近日，中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室宋金明、袁华茂团队联合德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心（GEOMAR）在地学领域国际期刊Geochimica et Cosmochimica Acta发表了题为“Sources and fate of particulate organic matter along the river-estuary-coastal ocean continuum: Constraints from amino acid and amino sugar carbon isotopes”的研究成果。研究首次通过氨基酸和氨基糖单体碳同位素分析，揭示了河流-河口-近海连续体中颗粒有机质（POM）的多重来源及细菌重塑在其中扮演的重要角色。

作为全球碳循环枢纽的河口和近海区域，是陆源和海洋有机质交汇、相互作用复杂动态系统的发生地，准确追踪其有机质的来源、转化及归宿，对于理解陆海碳交换及全球碳收支至关重要。然而，河口及近海区域有机质来源及组成极其复杂，加之受到人为活动的影响，准确识别有机质的来源和转化仍面临诸多挑战。传统方法多依赖于总有机质参数，如总体稳定碳同位素（δ13C）和碳氮比值来追踪有机质来源，这些参数虽能初步区分陆源和海洋来源，但难以揭示有机质的具体组成及其动态变化。本研究基于单体同位素分析技术，结合颗粒有机碳（POC）及其组分分析，系统探究了长江口及邻近海域POM的来源、反应性及微生物转化过程。

研究发现，POC的总δ13C值主要反映了初级生产者的同位素信号，尤其在盐度较高的区域，初级生产者与溶解无机碳（DIC）之间的同位素分馏程度显著增大，导致高盐区POC的δ13C值明显偏低。这一现象表明，POM的同位素组成不仅受有机质来源的影响，还受到生物过程的调控。沿着盐度梯度，氨基酸和氨基糖的来源发生显著变化。陆源氨基酸主要来自细菌和维管植物，而海源氨基酸则以藻类为主；氨基糖在淡水端呈现混合来源，包括细菌、真菌和藻类，而在向海方向逐渐过渡为以细菌来源为主。低盐区的陆源POM呈现高度降解状态，并且大量（~19%）来源于细菌，而中高盐度区的POM则受浮游植物生产的影响，反应性显著提高。综合以上发现，并结合细菌生物标志物胞壁酸的同位素特征，本研究发现有机质在河流-河口-近海连续体中存在显著的细菌重塑过程，进一步证实了陆源有机质在河口区经历了快速移除过程。该研究揭示了河口系统中有机质的复杂动态变化和细菌在有机质转化中的关键作用，将有助于深化对陆海交汇区域碳循环过程的深入认识。

图1 采样站位图

图2  左：DIC，POC及其组分氨基酸（AA）、氨基糖（AS）的δ13C值沿盐度梯度变化[不同颜色的阴影分别代表长江（P01-P04）、河口区域（P05-P08）和近海区域（P09-P10）]；右： 基于必需氨基酸δ13C值的线性判别函数分析，揭示不同盐度区氨基酸来源的变化

论文第一作者为海洋研究所郭金强博士，现在德国GEOMAR和法国海洋环境科学实验室（LEMAR）从事博士后研究，袁华茂研究员为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、崂山实验室和山东省自然科学基金等项目的联合支持。

论文信息：

Guo,J.Q.,Achterberg,E.P.,Shen,Y.,Zhou,B.,Song,J.M.,Li,X.G.,Duan,L.Q.,Yuan,H.M*. 2025. Sources and fate of particulate organic matter along the river-estuary-coastal ocean continuum: Constraints from amino acid and amino sugar carbon isotopes. Geochimica et Cosmochimica Acta,393: 31−42. https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.02.004.