厦门大学海洋生物地球化学全国重点实验室、海洋与地球学院周宽波副教授和张衎助理教授团队在海洋铅生物地球化学循环研究中取得重要进展，相关成果以“Depth profiles of dissolved and particulate lead indicate reversible scavenging in deep waters of the West Subtropical Pacific”为题，发表于国际知名地学期刊Earth and Planetary Science Letters。

该研究通过解析副热带西北太平洋溶解态铅与颗粒态铅的垂向分布特征，系统揭示了颗粒介导的可逆清除过程是人为铅进入深海的重要机制。

铅（Pb）是一种具有毒性的痕量金属元素。在过去两百年间，受含Pb汽油、煤炭燃烧和冶炼等人类活动，其排放量显著增加。尽管含铅汽油这一主要污染源已在全球范围内逐步淘汰，但人为排放的铅仍持续通过大气沉降进入海洋。在海水中，溶解态铅既可随水团迁移，也能通过“颗粒吸附—释放”过程与颗粒物发生交换。然而，表层输入的人为铅如何进入深海，长期以来缺乏清晰认识。本研究基于GEOTRACES-GP09航次（图1a），系统分析了副热带西北太平洋溶解态铅（图1b）与颗粒态铅（图1c）的垂向分布，并结合颗粒态铅铝比（图1d），揭示了人为铅由表层向深海输送的关键机制。

图1.（a）GEOTRACES-GP09航次站位图；（b）0-6000m溶解态铅（dPb）浓度断面图分布图；

（c）0-1750m颗粒态铅（pPb）浓度断面分布图；（d）0-1750m颗粒态铅铝浓度比（pPb/pAl）断面分布图

在表层海水中，溶解态铅表现出明显的空间分布差异，呈现西北—东南递减趋势，即靠近东亚大陆的海域浓度较高，而远离大陆的开放海域浓度逐渐降低（图2）。这一空间分布格局与大气气溶胶沉降通量和气团来源高度一致，表明该区域表层海水中的铅主要来源于东亚人为排放。

图2.（a）太平洋表层溶解态铅（dPb）浓度分布图；（b）GP09航次表层溶解态铅（dPb）浓度分布图；

（c）GP09航次各站位30天平均干沉降量；（d）GP09航次各站位来自东亚的气溶胶占比

在中层海水（约500–1200 m）中，溶解态铅浓度与盐度之间呈现显著线性相关关系，显示出保守混合特征（图3）。该深度范围内海水主要受到来自北方的北太平洋中层水（NPIW）（K4-K6）和来自南方的南极中层水（AAIW）(K7-K14)混合的控制，不同水团的混合在很大程度上决定了中层海水中溶解态铅的整体分布。然而，在靠近大陆的站位（K1–K3），中层海水中的溶解态铅浓度明显高于保守混合所预测的水平，这表明除了水团混合之外还存在额外的铅输入。研究估算，这部分额外输入约占这些站位溶解态铅浓度的5%–39%。结合颗粒组成特征，推测这种偏离可能与大陆边缘输入的陆源颗粒有关，这些颗粒在沉降或再悬浮过程中向周围海水释放溶解态铅，从而使近岸中层海水中的溶解态铅浓度高于水团混合所能解释的保守混合值。

图3. 500-1200m溶解态铅（dPb）浓度-盐度关系图

相比之下，深层海水中溶解态铅的分布则反映了颗粒介导的地球化学过程。在颗粒沉降的过程中，铅会在颗粒相和溶解相之间不断发生吸附与释放，从而形成典型的“可逆清除（reversible scavenging）”过程。进一步整合全太平洋的观测数据发现，在1200m和2000m的深层海水中，溶解态铅的空间分布与表层海水呈现出相似的区域格局（图4）。由于太平洋的主要深层水团均来自于南大洋，在北太平洋并没有深层水的表层来源，这种深层水中的溶解态铅的浓度分布特征难以通过水团运动过程解释，说明沉降颗粒在表层吸附溶解态铅并在深海释放，是将人为铅从上层海洋垂直输送至深海的重要机制。

图4.（a）太平洋1200m处溶解态铅（dPb）浓度分布及北太平洋深层水团运动轨迹；

（b）太平洋2000m处溶解态铅（dPb）浓度分布及北太平洋深层水团运动轨迹

本研究通过综合分析溶解态铅和颗粒态铅的浓度，揭示了副热带西北太平洋铅循环受气溶胶输入、水团混合、颗粒介导的可逆清除等多种生过程的共同控制。研究结果为深入理解铅在海洋中的迁移与转化机制提供了新的观测证据，进一步验证了可逆清除过程在人为铅垂直输送至深海中的关键作用。

该论文共同第一作者为厦门大学2023级硕士生杨晨婧和张衎助理教授，通讯作者为周宽波副教授；合作作者包括新加坡国立大学陈梦立研究员，厦门大学张楠工程师、曹知勉教授、蔡毅华教授和戴民汉院士。该研究获得国家自然科学基金（#42276037、#42006045）和中央高校基础研究专项资金（20720250106）的联合资助。

论文来源及链接

Yang, C.J., Zhang, K., Chen, M.L., Zhang, N., Cao, Z.M., Cai, Y.H., Dai, M.H., Zhou, K.B.*, (2026). Depth profiles of dissolved and particulate lead indicate reversible scavenging in deep waters of the West Subtropical Pacific . Earth and Planetary Science Letters, 681, 119914.

https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.119914

延伸阅读

Chen, M.L., Boyle, E.A., Jiang, S., Liu, Q., Zhang, J., Wang, X.F., and Zhou, K.B*. (2023). Dissolved lead (Pb) concentrations and Pb isotope ratios along the East China Sea and Kuroshio transect - evidence for isopycnal transport and particle exchange. Journal of Geophysical Research: Oceans, 128, e2022JC019423.

https://doi.org/10.1029/2022JC019423.

供稿 | 周宽波副教授团队

编辑 | 房月 苏颖

排版 | 陈蕾

审核 | 李骁麟 曹知勉