所罗门海中溶解铁的分布与循环

《Marine Chemistry》：Dissolved iron distribution and budget in the Solomon Sea

dFe浓度在索罗门海及周边海域的分布及其对赤道下流（EUC）的贡献研究。通过PANDORA航次采样和箱模型分析，发现表层和深层dFe显著富集，表明外部输入与内部过程（沉淀、有机络合）共同作用。索罗门海贡献约20%的EUC dFe，但大部分dFe在进入前已积累，且表层-中层水体输入与消耗基本平衡。研究结果为热带太平洋铁循环和生产力机制提供了新证据。

　　铁是海洋生态系统中至关重要的微量元素，它在调节海洋生物生产力和代谢过程中发挥着不可替代的作用。研究显示，铁的缺乏会显著限制某些海域的初级生产力，尤其是在高营养低叶绿素（HNLC）区域，如东赤道太平洋。这一区域由于铁含量较低，即使其他营养物质充足，也难以维持较高的生物活性。因此，理解铁的来源和分布对于揭示海洋生态系统的运行机制具有重要意义。铁的输入不仅来自大陆边缘、河流、大气和海底热液活动，还可能受到其他因素的影响，如生物过程和物理海洋过程。

本研究基于PANDORA科考航次（GEOTRACES GP12）期间在所罗门海内外的11个站点采集的溶解铁（dFe）数据，旨在更精确地量化该区域铁的来源，评估所罗门海对赤道底层流（EUC）的铁贡献，并探讨其在赤道太平洋铁循环中的作用。所罗门海位于珊瑚海以北的西太平洋，是全球重要的海洋环流路径之一。它处于赤道环流系统的西部，连接着副热带区域与赤道带，因此对于研究水体在从副热带向赤道流动过程中性质的变化至关重要。

所罗门海的复杂地形和水文特征使其成为研究铁循环的关键区域。该海区被高耸且高度风化的岛屿环绕，这些岛屿可能通过风化作用释放铁元素进入海水。此外，所罗门海的水文结构包括多个海峡和复杂的水体流动模式，这些特征使得该区域的铁输入和输出过程具有高度的空间异质性。同时，该海区的水体可能受到来自外部的输入，如来自周边海域的水体混合，以及内部的生物和化学过程的影响。

研究发现，在所罗门海的水体中，dFe的浓度呈现出一定的垂直分布特征。在表层和浅层水域，dFe的浓度相对较低，但在中层和深层水域，浓度有所增加。这种浓度变化可能反映了铁的输入和输出过程，以及生物活动对铁的消耗。此外，所罗门海的某些区域显示出明显的铁富集现象，尤其是在上层温跃层和深层水域。这些富集现象可能与外部输入有关，也可能受到内部过程的影响，如铁的沉降和有机物对铁的络合作用。

为了进一步分析所罗门海内部水体中dFe的来源和命运，研究团队构建了一个简单的箱模型。该模型用于估算不同等密度层中dFe的收支平衡，并探讨dFe在流经所罗门海过程中的变化情况。研究结果表明，在所罗门海的封闭海域内，dFe的富集并不显著，尤其是在下层温跃层和中间水层。这一现象可能意味着大部分的dFe是在进入所罗门海之前就已经被获取，或者是在所罗门海内部的沉降和生物过程大致平衡，使得dFe的浓度没有明显变化。然而，在上层温跃层和深层水域，dFe的富集则较为显著，这可能与外部输入和内部过程的共同作用有关。

所罗门海对EUC的铁贡献平均约为20%。这一比例表明，所罗门海在铁的输送过程中扮演着重要角色，但并非唯一的来源。研究还指出，其他区域可能为EUC提供铁元素，例如所罗门海下游的比斯坎海，以及北半球的某些海域。此外，固氮生物如*Trichodesmium*可能在所罗门海以外的深层水域中通过生物活动和再矿化过程，进一步增强EUC中的铁浓度。这些生物过程可能在铁的循环中起到关键作用，尤其是在铁的稀缺环境中。

在所罗门海的水体中，dFe的浓度变化可能受到多种因素的影响。例如，表层和浅层水域的低浓度可能与铁的沉降和生物利用有关，而中层和深层水域的较高浓度则可能反映了铁的输入和输出之间的不平衡。同时，所罗门海的水文结构和环流模式也可能影响铁的分布。例如，低纬度西边界流（LLWBCs）和南赤道流（SEC）在进入所罗门海时的分叉可能带来不同来源的水体，这些水体可能携带不同的铁含量，从而影响整个海区的铁浓度分布。

此外，研究还发现，所罗门海的某些区域，如海岸附近和海峡内部，存在显著的铁富集现象。这可能是由于沉积物的侵蚀和搬运过程，使得铁元素在这些区域被释放并重新分配。然而，尽管这些局部富集现象存在，所罗门海整体上是否是一个净铁源，仍需进一步研究。目前的数据表明，所罗门海在铁的输送过程中可能起到一定的作用，但其贡献程度可能受到多种因素的制约。

总体而言，本研究通过对所罗门海内外dFe浓度的测量和分析，揭示了该区域在赤道太平洋铁循环中的重要性。所罗门海不仅是一个潜在的铁源，还可能通过其复杂的水文结构和生物活动，影响整个区域的铁分布。这些发现有助于更全面地理解赤道太平洋的铁循环机制，以及铁在海洋生态系统中的作用。未来的研究可以进一步探讨所罗门海与其他海域之间的铁交换过程，以及不同来源对铁浓度变化的具体贡献。此外，还需要考虑气候变化对铁循环的影响，以及铁的生物可利用性在不同环境条件下的变化。这些研究将有助于更准确地预测海洋生态系统对全球变化的响应，并为海洋资源管理和环境保护提供科学依据。