小苏: 《苏峰读海》之14介绍了几代厦大学人对台湾海峡西岸红树林湿地固碳和储碳能力的跟踪观测与技术迭代历程。若再向海延伸，到了台湾海峡海底沉积这片面积远比沿岸红树林湿地高出几个数量级的海洋有机碳储库，我们也有过什么样的跟踪观测与技术迭代历程？
老海：海洋沉积物有机碳库中，来源于上层水体生物泵的内源碳，以及来源于流域河口和滨海湿地等邻近生态系统侧向输入的外源碳，大部分经细菌分解转化为无机碳，余下小部分才进入沉积物中长期封存。海洋有机碳沉积通量，可以由沉积物有机碳含量与沉积物沉积速率的乘积来估算。
小苏: 第一幅台湾海峡表层沉积物有机碳含量分布图是哪个年代观测的？
老海：我查到的是1983-1984年福建海洋研究所完成的那幅（图1），见于1988年发表的《台湾海峡中、北部海洋综合调查研究报告》一书中。1989年，承担该工作的福建海洋研究所李亮歌和许金树又在《热带海洋》以“台湾海峡中、北部沉积物中有机碳、全氮及全磷的含量分布特征”为题，详细探讨了这个根据120个表层沉积样和12个柱状岩芯样分析结果整理出来的研究结论：“受着浙闽沿岸流影响的区域，有机碳、氮、磷含量高；中央低值区分布走向与海峡暖流水的流型方向一致；调查区东北角水动力活跃，造成有机碳、全氮和全磷的低值区”，“有机碳、全氮和全磷含量和沉积物含泥量呈正相关，......，符合粒度控制率”。
图1 1983-1984年台湾海峡中、北部海洋综合调查取得的表层沉积物中有机碳分布图（载于：福建海洋研究所《台湾海峡中、北部海洋综合调查研究报告》，科学出版社 1988版，第76页。）
小苏: 台湾海峡沉积速率测定又是什么年代起步的？
老海：自1970年代初期210Pb法用于测定湖泊和海洋沉积速率以来，它已在实际应用中成功地被证实是一种较可靠的，尤其适用于近百年内现代沉积速率的测定方法。1979年国家海洋局与美国国家海洋和大气管理局签订了《海洋与渔业科技合作协议书》，定于1980年启动历时3年4个航次的“中美长江口及其邻近陆架区沉积过程联合调查研究”，沉积速率被列为主要调查项目，双方协议共同对东海所取得的沉积物样品进行年代测定和研究。其中，箱式采样器获取的样品送至美国北卡罗莱纳州立大学实验室，由DeMaster等与国家海洋局第二海洋研究所钱江初和地质矿产部海洋地质研究所成国栋等合作，采用前处理效果稳定的ɑ谱仪210Po方法测定。国家海洋局第三海洋研究所自研的LDC1-1型静力采样器（图2）所获取的样品则送至厦门，由海洋三所同位素研究室邹汉阳等，以及厦门大学黄奕普等采用前处理难度较大的β谱仪测210Bi方法，曾文义等则采用ɑ谱仪测210Po方法并行测定。
图2 吴家仁《LDC1-1型静力采样器》论文截图（载于：《海洋技术》1983年第2期，第37页）
小苏: 看起来就像一场陆架沉积速率测定新技术新方法的国际比对呀。
老海：那是个百废待兴的年代。当时厦门聚集着厦门大学海洋学系黄奕普、施文远，海洋三所邹汉阳、曾文义、 程汉良等一批国内最活跃的同位素海洋学研究力量，但是靠老一代电路技术设计的国产能谱仪参与这场国际比赛，挑战是显见的。他们迎难而上，将力量放在前处理流程的精度提升：首先运用重装型静力采样器保证75~150 cm的取样长度，尽量取得带有210Pb放射性本底信息的样品；其次β谱仪测210Bi方法和ɑ谱仪测210Po方法两条技术路线并行比测；第三改进沉积物中210Pb的分离流程以提高化学回收率；第四同步测量226Rn提高210Pb放射性本底的判断精度。于是，1982年邹汉阳等在《台湾海峡》上发表了题为“210Pb法测定东海大陆架现代沉积速率”的论文，率先介绍了外陆架3个岩芯的β谱仪测210Bi方法测定结果。曾文义等接着在1983年《台湾海峡》上发表题为“海洋沉积物中210Po的测定及其在地质年代学上的应用”的论文，介绍了8个岩芯的ɑ谱仪测210Po方法测定结果。厦门大学黄奕普、施文远和陈伟琪等所改进的离子交换法，将化学回收率稳定于90%以上，也在海洋出版社1983年出版的《东海及其他陆架沉积作用研讨会（杭州）》论文集上发布了外陆架3个岩芯沉积速率的β谱仪测210Bi方法平行测定成果。邹汉阳等又在1984年《海洋学报》上发表“海洋沉积物中210Pb的测定及其在地质年代学中的应用”论文，介绍5个岩芯的β谱仪测210Bi方法测定结果。这支海洋三所和厦门大学合作的同位素海洋学研究团队终于提交了一批“所得结果相当一致”的多方法多路线平行测定沉积速率。
小苏: 当厦门的同位素海洋学研究团队聚焦于方法学问题的时候，DeMaster领衔的中美合作同位素地球化学团队呢？
老海：他们获得了16个岩芯的ɑ谱仪测210Po方法测定结果，并于1985年在讨论长江口及邻近陆架沉积作用的三篇合作论文中，分别从沉积学、地球化学和沉积动力学视角发布了这批数据。第一篇是成国栋等在《海洋地质与第四纪地质》发表的，题目为“长江口及邻近陆架现代沉积物构造”。还有一篇是钱江初等在《沉积学报》发表的，题目为“长江口邻近陆架210Pb的地球化学特征”。最有影响的一篇至今已被SCI论文引用了380次，是DeMaster等在《Continental Shelf Research》上发表的“Rates of sediment accumulation and particle reworking based on radiochemical measurements from continental shelf deposits in the East China Sea”。这篇论文将重点放在东海陆架沉积物在不同时间尺度上的混合速率及沉积速率谱图，运用210Pb和234Th等不同半衰期放射性同位素示踪，揭示了表现为“100年时间尺度沉积速率比100天时间尺度沉积速率慢一个数量级”的东海陆架沉积界面活动规律，成为长江口及其邻近陆架区沉积过程研究的经典。
小苏: 经过长江口及其邻近陆架区国际合作考验的厦门同位素海洋学研究团队，接下来就可以在台湾海峡沉积速率调查中大展身手了。
老海：那时海洋三所在台湾海峡西岸和近海组织了两项研究。一个是周定成牵头的“厦门港湾海洋环境综合调查”项目。程汉良等在1985年发表的“海堤建成前后厦门港湾沉积速率的变化及其在海洋工程中的意义”论文中，报道了厦门港湾6个柱状岩芯的210Pb测定沉积速率多在1 cm/a量级，明显存在厦门海峡高集海堤和海湾围填海扰动后的快速淤积阶段。另一是陈承惠牵头的，“首次应用210Pb及14C等手段，获得该区现代沉积速率与沉积物年代”的“台湾海峡西部海域综合调查”项目。可惜见于论文的只有基于14C的1000年时间尺度沉积速率：1989年许志峰等在《台湾海峡》发表的“台湾海峡西部海域晚更新世以来沉积物年代与沉积速率”论文中，报道了1984-1985年台湾海峡西部海域综合调查中10个站位由6个14C年代样品揭示的全新世沉积速率分布于0.04~3.12 mm/a区间，平均值0.68 mm/a（图3）。
图3 许志峰等《台湾海峡西部海域晚更新世以来沉积物年代与沉积速率》论文截图（载于：《台湾海峡》1989年第8卷第2期，第118页）
小苏: 比起厦门港湾100年时间尺度沉积速率，台湾海峡西部海域1000年时间尺度沉积速率就要慢一两个数量级呀！那么台湾海峡210Pb测定的100年时间尺度沉积速率究竟如何分布？
老海：2011年，被同行们誉为学界劳模的台湾地球科学所扈自安等在《Continental Shelf Research》上发表了汇集了118个柱样的104个210Pb测定沉积速率和90个137Cs剖面验证，编绘出台湾海峡至今仍最可信的台湾海峡210Pb测定沉积速率与沉积通量分布图（图4），测区平均沉积速率0.44 cm/a，平均沉积通量0.39 g/cm2/a，同样也判断“尽管与210Pb研究结果相似，较高的14C沉积速率普遍与细粒沉积物相关，但基于14C测定的沉积速率通常比基于210Pb测定的沉积速率低一个数量级，有时甚至更低”。
图4 扈自安等《Modern (<100 years) sedimentation in the Taiwan Strait: Rates and source-to-sink pathways elucidated from radionuclides and particle size distribution》论文截图：台湾海峡210Pb测定沉积速率与沉积通量分布图（载于：Chih-An Huh, Weifang Chen, Feng-Hsin Hsu, et al. , 2011. Modern (<100 years) sedimentation in the Taiwan Strait: Rates and source-to-sink pathways elucidated from radionuclides and particle size distribution. Continental Shelf Research 31, 47-63.）
小苏: 实现了沉积物有机碳含量与沉积物沉积速率的观测，就有条件估算台湾海峡的有机碳沉积通量了。
老海：台湾海峡区域调查确是海洋三所的强项。叶翔等运用台湾海峡西部和粤东近岸海域2005年观测的252个站位表层沉积物有机碳含量数据和7个柱样的210Pb测定沉积速率，经与扈自安等刚发表的沉积速率数据对比，估算了台湾海峡西部的有机物沉积通量。2023年，海洋三所陶舒琴联合台湾中山大学、瑞士苏黎世联邦理工学院和中国海洋大学同行，以“Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas”为题在《Geochimica et Cosmochimica Acta》发表了根据海峡两岸表层沉积物2012-2017年间观测的91个总有机碳含量，89个δ13C和68个Δ14C数据整理的台湾海峡表层沉积物有机碳特征分布图（图5）。并结合扈自安等2011年和高树基等2008年发表的100年时间尺度沉积速率成果，计算出台湾海峡有机物沉积通量分布图，区域平均为15.6±2.0 gC/m2/a（图6）。
图5 陶舒琴等《Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas》论文截图：台湾海峡表层沉积物总有机碳、C/N、δ13C和Δ14C的分布图（载于：Shuqin Tao, Aijun Wang, James T. Liu, et al. , 2023. Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas. Geochimica et Cosmochimica Acta 353, 92-111.）
图6 陶舒琴等《Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas》论文截图：台湾海峡有机碳沉积通量分布图（载于：Shuqin Tao, Aijun Wang, James T. Liu, et al. , 2023. Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas. Geochimica et Cosmochimica Acta 353, 92-111.）
小苏: 这只有洪华生等1987~1989年间用沉积物捕获器在台湾海峡南部、罗源湾、厦门湾等处测得迁出真光层颗粒有机碳通量平均值的3%，有机碳的埋藏率很低呀！
老海：实际上还要低。看看陶舒琴等的台湾海峡表层沉积物Δ14C分布图（图5d）：在海峡东部，表观14C年龄7892年的-600‰等值线圈闭的“老”有机碳沉积，由台湾岛西南海岸沿澎湖水道向南延伸至南海海盆；在海峡西部，表观14C年龄4203年的-400‰等值线圈闭的“中”有机碳沉积，沿浙闽沿岸流延伸至厦金海域；到了海峡南部的台湾浅滩上升流区，才多处出现表观14C年龄1737年的-200‰等值线圈闭的“新”有机碳沉积。根据Rui Bao等2018年在《 Global Biogeochemical Cycles》发表的“Influence of hydrodynamic processes on the fate of sedimentary organic matter on continental margins”论文的观点，除了不同有机碳源之间保守性的混合作用之外，陆架沉积物中的有机碳还因诸如运移与再悬浮等沉积动力学过程的介入，也伴随着老化与选择性降解等非保守性的移除作用，导致表观14C年龄偏老。依此观点，在陶舒琴等论文的δ13C~Δ14C散点图上加划一条由台湾岛沉积岩有机碳端元到海洋自生有机碳端元之间的紫色辅助线（图7），此线之下的Δ14C负偏，沉积物有机碳明显沿程老化站点，少量出现在台湾海峡中部，大部分出现在台湾海峡东部，比较图5的δ13C与Δ14C分布之间关系，这些明显沿程老化的沉积有机碳恰好集中发育于的高能海洋环境活跃的澎湖水道。
图7 陶舒琴等《Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas》论文图5截图：台湾海峡沉积有机碳及其源端元的δ13C~Δ14C散点图（载于：Shuqin Tao, Aijun Wang, James T. Liu, et al. , 2023. Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas. Geochimica et Cosmochimica Acta 353, 92-111.）
小苏: 这么看来，对于1000年时间尺度上仍存在非保守性移除作用的沉积有机碳，并不适合运用100年时间尺度的210Pb沉积速率去评估其沉积通量。如果直接引用基于14C测定的沉积速率呢？
老海：当我们还不能准确评估非保守移除作用强度的时候，用基于14C测定沉积速率的估算应该更为接近实际。若按照许志峰等与扈自安等的观测结论去评估，台湾海峡有机碳沉积通量的区域平均值可能比陶舒琴等估算的15.6±2.0 gC/m2/a还要低一个数量级！
小苏: 不同来源有机碳对台湾海峡碳埋藏的贡献如何？
老海：基于总有机质δ13C和Δ14C同位素值的三端元混合模型，陶舒琴等对台湾海峡沉积有机碳来源进行定量解析取得的海洋自生源、陆地生物源和沉积岩源有机碳埋藏贡献比例的空间分布显示：海洋自生源为海峡西部浙闽沿岸流和台湾浅滩上升流沉积区的主要贡献者；陆地生物源主要被圈闭在沿岸中小河口沉积区内，很难向外输运；沉积岩源则为海峡东部澎湖水道为主干的流域-海底峡谷高能沉积区的主要贡献者（图8）。
图8 陶舒琴等《Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas》论文图6截图：台湾海峡沉积中海洋自生源（a）、陆地生物源（c）和沉积岩源（e）有机碳埋藏贡献比例分布图（载于：Shuqin Tao, Aijun Wang, James T. Liu, et al. , 2023. Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas. Geochimica et Cosmochimica Acta 353, 92-111.）
小苏: 这种海洋自生源“新”有机碳埋藏由海峡西部主控，沉积岩源“老”有机碳埋藏由海峡东部主控的格局稳定吗？
老海：今年，中国科学院广州地球化学研究所张素蝶、王立慧和胡建芳在《地球化学》上发表了台湾海峡南部水深1875 m陆坡上一个总长2.75 m沉积柱样的有机碳来源定量解析成果（图9，图中加亮标注左起依次为海洋自生源、陆地生物源和沉积岩源的有机碳含量）。该站位于图8所示海峡西部海洋自生源主控区与海峡东部沉积岩源贡献主控区的过渡带，其海洋自生源有机碳含量自2800年前至1000年前在小规模波动中渐升，1000年前至300年前加速达到高峰后迅速回落至2800年前的水平；其陆地生物源和沉积岩源有机碳的时间序列则基本正相关，经过两起两落的明显波动后保持在中间水平。
图9 张素蝶等《2800年来台湾西南海域沉积有机质的组成特征及其对典型气候/环境事件的响应》论文图6截图（载于：张素蝶，王立慧，胡建芳：2026年第55 卷第4期，第672页）
小苏: 四十年的观测，四十年的迭代，海峡两岸海洋工作者终于拼接出第一幅台湾海峡有机碳沉积通量分布图。然而，海峡有机碳扣押能力可能因为采用100年时间尺度沉积速率高估了一个数量级，特别是工业革命以来人类已经造成的巨量净碳排放和大气CO2浓度高速上升，反而在陆坡沉积记录的海峡海洋自生源有机碳出现正反馈型的减量扣押，这些问题和信息的归因分析，还在等待我们这一代接着去攻克。
致谢 感谢王爱军和简星老师对初稿的阅读与修改建议。
参考文献
福建海洋研究所：《台湾海峡中、北部海洋综合调查研究报告》，科学出版社 1988版。
李亮歌，许金树：《台湾海峡中、北部沉积物中有机碳、全氮及全磷的含量分布特征》，载于《热带海洋》1990年第9卷第1期，第31-38页。
吴家仁：《LDC1-1型静力采样器》论文截图，载于：《海洋技术》1983年第2期，第32-38页。
邹汉阳、苏贤泽、余兴光 等：210Pb法测定东海大陆架现代沉积速率，载于《台湾海峡》1982年第1卷第2期，第31-40页。
曾文义、 程汉良、姚建华 等：海洋沉积物中210Po的测定及其在地质年代学上的应用，载于《台湾海峡》1983年第2卷第2期，第30-36页。
Huang Y, Shi W, Chen W et al. Determination of sedimentation rate of continental shelf inthe East China Sea using 210Pb dating technique, Proceedings of international symposium on sedimentation on the continental shelf, with spectial reference to the East China Sea. China Ocean Press, 1983, 580-585.
邹汉阳、余兴光：海洋沉积物中210Pb的测定及其在地质年代学中的应用，载于《海洋学报》1984年第6卷第6期，第793-802页。
成国栋、钱江初、Nittrouer 等：长江口及邻近陆架现代沉积物构造，载于《海洋地质与第四纪地质》1985年第5卷第2期，第1-15页。
钱江初、DeMaster、Nittrouer 等：长江口邻近陆架210Pb的地球化学特征，载于：《沉积学报》1985年第3卷第4期，第31-42页。
D J DeMaster , B A McKee, C A Nittrouer , Qian J, Cheng G, 1985. Rates of sediment accumulation and particle reworking based on radiochemical measurements from continental shelf deposits in the East China Sea. Continental Shelf Research 4(1-2), 143-158.
国家海洋局第三海洋研究所：厦门港湾海洋环境综合调查报告，载于《台湾海峡》1988年第7卷第1期，第89-94页。
程汉良、曾文义、施文远 等：海堤建成前后厦门港湾沉积速率的变化及其在海洋工程中的意义，载于《台湾海峡》第4卷第1期，第46-52页。
吴志端、林惠来：台湾海峡西部海域综合调查成果通过了评审验收，载于《台湾海峡》1987年第6卷第4期，第418页。
许志峰、王明亮、洪阿实 等：台湾海峡西部海域晚更新世以来沉积物年代与沉积速率，载于《台湾海峡》1989年第8卷第2期，第114-121页。
Chih-An Huh, Weifang Chen, Feng-Hsin Hsu, et al. , 2011. Modern (<100 years) sedimentation in the Taiwan Strait: Rates and source-to-sink pathways elucidated from radionuclides and particle size distribution. Continental Shelf Research 31, 47-63.
叶翔、陈坚、王爱军 等：台湾海峡西部沉积物中碳的来源及埋藏，载于《海洋学报》2011年第33卷第5期，第73-81页。
Shuqin Tao, Aijun Wang, James T. Liu, et al. , 2023. Characteristics of sedimentary organic carbon burial in the shallow conduit portion of source-to-sink sedimentary systems in marginal seas. Geochimica et Cosmochimica Acta 353, 92-111.
洪华生、徐立、郭劳动：台湾海峡南部、罗源湾和厦门港颗粒垂直通量研究，载于《海洋科学》1993年第1期，第47-51页。
Rui Bao, Tessa S. van der Voort, Meixun Zhao, et al., 2018. Influence of hydrodynamic processes on the fate of sedimentary organic matter on continental margins. Global Biogeochemical Cycles 32, 1420-1432.
张素蝶，王立慧，胡建芳：2800年来台湾西南海域沉积有机质的组成特征及其对典型气候/环境事件的响应，载于：《地球化学》2026年第55 卷第4期，第666-677页。
文| 李炎
排版| 李灿如
