中新網(wǎng)北京6月8日電 (記者 孫自法)360萬(wàn)年來，亞洲內(nèi)陸粉塵中鐵的形態(tài)和含量如何變化？給區(qū)域和全球環(huán)境帶來什么影響？
塔里木沙塵傳輸至北太平洋的路徑(陰影區(qū))及西昆侖山黃土巖芯位置(五角星)。 中科院青藏高原所 供圖青藏高原北部冰川侵蝕增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)亞洲沙塵鐵(Fe)化學(xué)組成和太平洋生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。 中科院青藏高原所 供圖中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)中外同行最新完成的一項(xiàng)多年合作研究發(fā)現(xiàn)，亞洲粉塵的二價(jià)鐵含量對(duì)太平洋地區(qū)的浮游植物生長(zhǎng)更為關(guān)鍵，也即亞洲粉塵“鐵肥料效應(yīng)”強(qiáng)化北太平洋生物固碳。同時(shí)，青藏高原冰川侵蝕過程可能是亞洲粉塵鐵化學(xué)形態(tài)變化的關(guān)鍵因素。
中科院青藏高原所8日向媒體發(fā)布消息說，歷經(jīng)十余年持續(xù)努力，該所新生代環(huán)境團(tuán)隊(duì)昝金波和方小敏研究員聯(lián)合英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)Barbara A. Maher教授、東京大學(xué)Toshitsugu Yamazaki教授、臨沂大學(xué)韓文霞教授等，重建出360萬(wàn)年以來亞洲內(nèi)陸粉塵中鐵的化學(xué)形態(tài)和含量變化歷史，相關(guān)研究成果論文近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)科學(xué)院院刊》(PNAS)發(fā)表，為深入理解“亞洲粉塵鐵輸入增加、海洋生物固碳作用增強(qiáng)、大氣二氧化碳降低、全球氣候變冷”這一碳循環(huán)正反饋機(jī)制提供了直接證據(jù)。
論文第一作者和共同通訊作者昝金波研究員介紹說，地球生態(tài)系統(tǒng)中海洋的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過河流和粉塵補(bǔ)充，大陸粉塵攜帶的鐵元素在風(fēng)力搬運(yùn)作用下進(jìn)入海洋，引起浮游生物增加，并消耗大量的二氧化碳，緩解溫室效應(yīng)的危害，這一過程被稱之為粉塵的“鐵肥料效應(yīng)”。已有觀測(cè)表明，亞洲內(nèi)陸大氣粉塵中鐵元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過高空西風(fēng)環(huán)流傳輸?shù)轿鞅碧窖蟮貐^(qū)，促進(jìn)了浮游植物的繁盛。
不過，地質(zhì)歷史時(shí)期，亞洲內(nèi)陸粉塵是否同樣可以通過“鐵肥料”效應(yīng)強(qiáng)化北太平洋生物固碳作用？并對(duì)全球氣候環(huán)境產(chǎn)生重大影響？這些問題長(zhǎng)期以來頗受學(xué)界關(guān)注。
為此，中科院青藏高原所新生代環(huán)境團(tuán)隊(duì)自2006年開始尋找、研究亞洲內(nèi)陸粉塵長(zhǎng)時(shí)間尺度記錄，他們?cè)谒锬九璧啬暇墶⑽骼錾奖逼拢l(fā)現(xiàn)迄今亞洲內(nèi)陸厚度最大、沉積速率最高的黃土古粉塵堆積，其沉積厚度達(dá)671米，起始年齡約為360萬(wàn)年前。合作研究團(tuán)隊(duì)通過衛(wèi)星觀測(cè)以及地球化學(xué)追蹤物質(zhì)來源均證實(shí)，塔里木粉塵是北太平洋海洋沉積物鐵等營(yíng)養(yǎng)元素的主要來源。
在此基礎(chǔ)上，該研究團(tuán)隊(duì)重建了亞洲內(nèi)陸粉塵360萬(wàn)年以來，鐵化學(xué)形態(tài)組成和含量變化歷史，并通過分析黃土古粉塵序列樣品以及小于5微米黃土顆粒組分的鐵氧化物種類和含量發(fā)現(xiàn)，從距今約80萬(wàn)年前的中更新世開始，隨著全球變冷以及北半球中高緯地區(qū)山地冰川的急劇增加，青藏高原的冰川侵蝕作用顯著增強(qiáng)，導(dǎo)致塔里木粉塵鐵氧化物突然從赤鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦，同時(shí)，鐵元素總含量和高生物活性的二價(jià)鐵含量急劇增加。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步計(jì)算表明，中更新世氣候轉(zhuǎn)型期之后，亞洲內(nèi)陸干旱區(qū)輸送至北太平洋的鐵元素總含量以及二價(jià)鐵通量，分別增加約70%和約120%，極大促進(jìn)北太平洋生物物質(zhì)的繁盛，并可能改變了浮游植物種群結(jié)構(gòu)，大量消耗大氣中二氧化碳，造成該歷史地質(zhì)時(shí)期全球氣候進(jìn)一步變冷。(完)