻(xiàn)的參數(shù)指標(biāo)。本文中選取了兩種濃度表征方式，分別為生物標(biāo)志物的體積濃度和TOC校正濃度，前者由懸浮顆粒物樣本上某生物標(biāo)志物質(zhì)量除以過水體積來表征，后者由某生物標(biāo)志物的體積濃度除以POC的體積濃度來表征。

常用區(qū)分海源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)的生物標(biāo)志物主要是海洋浮游植物和海洋古菌細(xì)胞膜中的類脂有機(jī)質(zhì)，例如硅藻產(chǎn)生的菜籽甾醇、甲藻產(chǎn)生的甲藻甾醇和顆石藻產(chǎn)生的長鏈不飽和C37烯酮，以及海洋泉古菌產(chǎn)生的類異戊二烯GDGTs等[44,56]。楊和福等對(duì)南極優(yōu)勢(shì)浮游植物棕囊藻細(xì)胞脂類組成的研究結(jié)果顯示其甾醇組分中菜籽甾醇含量最高可達(dá)總甾醇的97.5%[57]。因此，本文選取菜籽甾醇、甲藻甾醇和長鏈不飽和C37烯酮這三項(xiàng)生物標(biāo)志物濃度總和作為指示區(qū)分海洋浮游植物源POC貢獻(xiàn)的指標(biāo)。羅斯海–阿蒙森海調(diào)查海區(qū)三項(xiàng)浮游植物生物標(biāo)志物體積濃度總和變化范圍為0.034～1.114 μg/L，平均濃度值為0.286 μg/L。由圖5A所示，浮游植物源生物標(biāo)志物的高濃度值分布在蘇茲伯格冰架和蓋茨冰架邊緣海近岸區(qū)，對(duì)應(yīng)蘇茲伯格灣、阿蒙森海高葉綠素、低pCO2特征反映的高初級(jí)生產(chǎn)力的冰間湖區(qū)（圖2C、D）；低濃度水平區(qū)分布在羅斯海、阿蒙森海離岸區(qū)和南大洋海盆區(qū)；雖然羅斯冰架邊緣近岸海區(qū)從海水表層熒光和pCO2等海水環(huán)境參數(shù)反映出該區(qū)域擁有較高的浮游植物活動(dòng)，但是浮游植物源生物標(biāo)志物的濃度相對(duì)阿蒙森海和蘇茲伯格灣的濃度水平低，但從海灣尺度看浮游植物源生物標(biāo)志物濃度變化仍然呈現(xiàn)出冰架邊緣近岸高離岸低的空間分布趨勢(shì)。

由表2可以看出，三項(xiàng)浮游植物源生物標(biāo)志物體積濃度空間變化與調(diào)查海區(qū)海水表層溫度、熒光值呈顯著正相關(guān)，與海水表層pCO2值呈顯著負(fù)相關(guān)，反映夏季羅斯海–阿蒙森海表層海水中浮游植物生物標(biāo)志物濃度空間分布差異主要受到海區(qū)初級(jí)生產(chǎn)水平調(diào)控。另外，海水表層懸浮體中三項(xiàng)浮游植物生物標(biāo)志物有機(jī)碳（TOC）校正濃度變化范圍為188～2 248 μg/g，平均值為911 μg/g；羅斯海冰架邊緣近岸區(qū)浮游植物源生物標(biāo)志物的體積濃度呈現(xiàn)相對(duì)較低值，而有機(jī)碳校正濃度卻呈現(xiàn)高值（圖5A、B），反映了羅斯海高生產(chǎn)力的近岸海域浮游植物源有機(jī)碳占總懸浮顆粒有機(jī)碳的相對(duì)比例高。受羅斯海半封閉的海灣地型的影響，羅斯海灣內(nèi)的陸架水與外側(cè)的南極中深層繞極流的交換受限[39]，導(dǎo)致高初級(jí)生產(chǎn)水平的羅斯海比相對(duì)開闊的蘇茲伯格冰架和蓋茨冰架邊緣海域受到陸架融冰水的沖淡作用更加明顯，因此，羅斯海表層海水中浮游植物源生物標(biāo)志物可能受到近岸融冰水的稀釋作用導(dǎo)致體積濃度水平較低。阿蒙森海蓋茨冰架邊緣近岸區(qū)浮游植物源生物標(biāo)志物的有機(jī)碳校正濃度明顯低于羅斯海近岸區(qū)（圖5B），反映了阿蒙森海冰架邊緣近海區(qū)浮游植物源有機(jī)碳雖然在海水中濃度極高，而占總POC的比例變低，這可能是該區(qū)域存在明顯的陸源顆粒物稀釋效應(yīng)造成的，也與阿蒙森海蓋茨冰架邊緣近海區(qū)檢測到的較高的陸源烷基脂類生物標(biāo)志物濃度水平結(jié)果一致。

膽甾醇是動(dòng)物體內(nèi)主要的甾醇類化合物，其濃度水平可以作為指示區(qū)分動(dòng)物源POC貢獻(xiàn)的指標(biāo)[58]。羅斯海–阿蒙森海調(diào)查海區(qū)海水表層動(dòng)物源膽甾醇體積濃度變化范圍為0.056～0.495 μg/L，平均濃度值為0.225 μg/L。高濃度水平區(qū)分布在羅斯海、蘇茲伯格灣、阿蒙森海蓋茨冰架冰緣的里格利灣（Wrigley Gulf）和拉塞爾灣（Russell Bay）近岸區(qū)；低濃度水平區(qū)分布在羅斯海、阿蒙森海離岸區(qū)和南大洋海盆區(qū)（圖6A）。在蘇茲伯格冰架和蓋茨冰架邊緣海區(qū)膽甾醇濃度與浮游植物源生物標(biāo)志物體積濃度空間分布趨勢(shì)一致，反映這些冰架邊緣海水體中較高的動(dòng)物源POC濃度水平對(duì)應(yīng)研究區(qū)高的浮游植物源POC信號(hào)，說明攝食浮游植物的浮游動(dòng)物等次級(jí)生產(chǎn)者是這些動(dòng)物源POC的主要貢獻(xiàn)者。羅斯海冰架邊緣近岸水體中出現(xiàn)較高濃度水平的動(dòng)物源膽甾醇信號(hào)，但浮游植物源生物標(biāo)志物體積濃度相對(duì)偏低，說明該區(qū)域高濃度水平的動(dòng)物源有機(jī)質(zhì)可能來自冰架邊緣大量棲息的企鵝、海豹等高等動(dòng)物。

圖 5 羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)2019—2020年夏季表層海水懸浮顆粒物中三項(xiàng)浮游植物生物標(biāo)志物豐度分布圖A. 三項(xiàng)浮游植物生物標(biāo)志物體積濃度，B. 三項(xiàng)浮游植物生物標(biāo)志物TOC校正濃度。Fig.5 The spatial distributions of three phytoplanktonic biomarkers abundances for surface suspended particulate in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020A. Volume concentrations of three phytoplanktonic biomarkers, B. TOC normalized contents of three phytoplanktonic biomarkers.

由表2可以看出，膽甾醇體積濃度空間變化與調(diào)查海區(qū)海水表層熒光葉綠素值呈顯著正相關(guān)，與海水表層pCO2呈顯著負(fù)相關(guān)，也反映夏季羅斯海–阿蒙森海表層海水中動(dòng)物源生物標(biāo)志物濃度空間分布差異與海區(qū)初級(jí)生產(chǎn)水平相關(guān)，高膽甾醇體積濃度信號(hào)較好地對(duì)應(yīng)了高動(dòng)物生物量區(qū)。另外，海水表層懸浮體中膽甾醇有機(jī)碳校正濃度變化范圍為313～1 997 μg/g，平均值為868 μg/g；其空間分布趨勢(shì)顯示羅斯海近岸區(qū)、離岸海盆區(qū)膽甾醇有機(jī)碳校正濃度呈現(xiàn)高值（圖6B），反映了羅斯海近岸和離岸區(qū)海水表層POC中動(dòng)物源有機(jī)質(zhì)所占比例較高。與浮游植物生物標(biāo)志物一樣，阿蒙森海蓋茨冰架邊緣近海區(qū)雖然是生產(chǎn)力高水平海區(qū)，但同時(shí)也是高陸源物質(zhì)輸入?yún)^(qū)域（圖7A、C、E），因此，動(dòng)物源有機(jī)組分占懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)的比例也會(huì)受到近岸區(qū)較高的陸源物質(zhì)稀釋效應(yīng)的影響。

目前常用的示蹤陸源有機(jī)質(zhì)的生物標(biāo)志物有來自于高等植物蠟質(zhì)的烷基脂類化合物，例如長鏈正構(gòu)烷烴（n-C27、29、31）、脂肪醇（n-C24、26、28）、脂肪酸（n-C26、28、30）等[48，50]。而木質(zhì)素則是另一類應(yīng)用非常廣泛的指示陸源有機(jī)質(zhì)的生物標(biāo)志物，維管植物中木質(zhì)素的豐度很高（僅次于纖維素），又比較難降解，組成的差異還可用于區(qū)分植物類型（C3、C4、CAM）；酸/醛比等降解參數(shù)可以用于評(píng)估降解程度，且受大氣輸送的影響很小，因此對(duì)周圍的陸地植物類型的判斷更準(zhǔn)確[59-61]。還有一類由厭氧細(xì)菌合成的支鏈甘油二烷基甘油四醚化合物（branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers，支鏈GDGTs）廣泛存在于土壤之中，并且通過徑流輸送進(jìn)入近岸沉積物中，可以作為陸源有機(jī)質(zhì)的示蹤物[33]。由于南極屬于特殊的海–氣–冰三重系統(tǒng)作用影響下的邊緣海系統(tǒng)，陸源物質(zhì)入海過程不是通過陸地徑流，而主要通過冰川活動(dòng)、融冰等過程進(jìn)入到近岸水域，且在南極冰架邊緣近岸海水表層懸浮顆粒物中沒有檢測出土壤細(xì)菌產(chǎn)生的支鏈GDGTs信號(hào)。從植物類型看，南極陸地植被以苔蘚地衣為主，幾乎無維管植物。因此，支鏈GDGTs和木質(zhì)素?zé)o法用于南極冰架邊緣海的陸地生源有機(jī)質(zhì)甄別。

本文選取了來源于陸地植物樹葉蠟質(zhì)的烷基脂類化合物作為指示區(qū)分陸源POC貢獻(xiàn)的典型生物標(biāo)志物。羅斯海–阿蒙森海調(diào)查海區(qū)表層海水中n-C27、n-C29和n-C31三種常見陸源正構(gòu)烷烴（n-C27,29,31）體積濃度總和，n-C26、n-C28和n-C30三種常見陸源脂肪酸（n-C26,28,30）體積濃度總和以及n-C28、n-C30和n-C32三種常見陸源脂肪醇（n-C28,30,32）體積濃度總和變化范圍分別為0.002～0.031 μg/L（平均濃度值為0.009 μg/L）、0～0.016 μg/L（平均濃度值為0.008 μg/L）和0～0.017 μg/L（平 均 濃 度 值 為0.004 μg/L）；大多數(shù)站位長鏈（碳數(shù)＞24）烷基脂類等這一類指示陸源有機(jī)質(zhì)分子信號(hào)基本接近檢測限，只有離岸較近的冰邊緣海灣區(qū)的表層懸浮體中能檢測到一定的陸源有機(jī)質(zhì)入海輸送的信號(hào)，其體積濃度水平比海區(qū)浮游植物生物標(biāo)志物低1—2個(gè)數(shù)量級(jí)（圖7A、C、E），且長鏈正構(gòu)烷烴碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)（CPIΣ25-33）接近于1（圖8），說明西南極冰架邊緣海入海輸送的陸源碎屑中陸地植物源有機(jī)碳含量較低，主要以有機(jī)碳豐度較低的巖性陸源顆粒為主，這與南極大陸植被覆蓋較少的結(jié)果相符。圖7A、C、E顯示3類長鏈烷基脂類生物標(biāo)志物體積濃度的高值區(qū)主要分布在近阿蒙森海扇區(qū)的蘇茲伯格冰架和蓋茨冰架近岸區(qū)，羅斯海扇區(qū)整體呈現(xiàn)低濃度水平。由表2可以看出，n-C27,29,31正構(gòu)烷烴、n-C26,28,30脂肪酸這兩類典型陸源生物標(biāo)志物分布與海水表層熒光呈顯著正相關(guān)，與pCO2呈顯著負(fù)相關(guān)，說明冰架邊緣近岸海區(qū)高的陸源物質(zhì)貢獻(xiàn)區(qū)同時(shí)也是海洋生物活動(dòng)旺盛區(qū)。另外，海水表層懸浮體中n-C27,29,31正構(gòu)烷烴、n-C26,28,30脂肪酸和n-C28,30,32脂肪醇的有機(jī)碳校正濃度變化范圍分別為9～53 μg/g（平均濃度值為29μg/g）、0～81 μg/L（平均濃度值為34 μg/L）和0～43 μg/g（平均濃度值為16 μg/g），其空間分布高值區(qū)主要分布在低生產(chǎn)力的外海區(qū)（圖7B、D、F），擁有較高初級(jí)生產(chǎn)力的近岸海域受到大量浮游植物源有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生貢獻(xiàn)拉低了陸源有機(jī)組分在POC中所占比例。

圖 6 羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)2019-2020年夏季表層海水懸浮顆粒物中膽甾醇豐度分布圖A. 膽甾醇體積濃度，B. 膽甾醇TOC校正濃度。Fig.6 The spatial distributions of cholesterol abundances in surface suspended particulate in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020A. Volume concentrations of cholesterol, B. TOC normalized contents of cholesterol.

圖 7 羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)2019—2020年夏季表層海水懸浮顆粒物中三類典型陸源生物標(biāo)志物豐度分布圖A. n-C27,29,31烷烴體積濃度，B. n-C27,29,31烷烴TOC校正濃度， C. n-C26,28,30脂肪酸體積濃度， D. n-C26,28,30脂肪酸TOC校正濃度，E. n-C28,30,32脂肪醇體積濃度， F. n-C28,30,32脂肪醇TOC校正濃度。Fig.7 The spatial distributions of three groups of terrestrial biomarkers abundances in surface suspended particulate in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020A. volume concentrations of n-C27,29,31 alkanes, B. TOC normalized contents of n-C27,29,31 alkanes, C. volume concentrations of n-C26,28,30 FAs,D. TOC normalized contents of n-C26,28,30 FAs, E. volume concentrations of n-C28,30,32 alkanols, F. TOC normalized contents of n-C28,30,32 alkanols.

圖 8 羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)2019—2020年夏季表層海水懸浮顆粒物中長鏈正構(gòu)烷烴碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)（CPIΣ25-33）分布圖Fig.8 The spatial distributions of CPI values of long-chain n-alkanes (CPIΣ25-33) of surface suspended particulate in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020

3.4 羅斯海-阿蒙森海表層海水懸浮體中有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)空間變化因子分析

由以上研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，羅斯海–阿蒙森冰架邊緣海受到南極海–氣–冰三重系統(tǒng)作用的影響，表層海水POC組成復(fù)雜，單一的有機(jī)地球化學(xué)來源示蹤指標(biāo)并不能有效解譯POC的來源組成，限制了對(duì)其空間分布受控機(jī)制的認(rèn)識(shí)和理解。為了厘清羅斯海–阿蒙森海表層海水懸浮體中的有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)空間變化及來源指示意義，結(jié)合海洋環(huán)境因子對(duì)研究海區(qū)海水表層POC的δ13C指標(biāo)和多種生物標(biāo)志物含量等有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)進(jìn)行了主成分分析（PCA）。由表3可以看出，主控調(diào)查海區(qū)表層懸浮體中有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)空間變化特征可分為3個(gè)特征區(qū)：第一特征區(qū)（PC1，方差變化比例為32.5%）海水表層溫度擁有較高的負(fù)載荷、海水表層pCO2擁有較高的正載荷，對(duì)應(yīng)著較低的海水表層溫度和較高的海水pCO2水平的南極冰架邊緣海離岸浮冰區(qū)表層海水基本環(huán)境特征（圖2A、D）。此外，在第一特征區(qū)典型的陸源長鏈烷基脂類生物標(biāo)志物占TOC比例呈現(xiàn)較高的正載荷（0.650～0.759），浮游植物源生物標(biāo)志物占TOC比例也呈現(xiàn)一定的負(fù)載荷（-0.352），說明離岸浮冰區(qū)由于較低的生產(chǎn)力水平，陸源顆粒有機(jī)質(zhì)在POC中所占比例增強(qiáng)。第二特征區(qū)（PC2，方差變化比例為20.6%）海水表層鹽度和浮游植物生物標(biāo)志物在POC中所占比例擁有較高的正載荷（0.789和0.751），顯示了鹽度較高且浮游植物源有機(jī)組分占POC比例較大的海區(qū)，對(duì)應(yīng)著南大洋海盆區(qū)或者冰架邊緣近岸開闊的冰間湖區(qū)域（圖2B和圖5B）。此外，在第二特征區(qū)海水表層總POC的δ13C指標(biāo)擁有較高的負(fù)載荷（-0.707），說明羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)域浮游植物源有機(jī)質(zhì)的δ13C端元值偏負(fù)，當(dāng)浮游植物源有機(jī)質(zhì)對(duì)POC的貢獻(xiàn)增加時(shí)，海水表層POC的δ13C值偏低，例如蘇茲伯格冰架邊緣近岸海域（圖5B）。這與南極優(yōu)勢(shì)浮游植物棕囊藻擁有較低的δ13C端元值和南極周邊海區(qū)浮游植物合成有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)較強(qiáng)的碳同位素分餾的觀測結(jié)論一致[34,41,55]。第三特征區(qū)（PC3，16.5%）海水表層懸浮體中膽甾醇和陸源生物標(biāo)志物（尤其是n-C26,28,30脂肪酸）在POC中所占比例擁有較高的正載荷（0.894和0.626），顯示了動(dòng)物源和陸源有機(jī)組分占POC較大的海區(qū)，對(duì)應(yīng)著羅斯海–阿蒙森海生產(chǎn)力較高的冰架邊緣近岸海區(qū)（圖6B和圖7D）。值得注意的是，海水表層總POC的δ13C指標(biāo)和浮游植物生物標(biāo)志物/POC也擁有一定的正載荷（0.519和0.375），說明羅斯海–阿蒙森海研究區(qū)動(dòng)物源有機(jī)質(zhì)擁有相對(duì)較高的δ13C端元值，當(dāng)高生產(chǎn)力海區(qū)動(dòng)物源有機(jī)質(zhì)對(duì)POC的貢獻(xiàn)增加時(shí)（圖6B），海水表層POC的δ13C值會(huì)偏高，例如羅斯冰架和蓋茨冰架邊緣近岸海域（圖4B）。

表 3 羅斯海-阿蒙森海研究區(qū)2019—2020年夏季表層海水多參數(shù)空間變化主成分因子分析Table 3 Principal component analysis of multiple parameters of surface seawater in the Ross Sea-Amundsen Sea in austral summer of 2019-2020 and the loadings of the proxies on factors 1-3

4 結(jié)論

(1) 2019—2020年夏季羅斯海–阿蒙森海海水表層懸浮體調(diào)查結(jié)果顯示，表層POC總有機(jī)質(zhì)參數(shù)受南極獨(dú)特的海–氣–冰三重系統(tǒng)作用影響，其來源和空間分布特征復(fù)雜。利用來源典型性的生物標(biāo)志物指標(biāo)發(fā)現(xiàn)該海區(qū)海水表層POC來源至少包括浮游植物源、動(dòng)物源和南極大陸碎屑源。來源典型性生物標(biāo)志物濃度空間分布趨勢(shì)受物源貢獻(xiàn)強(qiáng)弱、陸架水形成和陸源碎屑沖淡效應(yīng)的影響。浮游植物源、動(dòng)物源和陸源生物標(biāo)志物的濃度水平高值區(qū)均出現(xiàn)在羅斯海–阿蒙森海冰架邊緣的近岸高生產(chǎn)力海區(qū)，近岸高陸源物質(zhì)貢獻(xiàn)是高生產(chǎn)力的重要營養(yǎng)供給。陸源長鏈正構(gòu)烷烴指標(biāo)顯示陸源顆粒有機(jī)質(zhì)以低有機(jī)碳含量的大陸巖性有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)為主，表現(xiàn)為研究區(qū)域海水表層顆粒物中陸源正構(gòu)烷烴的CPIΣ25-33值呈現(xiàn)成熟的巖性有機(jī)質(zhì)端元信號(hào)（≈1）。

（2）羅斯海–阿蒙森海有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)的空間變化特征按照海區(qū)環(huán)境特征和來源特性可以分為三大類，以陸源有機(jī)質(zhì)相對(duì)貢獻(xiàn)為主的離岸浮冰區(qū)，對(duì)應(yīng)高的陸源生物標(biāo)志物有機(jī)碳校正濃度，δ13C呈現(xiàn)偏負(fù)的陸源有機(jī)質(zhì)端元特征（約-28‰）；以浮游植物源有機(jī)質(zhì)相對(duì)貢獻(xiàn)為主的冰架邊緣和南大洋低生產(chǎn)力海區(qū)，對(duì)應(yīng)高的浮游植物源生物標(biāo)志物有機(jī)碳校正濃度，δ13C呈現(xiàn)南極典型的浮游植物有機(jī)質(zhì)端元特征（約-29.6‰～-31.1‰）；以動(dòng)物源有機(jī)質(zhì)相對(duì)貢獻(xiàn)為主的冰架邊緣近岸海區(qū)，對(duì)應(yīng)高的動(dòng)物源生物標(biāo)志物有機(jī)碳校正濃度，δ13C呈現(xiàn)偏正的高等生物有機(jī)體端元特征（＞ -25.2‰）。可見，單一的有機(jī)地球化學(xué)來源示蹤指標(biāo)并不能有效區(qū)分研究海區(qū)海水表層POC的來源組成，本文中運(yùn)用的多參數(shù)指標(biāo)解譯有助于我們示蹤和區(qū)分復(fù)雜的南極冰架邊緣海有機(jī)碳來源、組成及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

致謝：衷心感謝參加中國第36次南極科學(xué)考察的全體人員在考察期間給予的大力協(xié)助，感謝自然資源部第三海洋研究所藍(lán)藝君和柏龍軍實(shí)驗(yàn)員協(xié)助進(jìn)行樣品預(yù)處理。