一项最新研究探讨了人类活动在沿海海洋中产生的二氧化碳量的有限信息，这些海洋是连接陆地和海洋的咸水环境。收集这些数据对于确定未来减少排放的必要量至关重要。
来自人类活动的过量二氧化碳，包括燃烧化石燃料、土地利用变化和森林砍伐，被世界海洋吸收。这种吸收有助于减少全球变暖，但也可能对海洋生物，如鱼类和植物产生负面影响。
尽管人类源二氧化碳对开放海洋的影响已被彻底研究，但关于其在沿海水域的水平和来源的观察数据仍然不足。这些沿海区域，从河口到珊瑚礁，在连接陆地和海洋方面发挥着重要作用。
由特拉华大学魏军实验室领导的一项新研究，题为“美国东海岸的人为碳的来源与积累”，已在《科学进展》上发表，旨在填补这一信息空白。
主要作者李欣宇于2023年获得特拉华大学海洋科学与政策学院的博士学位，目前是太平洋海洋环境实验室的博士后研究员。魏军担任研究副院长和地球、海洋与环境的玛丽·A·S·莱特希普讲座教授，研究期间指导了李。共同作者包括正在特拉华大学和厦门大学攻读双博士学位的吴泽伦，以及另一位特拉华大学的博士后研究员欧阳长贤。
该团队研究了1996年至2018年间进行的五次研究航行所获得的全面碳酸盐数据集，重点关注美国东海岸，特别是从马萨诸塞州到北卡罗来纳州的中大西洋湾的沿海地区。
1996年的数据集由达尔豪斯大学的海洋学教授道格·华莱士提供，使研究人员能够监测二氧化碳水平随时间的变化。除1996年的航行外，数据收集由魏的团队成员作为国家海洋和大气管理局（NOAA）主导的海洋酸化项目的一部分进行。
研究人员利用这些数据探索人类源二氧化碳进入沿海水域的数量和来源，这对理解全球碳预算至关重要。
表层水约深200米，由于直接暴露于大气，这里的人为二氧化碳水平上升幅度最大，导致吸收了更多的大气二氧化碳。
魏指出，研究的一个有趣发现是水中自然二氧化碳与人为二氧化碳的比例，以及水的年龄如何影响人为碳的积累。
来自墨西哥湾流的表层水更清新，伴随较低的天然二氧化碳水平，显示出较高的人为二氧化碳。
相反，中层水（200米以下）则含有更高的天然二氧化碳和较低的人为二氧化碳水平。
“表层水的人为二氧化碳非常高，而中层水被称为南极中层水，属于来自南极洲的水，已经旅行了很长的时间，可能要花费100年从南极洲到东海岸，”魏解释道。“这部分水由于微生物分解含有大量的天然二氧化碳，但几乎没有人为碳。”
在这些水层下是北大西洋深水，冬季下沉，从拉布拉多海到东海岸需花费超过二十年的时间。“这部分水确实有稍微增加的人为二氧化碳水平，”魏补充道。“每种水体在形成时都有记录的二氧化碳水平，允许我们追踪这些变化。观察到较新水体展现出最高的人为碳水平令人着迷。”
李将这种分布形容为一种“三明治结构”，在表层有高的人为碳，中层有低水平，而更深处则为中等水平。
“这种分布与水的年龄密切相关，因为它在表面与大气相互作用并吸收空气中的二氧化碳，”李表示。
研究还揭示，人为碳从海洋远海向近岸水域减弱，这与盐度的降低相对应。这表明，来自沿海地区，如河口和湿地的二氧化碳运输并没有净增加至开放海洋中。
“当我们将我们的发现应用于低盐度水时，比如通过特拉华湾和切萨皮克湾流出的水，我们观察到这些低盐度区域的人为二氧化碳的增加确实非常少，”魏澄清道。“这些水体含有大量天然二氧化碳，但几乎没有人为二氧化碳。”
这一结论与先前研究一致，即从河口和湿地到大陆架的人为二氧化碳运输基本上可以忽略不计甚至是负的。导致这一现象的因素包括其低缓冲能力和短暂的滞留时间，限制了其吸收人为二氧化碳的能力。此外，北美湿地的丧失速度是其增长速度的三倍，限制了捕碳和转移至沿海水域的机会。
魏强调这些结果对全球碳循环的更广泛影响。“这项研究澄清了来自陆地研究的相互矛盾的结论，”他说。“关于人类源二氧化碳是否从陆地系统向沿海海洋增加的讨论仍在继续。我们的发现表明，人为碳没有自然运输，沿海水域中的碳主要来源于离岸水体和直接在其上方的大气。然后，绝大多数这些碳被输送到海洋中。”
