西印度边缘远洋碘循环：缺氧事件与底栖通量的影响及其生物地球化学意义

本综述系统阐述了西印度边缘海域（尤其是阿拉伯海东部OMZ）中碘的远洋循环过程，重点揭示了季节性缺氧事件触发沉积物-水界面碘化物（I?）通量激增的现象（达52 μmol·m?2·d?1）。研究通过原位培养与孔隙水测定，证实底栖释放是缺氧水体中碘富集（730 nM）的关键驱动机制，为理解氧化还原敏感元素在OMZs中的循环及对大气化学的潜在影响提供了关键实证。

　　

Highlight

Methodology

时间序列测量于2021年1月至2023年12月在Candolim时间序列站（CaTS，G5站）开展。该站点位于北纬15.50°、东经73.65°，距印度西海岸中部Candolim海滩约12公里（图1）。每月一次搭乘机动船进行采样，由CSIR-国家海洋研究所生物地球化学组组织。部分月份因西南季风（SWM）引发的恶劣海况无法采样。

Variation of hydrographic and biogeochemical parameters

研究区域明显受SWM期间的沿岸上升流和FIM期间的季节性缺氧影响，底层水体的水文和生物地球化学参数变化显著（图3、图4）。春季间季风期（SIM，3-5月）和东北季风期（NEM，12-2月）水温高于SWM和FIM期（图3a），2021年3月观测到最高水温30.48°C。盐度也呈现类似模式，SWM和FIM期因淡水输入而略低。溶解氧（DO）浓度呈现强烈季节性波动：SWM末期（9月）和FIM期（10-11月）底层水体DO降至缺氧水平（<62.5 μM），甚至达到完全缺氧（0 μM）。FIM期硝酸盐（NO??）和磷酸盐（PO?3?）浓度因有机质降解而升高，而硅酸盐（SiO?）在SWM上升流期间最高。叶绿素a在SIM期出现峰值，反映春季水华。

Iodine flux from the coastal sediments during the seasonal anoxia

西印度大陆架（WICS）在SWM期经历上升流。随着SWM开始，上升流自印度西海岸南端向北推进（Madhupratap et al., 2001; Smitha et al., 2008），将富含营养盐的冷水带到表层，支持WICS的高初级生产力。SWM期间西海岸强降水导致淡水流入，加剧水体层化，底层耗氧加剧。FIM期（10-11月）层化和有机质降解共同导致底层水体季节性缺氧甚至完全缺氧（Naqvi et al., 2009）。这种缺氧显著影响碘的形态和通量。完整岩心培养显示，季节性缺氧期间底栖碘化物通量高达～52 μmol·m?2·d?1，远高于常氧期。孔隙水碘化物浓度在缺氧期升至4.5 μM，而常氧期低于1 μM。高底栖通量导致底层13米厚的低氧/缺氧水体中碘化物积累达240 nM。这种释放与沉积物中有机质降解和微生物还原过程密切相关（Kennedy and Elderfield, 1987; Scholz et al., 2024）。

Summary

我们研究了印度西部果阿近海内陆架碘循环的季节性变化，并评估了西印度边缘底栖通量在远洋碘循环中的潜在作用。在秋季间季风期（缺氧期）观察到陆架水体中碘化物过剩，这很可能源于沉积物的底栖碘化物释放。我们还发现印度西海岸边缘（大陆坡）沉积物具有向阿拉伯海 perennial OMZ 输送碘的巨大潜力。