近日，《Earth and Planetary Science Letters》期刊以“Strengthened glacial biological pump revealed by 230Th-normalized biogenic flux in the northern South China Sea”为题发表了我院博士生段知非（导师：李超副教授）与合作者的最新研究成果。该研究重建了氧同位素5期以来南海北部有机碳埋藏通量的演化历史，揭示了区域生物泵在冰期显著增强，并提出大陆边缘海区的生物泵过程可能在轨道尺度气候变化中发挥了重要作用。
海洋生物泵是连接大气CO2、表层海洋生产力和深海碳储存的关键过程之一，在全球碳循环中具有重要意义。有机碳是生物泵作用的直接产物，其埋藏通量常被用于追踪地质历史时期生物泵强度的变化。然而，在大陆边缘等沉积动力活跃区域，沉积物常受到海底侵蚀、再搬运与再分配等过程影响，导致传统埋藏通量记录难以直接反映真实的垂向沉降过程，从而给古海洋环境重建带来较大不确定性。
针对这一问题，该研究以南海北部陆坡XL2SCSPC001钻孔为研究对象，采用230Th标准化通量方法校正海底沉积物再分配作用，重建有机碳的垂向沉降通量。结果显示，通过海底沉积物再分配输入的物质通量最高可达垂向沉降通量的3.3倍，说明在陆架边缘海地区开展垂向物质通量校正的必要性。
在此基础上，研究进一步探讨了有机碳埋藏通量对生物泵演化的指示意义。结果表明，在氧同位素MIS 5a-4期和3-2期，南海北部有机碳通量均出现显著升高（图1）。结合生物硅、碳酸钙及氧化还原相关指标的综合对比分析，该研究认为有机碳通量变化主要受控于有机质从海洋表层向深层的输出效率，说明冰期南海北部有机碳通量增加主要源自区域生物泵强度提升（图2）。
图1 XL2SCSPC001钻孔过去12万年来有机碳、生物硅通量、Mn/Ti以及南海北部相关环境指标记录。
此外，南海北部生物泵增强与大气CO2下降在时间上具有较好的对应关系，表明大陆边缘海区的生物泵变化与轨道尺度碳循环变化紧密联系。该研究不仅为理解南海冰期-间冰期生物地球化学过程提供了新的证据，也为认识大陆边缘在全球碳循环中的作用提供了重要启示。
图2 南海北部不同气候阶段有机碳通量变化机制示意图。
该论文的第一作者为我院博士研究生段知非，通讯作者为我院李超副教授与自然资源部第一海洋研究所吴永华副研究员，合作者包括我室杨守业教授、自然资源部第一海洋研究所刘焱光研究员、昆士兰大学Helen Bostock教授、赵建新教授、Ai Nguyen研究员以及中山大学罗一鸣教授。该研究得到国家重点研发计划，国家自然科学基金以及上海市自然科学基金共同资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.119976