The characteristics of sedimentary organic carbon in the mud area in the western North Yellow Sea since the Holocene
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摘要:
北黄海西部泥质区沉积环境稳定、沉积记录连续，是重建过去周边流域变化与黄海海洋环境信息的良好载体。目前围绕北黄海西部泥质区沉积有机碳的研究工作多局限于通过表层沉积物揭示其现代分布特征，对于该泥质区长时间尺度沉积有机碳埋藏过程与机制的研究相对薄弱。通过北黄海西部泥质区W03岩芯的总有机碳指标，重建了全新世以来北黄海西部沉积有机碳的埋藏特征，探讨了气候及海洋环境变化对北黄海西部沉积有机碳埋藏的控制机制。研究表明：海平面上升的停滞期（10.3～9.8 cal.kaBP），发育硬质黏土层，有机碳以陆源输入为主（60.7%），动荡的沉积环境导致总有机碳含量相对较低，平均含量仅为0.22%；海平面上升期（9.8～7.0 cal.kaBP），海源有机碳的贡献增加（47.7%），相对稳定的沉积环境有利于该时期有机碳的埋藏；高海平面以来（7.0 cal.kaBP至今），黄海环流体系逐渐形成，陆源有机碳输入随着东亚冬季风驱动的沿岸流强度变化发生相应的改变，海源有机碳的贡献继续增加（50.0%），总有机碳的含量升高至0.58%。北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏主要受控于海平面变化和海洋环流体系的运动。
Abstract:The sedimentary environment of the mud area in the western North Yellow Sea is stable, and the sedimentary record is continuous, making it an excellent proxy for reconstructing paleoenvironment of the local region and surrounding watershed. Previous researches on the sedimentary organic carbon in the mud area are limited to its modern distribution characteristics through surface sediment analysis, and works on the long-term sedimentary processes and mechanisms of organic carbon remain insufficient. Core W03 in the mud area was used to reconstruct the sedimentary environment of organic carbon since the Holocene using sedimentary total organic carbon index, and to clarify the impact of climate and oceanic environmental changes on the source and deposition of organic carbon. During the period of sea level rise stagnation (10.3～9.8 cal.kaBP), a hard clay layer was developed rich in terrestrial organic carbon (60.7%). The turbulent sedimentary environment resulted in a relatively low total organic carbon content (average of only 0.22%). During the period of sea level rising (9.8～7.0 cal.kaBP), marine-sourced organic carbon (47.7%) boomed in a relatively stable sedimentary environment, which was conducive to the burial of organic carbon. Since the high sea level period (7.0 cal.kaBP to present), the Yellow Sea circulation system has been formed gradually, and the input of terrigenous organic carbon has changed correspondingly with the change of coastal current intensity under the East Asian winter monsoon scheme. The contribution of marine organic carbon was increased continuously to 50.0%, and so did the content of total organic carbon (0.58%). Therefore, sedimentary organic carbon in the mud area since the Holocene is controlled by sea level fluctuation and the resultant ocean circulation system.
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Keywords:
- mud area /
- the Holocene /
- sedimentary organic carbon /
- the North Yellow Sea
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陆架边缘海地区接受大量的陆源物质输入，沉积速率较高[1]，河流输送入海的陆源有机碳中超过80%保存在该地区[2-3]，同时陆架边缘海具有较高的海洋初级生产力[4-5]，使得该区域成为全球有机碳重要的汇区。中国东部边缘海陆架泥质区具有沉积速率高、物源广泛、沉积连续以及沉积环境信息丰富的特点，不仅是河流入海细颗粒物质的富集区，而且是沉积有机碳发生堆积、迁移和转化的主要区域，有机碳埋藏量约占全球边缘海有机碳埋藏量的10%[6-7]。因此东部陆架泥质区是研究全球变化影响下沉积有机碳在边缘海输运与埋藏的理想区域，在海洋碳源-汇过程中扮演重要角色。
北黄海为黄海北侧半封闭陆架海域，大部分区域水深小于70 m[8]，水体中浮游植物初级生产力贡献丰富的海源有机碳[9]。同时该区陆源物质供应十分充足，除黄河长距离输运的沉积物外，还有鸭绿江等沿岸分布的中小型河流入海沉积物的直接贡献以及黄海暖流北上带来的碎屑物质[10-15]。北黄海西部泥质区沉积环境稳定、沉积速率较高，促使海源和陆源有机碳发生快速埋藏，进而使得该泥质区成为我国东部边缘海重要的碳汇区。北黄海西部泥质区不仅记录了丰富的陆源信号，其演化过程还受到海平面波动及季节性消长的环流体系的影响，保存了周边流域及海洋环境的变化信息[16-18]。因此，对北黄海西部泥质区沉积有机碳埋藏的历史重建成为系统解读周边流域变化与海洋环境信号的关键“密钥”。
前人围绕北黄海西部泥质区沉积有机碳开展了大量的研究工作，奠定了对北黄海西部泥质区沉积有机碳的认识基础。但这些研究多局限于通过表层沉积物揭示其现代分布特征[19-23]，或利用短柱样探讨百年尺度泥质区沉积有机碳埋藏特征[24]，缺乏长时间尺度沉积有机碳记录重建，限制了对全新世以来北黄海沉积有机碳源-汇格局与受控机制的系统认识。本文选取北黄海西部泥质区W03岩芯为研究对象，通过14C年代学测试建立了W03岩芯沉积格架，结合沉积物粒度、TOC、TN、δ13C等指标，重建了北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏特征，定量估算了过去10.3 cal. kaBP以来陆源、海源有机碳对该区沉积有机碳埋藏的贡献变化，探讨了海平面波动、海洋环流变化及东亚冬季风演化等因素对北黄海西部泥质区沉积有机碳埋藏的影响机理。本研究丰富了北黄海西部泥质区千年尺度有机碳埋藏的研究案例，取得的研究认识将为深入理解气候和海洋环境变化影响下我国东部边缘海沉积有机碳源-汇格局提供科学参考。
1. 材料与方法
1.1 样品采集与测试方法
W03岩芯（38°30′N、122°52′E，水深54.4 m）位于北黄海西部泥质区（图1），于2020年7月通过重力取样器采集获得。岩芯全长538 cm，采集后现场密封低温保存，样品的描述和分样工作在实验室内完成。分样间隔为1cm，共获得538个样品。利用有孔虫作为定年材料，从W03岩芯中选取5个代表层位挑选有孔虫壳体，送至美国Beta实验室进行AMS14C测试分析。
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以1 cm间隔取样538个进行粒度测试。取大约0.5 g沉积物样品加入5 mL浓度为30%的H2O2静置24 h（去除有机质），再加入5 mL浓度为10%的HCl静置12 h（去除碳酸钙），离心洗酸3～4次至溶液呈中性。上机前超声振荡至沉积物颗粒充分分散后，使用英国Malvern 3000型号激光粒度仪测试分析，测量范围为0.02～2 000 μm，重复测量误差小于1%。粒度测试在自然资源部第一海洋研究所完成。
以4 cm间隔取样135个进行沉积物总有机碳、总氮和稳定碳同位素测试。取约0.5 g沉积物样品加入7.5 mL 10%的HCl静置12 h（去除无机碳），离心洗酸3～4次至溶液呈中性。冻干样品后混合均匀，取5～8 mg样品包于锡杯后，使用EA-IsoLink元素分析仪和Thermo Fisher 253 plus同位素质谱仪联合测试。TOC和TN的含量单位为%，分析精度高于0.01%；δ13C的含量单位为‰，测试误差为0.06‰。有机碳测试在中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室完成。
1.2 数据分析方法
使用Calib 8.2.0软件将原始测年数据校正为日历年龄（cal. kaBP），采用黄渤海区域平均值，碳库效应取ΔR=−139±59 a[25]，年龄转换采用Marine 20曲线[26]。粒度测试结果采用Udden-Wentworth Φ值粒级标准[27]，沉积物分类和命名采用谢帕德分类命名法[28]，粒度参数采用矩值法进行计算[29]。
海洋中沉积总有机碳（TOC）的来源包括陆源（外来源）和海源（自生源）[30]。有机碳来源的不同会导致碳同位素δ13C值发生变化[31]。合成海洋有机碳的浮游植物的δ13C值范围为−22‰～−19‰，陆地输入的有机碳δ13C偏负，为−33‰～−22‰[32]。因此，依据δ13C值在陆源、海源有机碳中的差异可以大体区分海洋沉积物中有机碳的来源，使用δ13C二端元混合模型估算陆源、海源有机碳在总有机碳中的贡献比[33]。由于北黄海西部泥质区沉积物中陆源有机碳主要来自黄河[21]，且在整个华北地区陆地C3植物中占主导地位[34]。因此，参考黄河颗粒有机碳的δ13C端元值（−24.0‰）[35-36]，陆地C3植物的δ13C值（平均值为−27.0‰）[37]，取两者平均值−26.0‰作为本文陆源有机碳的δ13C端元值。海源有机碳的δ13C端元值取自海洋的平均值−20‰[37]，计算公式如下：
$$ {\text{δ}}^{\text{13}}\text{C=}{\text{δ}}^{\text{13}}{\text{C}}_{\text{m}}\text{×}{{F}}_{\text{m}}\text+{\text{δ}}^{\text{13}}{\text{C}}_{\rm{t}}\text{×}{{F}}_{\text{t}} $$ (1) $$ {{F}}_{\text{m}}\text+{{F}}_{\text{t}}\text{=1} _{ } $$ (2) 式中，$ {\text{δ}}^{\text{13}}{\text{C}}_{\text{m}} $为海源有机碳的端元值，$ {\text{δ}}^{\text{13}}{\text{C}}_{\text{t}} $为陆源有机碳的端元值，$ {{F}}_{\text{m}} $为海源有机碳的贡献比，$ {{F}}_{\text{t}} $为陆源有机碳的贡献比。
2. 研究结果
2.1 年代框架及沉积速率
从W03岩芯中共挑取5个层位的有孔虫样品进行AMS14C测年，每个样品校正后的日历年龄进行线性插值并线性外推计算岩芯最底部的年龄为10.3 cal. kaBP。根据测年结果建立了W03岩芯的年龄框架（图2），AMS14C测年结果显示W03岩芯记录了北黄海西部早全新世以来的沉积。W03岩芯整体平均沉积速率约为52.23 cm/ka，各阶段沉积速率变化较大，为20.84～167.80 cm/ka。其中在岩芯的底部400～500 cm（对应9.5～10.1 cal. kaBP），沉积物的沉积速率最高，达到167.80 cm/ka；300～400 cm（4.7～9.5 cal. kaBP），沉积速率最低，仅有20.84 cm/ka。
2.2 粒度特征
W03岩芯粒度组分和参数的垂向变化如图3所示，沉积物以粉砂为主，含量大于50%，平均含量64.3%，砂含量波动剧烈（0～34.1%），黏土含量为12%～45%。平均粒径4.2～25.8 μm；分选系数为1.3～2.2，分选较差；偏态为−1.9～2.0，表现为极正偏；峰态为1.7～3.0，表现为平坦—正态。总体而言，根据W03岩芯粒度组分和参数可以划分为4个部分。
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图 3 W03岩芯粒度组分、参数随深度变化Figure 3. Variation of grain size components and parameters with depth in Core W03461～538 cm：该段形成于10.3～9.8 cal. kaBP，岩性特征为硬质黏土层，沉积物以黏土质粉砂为主，各组分含量变化较大，粒度参数波动剧烈。砂组分含量最少，平均含量6.5%；粉砂含量为50.0%～73.8%；黏土含量12.7%～45.2%。平均粒径均值为9.2 μm；分选系数1.3～2.2，分选较差；偏态为−1.9～1.8，表现为正偏、负偏来回波动；峰态主要表现为平坦—正态（1.7～3.0）。
350～461 cm：该段形成于9.8～7.0 cal. kaBP，沉积物为砂质粉砂和黏土质粉砂，砂和粉砂的变化范围较大，砂含量为14.1%～34.1%，平均为24.1%，较461～538 cm明显增加；粉砂的含量有所减少（51.0%～66.8%）；黏土含量在14.1%～23.1%之间波动，相对较稳定。各粒度参数较上一段变化较小，平均粒径为13.0～24.4 μm，逐渐变细；分选系数均值为2.1，分选差；偏态表现为极正偏（1.4～1.9）；峰态为2.4～2.8，表现为平坦—正态。
201～350 cm：该段形成于7.0～3.3 cal. kaBP，沉积物类型从黏土质粉砂到砂质粉砂，砂组分含量呈增加趋势（9.7%～29.0%）；粉砂含量为57.4%～69.1%；黏土含量波动较小，均值为18.4%。平均粒径在该段逐渐变粗，变化范围为12.2～25.5 μm；分选系数1.9～2.1，分选差；偏态为1.5～2.0，表现为极正偏；峰态主要表现为平坦—正态（2.4～2.6）。
0～201 cm：该段形成于3.3 cal. kaBP以来，沉积物为黏土质粉砂和砂质粉砂，砂的含量在200 cm处明显降低，为9.7%～28.4%，平均值为15.4%；粉砂仍是主要组分（59.5%～71.4%）；黏土含量为12.1%～21.4%。各粒度参数较稳定，平均粒径为13.0～25.8 μm；分选系数1.9～2.1，分选差；偏态表现为极正偏（1.5～2.0）；峰态为2.4～2.6，表现为平坦—正态。
选取4个部分代表层位绘制粒度频率曲线（图4），发现461～538 cm段（500 cm）的粒度频率曲线为双峰分布，其他3个层位的粒度频率曲线形态大致相同，呈三峰分布，表明W03岩芯大多数时间受到多个沉积作用的影响。
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图 4 W03岩芯部分层位沉积物粒度频率曲线Figure 4. Curve of grain size frequency of some layers of Core W032.3 沉积有机碳变化及来源特征
全新世以来W03岩芯总有机碳含量及稳定碳同位素变化如图5所示。TOC含量变化范围为0.14%～0.87%，平均含量为0.51%；δ13C的范围为−24.9‰～−22.3‰，平均值为−23.1‰；TN含量变化范围为0.03%～0.14%，均值为0.07%。TOC含量与平均粒径的相关性不明显（R2=0.04，图6a），表明有机碳埋藏受粒度影响不显著。TOC和TN的含量在全新世以来变化趋势相似，两者呈良好的线性相关性（R2=0.75，图6b），说明沉积物中的碳、氮埋藏特征及来源较为一致。沉积物中的总氮TN包括有机氮和无机氮，在应用C/N指标辨别沉积有机碳的来源时，需要考虑沉积物中无机氮的影响。在TOC和TN的相关分析中，可利用截距大体估算沉积物中无机氮的含量，由图6b可知，W03岩芯沉积物的无机氮含量较高，达到了0.02%，使用C/N指标来区分W03岩芯沉积有机碳的来源时可能会出现偏差，因此本研究重点依据δ13C指标开展W03岩芯沉积有机碳来源判别研究。
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图 5 全新世以来W03岩芯总有机碳及来源变化趋势Figure 5. Trend of variations in total organic carbon and its source in Core W03 since the Holocene![]()
图 6 W03岩芯沉积物TOC与Mz（a）、TN（b）的相关性分析Figure 6. Correlation between TOC and Mz (a) or TN (b) in Core W03W03岩芯总有机碳含量及稳定碳同位素的阶段性变化平均值如表1所示。（1）10.3～9.8 cal. kaBP，TOC和TN含量较低，平均值仅为0.22%和0.04%；δ13C偏负，波动大，平均为−23.6‰。（2）9.8～7.0 cal. kaBP，TOC和TN在9.5 cal. kaBP之后总体保持稳定，变化范围分别为0.24%～0.74%和0.03%～0.10%；δ13C值较上一阶段偏正，变化范围为−23.1‰～−22.9‰。（3）7.0～3.3 cal. kaBP，TOC和TN含量先减少后增加，TOC 的变化范围为0.43%～0.78%，TN含量的平均值为0.07%；δ13C值持续正偏，平均为−23.1‰。（4）3.3 cal. kaBP至今，TOC和TN含量波动性增强，总体呈逐渐降低的趋势，变化范围分别为0.33%～0.87%和0.04%～0.14%；δ13C值持续正偏，波动剧烈，变化范围为−23.7‰～−22.3‰。
表 1 总有机碳指标在不同阶段的平均值Table 1. Average value of total organic carbon index in different stages年代 TOC/
%TN/
%δ13C/
‰陆源贡献比/
%海源贡献比/
%3.3 cal. kaBP至今 0.56 0.07 −23.0 49.3 50.7 7.0～3.3 cal. kaBP 0.57 0.07 −23.1 51.5 48.5 9.8～7.0 cal. kaBP 0.49 0.06 −23.1 52.3 47.7 10.3～9.8 cal. kaBP 0.22 0.04 −23.6 60.7 39.3 基于δ13C二端元混合模型估算了陆源、海源有机碳的贡献变化（图5），平均值如表1所示。（1）10.3～9.8 cal. kaBP，陆源、海源贡献比波动剧烈，陆源贡献比平均为60.7%，海源贡献比平均为39.3%，表明此阶段以陆源输入为主；（2）9.8～7.0 cal. kaBP，陆源贡献迅速降低后继续下降，海源贡献呈相反趋势，此阶段陆源、海源贡献比均值分别为52.2%和47.8%；（3）7.0～3.3 cal. kaBP，陆源贡献持续减少，海源贡献逐渐增加，陆源、海源贡献比均值分别为51.5%和48.5%；（4）3.3 cal. kaBP至今，陆源、海源贡献比的波动性逐渐增强，陆源贡献进一步降低，海源贡献持续增加，陆源、海源贡献比均值分别为49.3%和50.7%，表明此阶段海源贡献开始占据主导。
3. 讨论
北黄海西部泥质区表层沉积物的矿物学[38]和地球化学[39]证据揭示了泥质区的沉积物主要来自长距离输运而来的黄河物质。鲁北沿岸流将黄河物质由河口输送到山东半岛北岸，北上的黄海暖流限制了黄河物质继续向东和东北方向的扩散，最终在北黄海西部逐渐沉积下来[10,14]。其中陆源有机碳主要由黄河物质供应，影响其输运和埋藏的因素复杂，不仅受控于环流体系，还受陆源输入的影响[40-41]。全新世早期海侵时期，黄河物质直接供应至研究区[10-11]；高海平面以来，随着环流体系的形成，作为现代环流体系的驱动因素，强盛的冬季风有利于沿岸流输运更多的黄河物质[42]。海源有机碳主要来自海洋浮游植物初级生产力[9]，影响初级生产力的因素包括海平面的变化和海洋环流体系。海平面的上升有利于浮游植物的生长，环流体系的形成和增强对浮游植物生产力有明显促进作用[43-44]。
根据测年结果及海平面变化（图7i），全新世以来北黄海西部的沉积演化可以划分3个阶段：海平面上升停滞期（10.3～9.8 cal. kaBP），海平面上升期（9.8～7.0 cal. kaBP）和高海平面时期（7.0 cal. kaBP至今）。与周边B-U35和B-L44岩芯相比，W03岩芯海平面上升停滞期沉积速率较高，海平面上升及达到最大后，沉积速率与B-U35岩芯相当[38]。根据W03岩芯粒度特征和总有机碳指标重建的全新世以来北黄海西部沉积有机碳的埋藏特征，结合全新世气候和海洋环境记录，探讨北黄海西部泥质区全新世以来不同阶段沉积有机碳埋藏的受控机制。
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图 7 全新世以来W03岩芯总有机碳指标与气候、海洋记录对比a：TOC含量， b：δ13C，c：陆源有机碳贡献比，d：海源有机碳贡献比，e：沉积速率，f：平均粒径，g：PC-6岩芯重建的东亚冬季风记录[46]，h：B-Y14岩芯的SST记录[18]，i：海平面变化[10-11]。Figure 7. Comparison of the total organic carbon index of Core W03 with climatic and oceanic records since the Holocenea: Total organic carbon content, b: δ13C, c: The contribution of terrestrial organic carbon, d: The contribution of marine organic carbon, e: Linear sedimentary rate, f: Mean grain size, g: East Asian winter monsoon intensity reconstructed from the PC-6 Core record[46], h: Sea surface temperature records from B-Y14 Core[18], i: Sea level change[10-11].3.1 沉积有机碳埋藏对海平面停滞的响应
10.3～9.8 cal. kaBP期间，W03岩芯沉积特征表现为硬质黏土层，粒径较细（图7f）。此沉积也曾在北黄海中部泥质区DLC70-2岩芯[39]和辽东半岛东岸泥质区A-O29岩芯[45]发现，被认为是在末次冰消期新仙女木事件（12.9～11.6 cal. kaBP）海平面缓慢上升时期所形成。根据W03岩芯硬质黏土层形成的时间，发现此阶段为融水脉冲事件MWP-1B（11.6～11.3 cal. kaBP）到MWP-1C（9.8～9.0 cal. kaBP）之间海平面的停滞时期[47]（图7i）。该时期黄河在渤海海峡附近入海，距离研究区域比较近[10-11]，沉积速率较高（图7e）。近距离输入导致该时期W03岩芯沉积有机碳记录中陆源供应占据主导，δ13C值明显偏负（图7b），陆源贡献比例达到60%以上（图7c）。另外，前人通过矿物和元素测试结果揭示此阶段泥质区处于弱还原甚至氧化性环境[47]，不利于海源有机碳的保存[37]，从而更加凸显了陆源有机碳的贡献优势。此阶段粒度参数（图3）和总有机碳指标（图5）均波动剧烈，指示此阶段的沉积环境并不稳定，动荡的海洋环境不利于沉积有机碳的保存，导致此阶段TOC含量相对较低，平均含量仅为0.22%（图7a）。
3.2 海平面上升对沉积有机碳埋藏的影响
大约9.8 cal. kaBP发生的MWP-1C事件导致我国东部边缘海海平面快速上升（图7i），沉积环境发生快速变化。由于海平面的快速上升，黄河口迅速西退至渤海西侧[10-11]，远离研究区，陆源物质输运到研究区域的距离增加，δ13C值迅速偏正（图7b），陆源贡献比例快速降低，海源贡献比例快速增加（图7c-d）。此时研究区的粗颗粒物质不利于沉积有机碳的吸附和保存[9]，因此TOC含量并没有明显的增加（图7a）。
随着海平面上升的速度减慢，研究区的沉积速率显著降低（图7e），砂组分开始减少，沉积物的平均粒径变细（图7f）。粒度及总有机碳指标变化趋于稳定，有研究表明此阶段北黄海西部泥质区的细颗粒沉积系山东半岛水下三角洲向北黄海西部扩散而来，沉积环境相对稳定[10-11,38]。海平面的上升，促进了浮游植物的生长，浮游植物初级生产力逐渐提高[44]，海源供应比例增加（47.7%；图7d），δ13C正偏（图7b）。因此，研究区TOC含量由前一阶段的0.22%增加至0.49%（图7a）。
3.3 高海平面时期沉积有机碳埋藏特征
7.0 cal. kaBP左右海平面达到最大后基本稳定，变化幅度不大（图7i），黑潮分支黄海暖流进入黄海，现代黄海环流体系逐渐形成[16,18]。黄海环流体系作用于北黄海西部，使得研究区的沉积环境稳定低能，水动力条件较弱[10-11]，不仅有利于黄河细颗粒物质的汇聚，而且有利于沉积有机碳的保存和埋藏。
黄海环流体系的强弱变化受控于东亚冬季风的强度[42]。强盛的冬季风不仅会增强沿岸流搬运黄河入海物质的能力，而且能通过强化黄海暖流的阻隔作用从而使更多黄河物质在研究区沉积。因此，最大海平面以来北黄海西部泥质区陆源有机碳的供应主要受东亚冬季风驱动的黄海环流体系强度的影响[40]。肖尚斌等[47]通过提取东海内陆架闽浙沿岸泥中部的PC-6孔的敏感粒级，反演了近8 cal. kaBP以来东亚冬季风的变化（图7g）。7.0～4.6 cal. kaBP期间，东亚冬季风相对较弱，环流体系强度不高，因此输送埋藏至研究区的陆源有机碳有所降低；4.6～3.3 cal. kaBP期间，随着冬季风的增强，研究区沉积速率增加（图7e），沉积物粒度粗化（图7f），反映了较强的冬季风导致沿岸流的输运强度和搬运能力增强，增加了陆源物质对泥质区的供应；3.3 cal. kaBP至今东亚冬季风强度逐渐减弱，通过沿岸流输送到研究区的黄河物质通量有所减少，进而导致W03岩芯沉积速率有所降低（图7e），陆源有机碳供应比例进一步降低（图7c）。
海源有机碳作为海洋浮游植物初级生产力的指标，主要受控于黄海环流体系的变化[44]。南青云等[18]对北黄海北部B-Y14岩芯的$ {\text{U}}_{\text{37}}^{{\text{k}}'} $-SST分析认为黄海暖流可能始于7.0 cal. kaBP，并在7.0～5.5 cal. kaBP期间逐渐加强，温度与盐度相关性表明现代黄海环流体系正式形成于5.5 cal. kaBP，并一直强盛至今（图7h）。随着黄海暖流输送而来的温暖水体及强度的增加（图7h），促进了研究区浮游植物的生长，提高了浮游植物初级生产力[44]，海源供应比例进一步增加（50.0%；图7d），δ13C值正偏（图7b）。但黄海暖流的剧烈波动也使得浮游植物初级生产力并不稳定，体现在总有机碳相关指标的波动性增加，这种现象还有可能与3 cal. kaBP以来ENSO增强有关，具体作用机理有待进一步研究。
因此，高海平面以来受黄海环流体系的影响，陆源有机碳输入随着东亚冬季风驱动的沿岸流的强度变化发生对应的改变，海源有机碳供应增加，TOC平均含量为0.58%（图7a）。
4. 结论
（1）全新世以来北黄海西部泥质区沉积有机碳埋藏过程分为3个阶段：融水脉冲MWP-1B事件后海平面上升的停滞期（10.3～9.8 cal. kaBP），沉积有机碳以陆源输入为主，同时动荡的沉积环境不利于沉积有机碳的保存；海平面上升期（9.8～7.0 cal. kaBP），MWP-1C事件导致海平面快速上升，海源有机碳的贡献增加，此阶段相对稳定的沉积环境有利于有机碳的埋藏，TOC含量显著增加；高海平面时期（7.0 cal. kaBP至今），黄海环流体系逐渐形成，陆源有机碳输入随着东亚冬季风驱动的沿岸流强度变化发生对应的改变，海源有机碳的贡献继续增加，总有机碳的含量整体较高。
（2）全新世以来北黄海西部泥质区沉积有机碳埋藏主要受控于海平面变化和海洋环流体系，而未来天气变暖导致的海平面上升速率和极端天气发生频率可能会导致海洋环流体系在天气尺度发生重要变化，进而导致北黄海沉积有机碳源汇过程的调整，后续的研究需要进一步的关注。
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图 3 W03岩芯粒度组分、参数随深度变化
Figure 3. Variation of grain size components and parameters with depth in Core W03
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图 4 W03岩芯部分层位沉积物粒度频率曲线
Figure 4. Curve of grain size frequency of some layers of Core W03
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图 5 全新世以来W03岩芯总有机碳及来源变化趋势
Figure 5. Trend of variations in total organic carbon and its source in Core W03 since the Holocene
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图 6 W03岩芯沉积物TOC与Mz（a）、TN（b）的相关性分析
Figure 6. Correlation between TOC and Mz (a) or TN (b) in Core W03
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图 7 全新世以来W03岩芯总有机碳指标与气候、海洋记录对比
a：TOC含量， b：δ13C，c：陆源有机碳贡献比，d：海源有机碳贡献比，e：沉积速率，f：平均粒径，g：PC-6岩芯重建的东亚冬季风记录[46]，h：B-Y14岩芯的SST记录[18]，i：海平面变化[10-11]。
Figure 7. Comparison of the total organic carbon index of Core W03 with climatic and oceanic records since the Holocene
a: Total organic carbon content, b: δ13C, c: The contribution of terrestrial organic carbon, d: The contribution of marine organic carbon, e: Linear sedimentary rate, f: Mean grain size, g: East Asian winter monsoon intensity reconstructed from the PC-6 Core record[46], h: Sea surface temperature records from B-Y14 Core[18], i: Sea level change[10-11].
表 1 总有机碳指标在不同阶段的平均值
Table 1 Average value of total organic carbon index in different stages
年代 TOC/
%TN/
%δ13C/
‰陆源贡献比/
%海源贡献比/
%3.3 cal. kaBP至今 0.56 0.07 −23.0 49.3 50.7 7.0～3.3 cal. kaBP 0.57 0.07 −23.1 51.5 48.5 9.8～7.0 cal. kaBP 0.49 0.06 −23.1 52.3 47.7 10.3～9.8 cal. kaBP 0.22 0.04 −23.6 60.7 39.3 
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1. 王玉莲，王宁，李浩，姜帆，陈丽洁，常宝坤. 威海市东部滨海新城北部海域沉积物分布特征及沉积环境分析. 山东国土资源. 2024(09): 37-42 . 
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