南海冷泉溶解有机质从表层水到底层水的迁移与转化：分子水平的新见解

本研究针对冷泉活动如何影响溶解有机质（DOM）的生成、迁移与转化这一科学问题，通过傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）技术，揭示了南海冷泉区DOM的分子特征及动态过程。研究发现冷泉活动促使含硫化合物向底层水迁移，并触发难降解有机质的正激发效应（positive priming effect），为深海碳循环机制提供了关键分子证据。

　　

深海冷泉如同海底的“化学工厂”，以甲烷渗漏为核心驱动独特的生物地球化学循环。其中，溶解有机质（DOM）作为海洋最大的还原碳库，其动态过程直接影响全球碳收支。然而，冷泉活动如何塑造DOM从表层水到底层水的迁移与转化路径，一直是学界认知的空白。南海作为全球冷泉分布密集区，其DOM分子水平的变化规律亟待揭示。

为破解这一难题，中国研究人员依托“探索二号”科考船及“深海勇士”号载人潜水器，在南海北部海马冷泉区（水深1350–1430?m）采集了冷泉与非冷泉区的水体及沉积物孔隙水样本。研究采用紫外-可见光谱与FT-ICR MS（一种超高分辨率质谱技术，可鉴定单样本中数千种分子式）联用策略，结合DOC（溶解有机碳）浓度测定，系统解析了DOM的分子特征。

冷泉活动向表层水注入独特DOM
通过对比非冷泉背景区（BG），冷泉表层水中检测到显著增多的含硫化合物（如CHOS和CHONS类），其分子多样性高出3%–5%。这些分子以高度不饱和化合物（82.3%）为主，具有较低H/C比（<1.5）和较高分子量，暗示其可能源自冷泉沉积物中微生物对甲烷的转化产物。

DOM迁移的分子筛选机制
在甲烷气泡携带下，约50%的表层水独特分子可迁移至底层水，但迁移过程存在选择性：低H/C比（<1.5）、高芳香性（AI_mod
?>?0.25）的顽固性物质更易保留，而脂肪族化合物（占40.8%）则大量丢失。这种“分子筛”效应可能与流体动力学及微生物降解偏好相关。

底层水的DOM转化动态
活跃冷泉底层水中检测到两类关键变化：一是生成了一批H/C?>?1.5的低芳香性（AI_mod

结论与意义
该研究首次在分子水平上描绘了冷泉DOM“从表层到底层”的完整旅程，揭示了冷泉活动通过改变DOM组成与转化路径，深刻影响深海碳循环的三重机制：1）输入含硫化合物等独特分子；2）选择性迁移形成分子分馏；3）正激发效应驱动碳库更新。成果发表于《Global and Planetary Change》，为量化冷泉碳通量提供了理论依据，亦对理解全球变化下的海洋碳汇功能具有启示价值。