《Marine Environmental Research》：Atmospheric wet deposition acts as a critical pathway for bioavailable dissolved organic carbon in the Haizhou Bay, South Yellow Sea
编辑推荐：
黄海哈里兹湾2024年夏季雨水与河流输入溶解有机物（DOM）浓度、光学特性及生物可利用性差异研究。发现河流DOM浓度显著高于雨水（P<0.05），且河流DOM分子量更大、芳香性更高，而雨水DOM生物可利用性（BDOC）占比达53.93±11.48%，为河流输入的7.3倍。研究揭示大气湿沉降是哈里兹湾DOM生物可利用性输入的关键途径。
谢雷|严若彤|方伟|杨斌|贾仁明|卢东亮|杨波|严玉茹|夏家虎|周家迪|黄海芳|康振军
自然资源部海岸盐沼生态系统与资源重点实验室/江苏海洋大学海洋生物技术重点实验室，连云港市，222005，中国
摘要
河流输入和大气湿沉降是沿海水域中溶解有机质（DOM）的重要外部来源。然而，这些外来DOM进入海洋环境后的转化和命运仍知之甚少。为了解决这一知识空白，2024年夏季从海州湾（HZB）收集了雨水样本，并从流入HZB的最大河流——临洪河获取了河水样本。分析了雨水和河水样本中的溶解有机碳（DOC）浓度及其光学特性。此外，还进行了微生物培养实验以评估来自HZB不同来源的DOM的生物可利用性。结果表明，河水样本中的DOC、着色DOM（CDOM）和类腐殖质荧光DOM（FDOM）浓度显著高于雨水样本（P < 0.05）。河水DOM具有更高的芳香性、更高的腐殖化程度和更大的分子量，而雨水DOM则表现出相反的特性。此外，雨水中的生物可利用DOC（BDOC）比例在40.18%到69.77%之间（平均53.93 ± 11.48%），约为河水的7.3倍（7.36 ± 2.55%）。估计夏季进入HZB的DOC湿沉降通量为1662吨，远低于河流输入通量（18821吨）。相比之下，夏季BDOC的湿沉降负荷为896吨，占河流输入的64.7%，表明大气湿沉降是HZB中BDOC的重要途径。
引言
沿海水域是陆地和海洋之间的过渡带，受到自然过程（如台风、极端降雨、沙尘暴）和人类活动（如工业污染、大坝建设、海水养殖）的影响（Bianchi等人，2024年；Jin等人，2024年）。溶解有机质（DOM）是沿海水域中重要的碳库，对区域和全球有机碳循环具有重大影响（Zhan等人，2024年；Liu等人，2024年，2025年）。通常，沿海水域中的DOM来源多种多样，包括河流输送、大气沉降和海底地下水排放等外来输入（Xie等人，2022a；Yu等人，2024年），以及浮游植物初级生产和微生物次级生产等本地贡献（Regnier等人，2022年；Guo等人，2025年）。在这些外部来源中，河流输入被认为是DOM的主要贡献者，对沿海水域的生物地球化学循环有显著影响，特别是在受长江、珠江、黄河和密西西比河等大河流影响的河口-边缘海域（Bianchi等人，2013年；Zhou等人，2024年；Chen等人，2025a；Niu等人，2025年）。
与河流输入相比，大气沉降在沿海水域中DOM和有机碳循环中的作用被大大低估了，这主要是由于降雨量相对于河流径流来说相对较小（Bao等人，2023a）。然而，在淡水流入有限的特定沿海区域（如胶州湾、大亚湾和阳马岛周边海域），大气沉降，尤其是湿沉降，已成为海水中的重要DOM来源（Wu等人，2022年；Xie等人，2022a；Feng等人，2024年）。例如，阳马岛周边海域的年溶解有机碳（DOC）湿沉降通量是河流输入的1.4倍，突显了湿沉降对沿海碳预算的显著影响（Xie等人，2022a）。此外，由于全球气候变化，极端降雨事件的频率显著增加，从而增强了大气向沿海水域输送DOM的过程（D’Sa等人，2023年；Ombadi等人，2023年）。
陆地和大气中的DOM通过河流输入和湿沉降被输送到沿海水域后，会显著影响海洋环境中DOM的组成和转化过程（Jiao等人，2024年）。因此，这可能通过调节空气-海洋二氧化碳通量来改变沿海水域的碳源-汇动态（Dai等人，2022年；Guo等人，2025年）。陆地DOM通常含有丰富的芳香成分，如木质素、单宁和腐殖质，这些成分通常不易被微生物直接利用，但更容易发生光降解（Bao等人，2023b；Wang等人，2025a，2025b）。相比之下，雨水DOM含有较高比例的低分子量有机酸，使其具有更高的生物可利用性（Avery等人，2006年；Bao等人，2023c）。
由于水生环境中DOM的复杂性，许多研究采用了光学技术和质谱法来表征其组成（Chen等人，2025a；Wang等人，2025a）。光学方法，包括紫外-可见光吸收和三维荧光光谱，是识别水生系统中的着色DOM（CDOM）和荧光DOM（FDOM）的便捷且可靠的工具（Helms等人，2008年；D'Andrilli等人，2022年）。此外，结合室内培养实验和光谱分析，这些技术能够更全面地评估DOM转化过程与其在水生环境中的组成特征之间的耦合关系（Bao等人，2023c；Wang等人，2025a）。例如，多项研究表明，在微生物培养实验中，蛋白质样FDOM的浓度通常会持续下降，而类腐殖质FDOM的变化更为复杂，取决于营养物可用性、温度波动和底物可及性等多种因素（Logozzo等人，2021年；Smith等人，2021年）。
海州湾（HZB）是南黄海的一个半封闭海湾，是中国紫菜（Porphyra yezoensis）的重要养殖区，占据了整个海湾面积的约70%（Feng等人，2019年；Xu等人，2024年）。该地区紫菜的养殖期从10月持续到次年的4月，在此期间大型藻类吸收了大量营养物质，有助于改善水质（Feng等人，2020年）。然而，海藻收获和海水温度上升导致夏季出现严重的富营养化和缺氧现象（Wang等人，2022年）。此外，夏季降水量和河流径流量较大，通过湿沉降和河流输入引入了大量DOM，进一步加剧了该地区的生态和环境问题。然而，与已知的河流输入作用相比，大气沉降长期以来一直被忽视，作为DOM的一个直接且可能更具生物可利用性的途径（Bao等人，2023c）。它可以绕过陆地上的广泛降解过程，直接将“新鲜”有机物输送到海洋，从而可能对接收水域中的微生物活动和碳循环产生更直接的影响（Avery等人，2006年；Xie等人，2022a）。因此，为了全面评估陆地碳的生态影响，本研究特别关注这一被低估的途径，旨在量化和比较来自大气湿沉降和河流输入的DOC和BDOC通量进入HZB的情况。
在这项研究中，2024年夏季收集了HZB的雨水样本和流入HZB的最大河流——临洪河（LHR）的河水样本。分析了这些样本中的DOM关键参数，包括DOC、CDOM和FDOM。本研究的主要目的是：（1）评估湿沉降和河水样本中DOM的浓度和组成差异；（2）通过实验室微生物培养实验量化来自大气湿沉降和河流输入的DOM的生物可利用性。这些结果将为外来DOM进入海洋环境后的转化和命运提供重要见解，从而加深我们对沿海水域有机碳循环的理解。
研究区域
研究区域
海州湾（119.25°E-119.50°E，34.76°N-35.09°N）位于南黄海西部，毗邻山东省东南部及江苏省连云港市（图1a）。海州湾总面积约为820平方公里，平均水深12米（Liu等人，2021年）。该地区年平均气温约为14°C，年降水量约为890毫米，其中约70%的降水发生在6月至9月期间（
雨水和河水中的DOM浓度比较
2024年7月至9月期间，收集了10个雨水样本。降水量在16.0毫米到139.5毫米之间，总降水量为724.6毫米，占年平均降水量的80%以上。7月7日的降水量最高，为139.5毫米，而7月4日的降水量最低，仅为16.0毫米。
HZB雨水中DOC的浓度范围为1.02至5.70毫克/升，平均值为2.85 ± 1.46毫克/升（
结论
本研究评估了夏季来自大气湿沉降和河流输入的DOM的浓度、光学特性和生物可利用性。结果表明，下游临洪河（LHR）河水中的DOC、CDOM、FDOM-C3和FDOM-C4的平均浓度分别比HZB雨水中的高约2.26倍、10.00倍、3.52倍和3.51倍。相反，雨水中的FDOM-C1和C2含量相对较高
作者贡献声明
周家迪：撰写 – 审稿与编辑，项目管理。严玉茹：撰写 – 审稿与编辑，项目管理。夏家虎：调查。卢东亮：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。杨波：撰写 – 审稿与编辑，资金获取，数据管理。杨斌：撰写 – 审稿与编辑，资金获取，概念构思。贾仁明：撰写 – 审稿与编辑。严若彤：调查，数据管理。方伟：正式分析，数据管理。黄海芳：
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：42166002、42406039）、江苏省自然科学基金（编号：BK20241962）、江苏省高等学校自然科学基金（编号：24KJB170005）、连云港市博士后研究计划（编号：LYGBSH2025015）、广西北部湾海洋资源、环境与可持续发展重点实验室（编号：MRESD-2024-B01、MRESD-2024-B02）的资助
