格陵兰NEEM冰芯元素铁研究获重要进展
发表日期:2020-07-08来源：冰冻圈科学国家重点实验室
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20世纪90年代初，约翰·马丁（John Martin）基于南极Vostok冰芯中铁元素与CO2浓度之间的显著负相关提出了著名的“铁假说”，即铁元素对“高营养盐、低叶绿素”海域浮游植物具有显著的施肥效应，促进其光合作用及对大气中CO2的吸收，从而调节全球大气中的CO2浓度。过去30年中，人们在海洋沉积物、冰芯、黄土等地质载体中，发现了大量不同时间尺度的“铁施肥”证据。但由于各地质体所处环境差异，越来越多的证据表明，“铁施肥”效应在某些海洋也存在其他机制。“铁假说”正面临着一些前所未有的挑战。
近日，冰冻圈科学国家重点实验室副研究员杜志恒（共同第一作者）、北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室效存德教授（第一作者）等基于国际合作获取的格陵兰NEEM深冰芯，首次重建了该冰芯过去11万年生物活性元素铁序列，并填补了“Fe假说”北半球深冰芯数据空白。
研究发现，过去11万年中，格陵兰NEEM冰芯中铁元素序列与粉尘浓度同步变化；且高纬度格陵兰NEEM冰芯与黄土记录在冰期-间冰期尺度存在一致性，间接证实了中亚粉尘对北半球大尺度粉尘输送的贡献；两者记录的关联性主要是由北半球65°N太阳辐射所驱动的（图1）；“铁施肥”效应在千年时间尺度具有显著的不确定性：在冰期（包括显著冷阶段）时期，生物活性元素铁的施肥效应更显著，而在全新世与间冰阶“铁施肥”效应相对较小（图2）；工业革命以来人类活动排放了大量的污染物，但人类活动排放的污染物并未导致NEEM冰芯内铁的显著增加。
该成果对认识长时间尺度上北半球大尺度粉尘Fe传输与海洋碳泵效应相关研究具有重要借鉴意义。此外，对该领域的定量研究、以及估算人类活动污染物排放的Fe施肥效应也具有一定启发。并以Iron in the NEEM ice core relative to Asian loess records over the last glacial-interglacial cycle为题发表于《国家科学评论》（National Science Review，NSR）期刊。
国际著名冰芯科学家Paul Mayewski教授（美国）、Jean-Robert Petit教授（法国）及中科院地球环境研究所曹军骥研究员，西北研究院任贾文研究员、李传金副研究员和李月芳副研究员等参与该项研究。
该研究获国家自然基金委杰出青年基金、国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项(A类)、冰冻圈科学国家重点实验室课题、中科院青年创新促进会课题等资助。
（责任编辑 陈治理）
图1 过去11万年格陵兰NEEM冰芯Nss-Ca2+（A）、粉尘质量浓度（B）与中国黄土粉尘记录（古浪（C）与西峰（D））
图2 NEEM冰芯中生物活性元素铁与CO2浓度的对应关系。图中圆圈和星形分别表示冷、暖期数据，可见在冰期/冷阶段，铁元素与CO2浓度之间更显著的负相关
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