Grid calculation of geological carbon sink capacity in coastal bays: a case study of Sanmen Bay
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摘要:
河口海湾地区因沉积物富含有机质和高沉积速率成为地球上重要的碳汇区，在专题性碳汇调查不足情况下，如何更好地发掘前人地质调查数据资源，科学计算河口海湾地质碳埋藏能力，是科学评价海洋碳汇能力支撑双碳目标的重要挑战。以浙江省三门湾海域表层沉积物和沉积柱状样品为研究对象，综合运用粒度分析、有机地球化学分析、210Pb和137Cs测年等测试手段，充分考虑海湾地区海底地形复杂、海陆交互强烈、人类活动活跃等典型特征，探索海湾碳汇网格化计算方法，建立了海湾地质碳汇评估模型。计算表明：三门湾有机碳年埋藏速率为64.04 gC·m−2·a−1，有机碳年埋藏量达89.71 GgC，河口和潮滩区有机碳埋藏速率高，为74.02 gC·m−2·a−1，海湾中部和深水区为52.93 gC·m−2·a−1。
Abstract:The burial rate of organic carbon in a bay is closely related to its geological carbon sink capacity. It is an important challenge to evaluate the ocean carbon sink capacity to support the “dual carbon” goal (carbon peaking and carbon neutrality). Taking the surface sediments and sediment core samples collected in 2019 in the Sanmen Bay, Zhejiang Province as the research object, the typical characteristics of the complex seabed topography, strong sea-land interaction, and active human activities in the bay area were studied comprehensively using particle size analysis, organic geochemical analysis, and 210Pb and 137Cs dating methods. A carbon sink grid calculation method based on the division of bathymetric topographic in the study area was explored, and the bay was divided into shallow tidal flat, deep-water channels, and underwater plain. In addition, the burial rates of organic carbon in different sedimentary environments were obtained. Therefore, a geological carbon sink evaluation model of the Sanmen Bay was established by using inverse distance weighted spatial interpolation. The calculation results show that the burial rate of organic carbon in the study area was 64.04 gC/m2·a. The annual buried amount of organic carbon was 89.71 GgC. Among them, the burial rate of organic carbon in the shallow tidal flat and deep-water channel areas was relatively high at 74.02 and 80.48 gC/m2·a, respectively, and that in the underwater plain area was 52.93 gC/m2·a.
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Key words:
- Sanmen Bay /
- geological carbon sink /
- gridding /
- burial rate of organic carbon
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表 1 三门湾表层沉积物中值粒径和各组分含量
Table 1. Median grain size and component content of surface sediments in the Sanmen Bay
中值粒径/Φ 砂/% 粉砂/% 黏土/% 最大值 7.57 16.57 77.71 37.72 最小值 5.65 1.34 56.36 11.55 平均值 6.87 6.00 66.30 27.70 
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表 2 三门湾表层沉积物粒度和TOC值Pearson相关性分析
Table 2. The Pearson correlation between grain size and TOC content of surface sediments in the Sanmen Bay
中值粒径 TOC 砂 粉砂 黏土 中值粒径 1 TOC 0.389** 1 砂 －0.545** 0.065 1 粉砂 －0.758** －0.520** －0.118 1 黏土 0.991** 0.403** －0.530** －0.780** 1 注：**代表p<0.01； *代表p<0.05。
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表 3 三门湾表层沉积物TOC含量正态分布检验结果
Table 3. Test of normal distribution of TOC content in surface sediments of the Sanmen Bay
区域 平均值 标准差 显著性 决策 全海湾 0.50 0.119 35 0.018a 非正态分布 浅水区 0.50 0.091 72 0.200a,b 正态分布 深水汊道 0.55 0.096 52 0.137a 正态分布 湾口水下岸坡 0.42 0.106 01 0.200a,b 正态分布 注： a为里氏修正后；b为真显著性的下限。
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表 4 基于海湾分区的有机碳埋藏速率
Table 4. Organic carbon deposition flux in each bay division in the Sanmen Bay
区域 面积/km2 单位面积有机碳沉积通量/（gC·m−2·a−1） 区域有机碳沉积通量/（GgC/a） 浅水区 413.89 74.02 30.79 深水汊道 230.93 80.48 18.72 湾口水下岸坡 762.51 52.93 40.21 三门湾全区 1 407.33 64.04 89.71
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