黄河口悬浮颗粒有机碳动态：原位水动力与碳同位素揭示的陆海碳传输机制

本研究通过黄河口洪水期原位水动力观测与碳同位素(δ13 C/Δ14 C)分析，首次量化了潮汐作用下陆源颗粒有机碳(POC)的实时通量。研究发现剪切锋面和河口环流导致岩石源POC(Petrogenic POC)近岸截留(31%→19-23%)，而预老化土壤POC主导离岸输送(8 g/m/s)。该成果为Land-to-Ocean-Aquatic-Continuum(LOAC)碳循环模型提供了关键动力学参数。

　　

在全球碳循环的拼图中，陆地到海洋的碳输送一直是科学家们试图破解的"黑箱"。黄河作为全球泥沙负荷最高的河流之一，每年向海洋输送4.5百万吨颗粒有机碳(POC)，其中蕴含的碳源构成和输送机制直接影响着海洋碳库的平衡。然而，传统研究多依赖单次航次采样，难以捕捉潮汐等短时间尺度动力过程对碳输运的调控作用。这种认知空白使得LOAC(Land-to-Ocean-Aquatic-Continuum)碳收支模型始终存在不确定性。

中国海洋大学等单位的研究团队在《Marine Geology》发表的研究，创新性地将原位ADCP水动力观测与双碳同位素示踪技术相结合，首次揭示了黄河口洪水期POC输运的"潮控开关"效应。研究发现剪切锋面如同"碳陷阱"般截留了31%的岩石源POC，而预老化土壤POC则借助羽流扩张实现跨陆架输送。这种动力学分选机制为理解边缘海碳埋藏提供了新范式。

研究采用三大关键技术：1) 洪水期黄河口连续24小时ADCP流速剖面监测；2) 悬浮颗粒物双碳同位素(δ¹³
C和Δ¹⁴
C)混合模型解析POC来源；3) 基于水团追踪的POC通量残差计算法。样本来自2020年黄河调水调沙期(WSRS)形成的"人工泥洪水"。

【区域背景】
黄河输送的POC主要源自黄土高原风化土壤(90%)，其千年尺度的老化特征(Δ¹⁴
C=-200‰)与年轻生物质碳形成鲜明对比。洪水期水沙通量骤增20倍，为研究极端事件下的碳输运提供了理想窗口。

【水动力观测】
ADCP数据揭示涨潮时海水入侵形成盐度锋面，将羽流压缩至5km范围；落潮时淡水流速达1.5m/s，羽流向外海延伸15km。这种"呼吸式"水动力格局导致POC通量呈现潮周期内两个数量级的波动。

【碳源解析】
双同位素模型量化显示：河流段POC中预老化土壤碳(f_S
)占43%，岩石碳(f_F
)占31%；入河口后f_F
锐减至19-23%，证实剪切锋面对高密度岩石颗粒的选择性截留。

【通量动态】
净残差通量计算表明：近场羽流区存在19 g/m/s的离岸POC输送，其中土壤碳贡献8 g/m/s；而远场因河口环流作用呈现向岸弱通量(0.2 g/m/s)，揭示河口作为"碳过滤器"的双向调控功能。

该研究突破性地证实：潮汐动力通过物理分选作用重塑陆源POC的组成与去向。岩石碳因剪切锋面截留实现短期埋藏，而老化土壤碳则成为跨陆架输送的主力。这种"选择性过滤"机制为全球LOAC模型提供了关键参数，尤其对理解季风区河流在极端事件中的碳调节功能具有范式意义。研究建立的"水动力-同位素"耦合分析框架，为其他高浊度河口碳循环研究提供了方法论模板。