波斯湾悬浮颗粒物的生物地球化学特征：基于多指标解析的源识别与环境意义

本研究针对波斯湾悬浮颗粒物(SPM)来源复杂的问题，通过三航次(PGE1901/1902/2101)分层采样，结合CaCO3、SiO2等生物地球化学指标，揭示SPM中84%为颗粒有机质(POM)，发现冬季Chl-a与TPP的强耦合现象，首次量化了尘埃输入与人为活动对Pb/Zn等痕量元素的贡献，为边缘海污染物溯源提供了新范式。

　　

在阿拉伯半岛与伊朗高原环抱的波斯湾，每年数百万吨沙尘在"沙玛尔"风的裹挟下倾泻入海，与沿岸密集的石油设施排污、季节性河流输入共同构成了复杂的悬浮颗粒物(SPM) cocktail。这片半封闭海域正面临前所未有的生态压力——珊瑚白化、重金属累积、富营养化等问题交织，而学界对其核心载体SPM的动态认知仍存在大片空白。特别是过渡季节（春秋季）SPM组分如何响应水文变化？生物过程与人为输入如何影响痕量元素分布？这些问题直接关系到海湾生态系统的命运。

为此，研究人员在2019-2021年开展三航次综合调查，覆盖伊朗专属经济区24个站点，从表层至海底2-3米处进行分层采样。通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析35种元素，结合稳定同位素比值质谱和扫描电镜-能谱(SEM-EDX)技术，首次构建了波斯湾SPM多参数指纹库。特别关注生物标志物（如Chl-a、bSi）与金属元素(Ca/Fe/Al等)的耦合关系，并引入Me/Al（金属-铝比值）等创新指标溯源污染物。

【采样时间与位置】
研究区域横跨阿拉伯河河口至霍尔木兹海峡，在春季(PGE1901)、秋季(PGE1902)和冬季(PGE2101)获取了包括温盐深(CTD)数据在内的多维度样本。水下地形测量显示北部陆架陡峭的特征显著影响颗粒物分布。

【水文气象背景】
冬季强混合使SPM垂直分布均匀，而春夏季分层作用形成"双层巴士"结构——表层低盐印度洋水(IOSW)与底层高盐波斯湾水(PGW)的交汇带成为颗粒物"收费站"，捕获了大量生物成因物质。温度-盐度图解揭示秋季存在明显的温跃层，这与Chl-a次表层峰值高度吻合。

【讨论】
数据呈现三大颠覆性发现：1）北部近岸区SPM浓度超预期，尤其在阿拉伯河河口形成"颗粒物热点"，冬季浓度较春秋高2倍；2）POM占比呈现"近岸-离岸"梯度，从河口区的40%飙升至远洋区的84%；3）痕量金属呈现"金字塔式"分布：Ca>Fe>Al>Zn>Ti>Mn，其中Cd的Me/P比最接近浮游植物细胞内值，而Pb/Zn/Cu/Ni的50-5000倍地壳富集系数直指人为累积效应。

【结论】
这项发表于《Deep Sea Research Part II》的研究，首次揭示波斯湾SPM的"三明治"结构：生物成因层(POM+bSi)夹在矿物层(CaCO₃+Al₂O₃)与污染层(Pb/Zn)之间。创新性提出Ca/Fe比值可作为陆源输入"示踪剂"，而N:Chl-a的3倍季节性波动暗示浮游植物群落结构剧变。这些发现不仅解释了海湾生态退化的物质基础，更建立了边缘海颗粒物研究的"波斯湾范式"——将传统生物地球化学循环研究与人类世污染物溯源完美融合。正如通讯作者Hamid Ershadifar强调的："我们首次量化了沙尘暴与油轮泄漏谁该为重金属超标负责，这为制定差异化管理策略提供了科学依据。"