海南热带海洋学院研究生，海南热带海洋学院研究生院
珊瑚是热带海洋中十分理想的高分辨率环境记录载体，广西大学海洋学院余克服教授团队研究发现南海珊瑚骨骼钒/钙(V/Ca)比值受到海表风和石油污染事件的显著影响，可以有效示踪热带气旋和人类活动。
随着公众对工业革命以来环境问题的关注，大气、水和沉积物之间钒的地球化学循环等问题开始逐渐受到重视。钒可通过石油泄漏或化石燃料燃烧等途径在海洋中富集，因此被认为是海洋环境主要污染物之一。鉴于其在海水中适宜的丰度和停留时间、与在海洋中溶解度密切相关的氧化还原态、以及在生物代谢中的关键作用，钒还具备成为记录海洋环境历史指标的潜力。尽管人类活动对钒循环的影响与对铅、汞等金属元素循环的影响十分相似，但其受到的关注却相当有限。特别是，海洋作为陆源钒最主要的汇，但海洋中钒的地球化学研究远远落后于其他金属元素。热带海洋中的造礁珊瑚是记录海水中微量元素变化及与之相关的自然、人为因素影响的天然档案，珊瑚骨骼钒已成功应用于重建表层海水钒含量的变化历史。
广西大学海洋学院余克服教授团队利用南海涠洲岛海域近三十年以来高分辨率的珊瑚骨骼地球化学指标，包括V/Ca比值、稳定氧、碳同位素等，结合海南岛珊瑚骨骼的钒数据，探讨了南海北部表层海水钒含量变化的时间序列(图1)。该研究首次报道了高分辨率珊瑚V/Ca比值与海表风之间存在密切关联（图2），发现湿季珊瑚V/Ca极值与热带气旋活动有很好的对应关系，揭示了其重建热带气旋活动变化历史的潜力。
该研究提出：在浅海环境中，强劲的海表风会导致海水发生垂直混合，进而显著影响底层海水的氧化还原条件，最终导致海洋沉积物的钒再活化并释放到海水中。然而，由于人为干扰的存在，无法将珊瑚V/Ca比值与海表风的关系看作是简单的线性关系。该研究认为在人为活动较弱的前工业化时代或有明确污染事件记录的海域在去除人为排放的信号后珊瑚V/Ca比值能够有效地记录和识别海表风。
图1 珊瑚岩芯位置（W3为涠洲岛珊瑚，LW4为海南岛珊瑚）与1984~2015年间影响到涠洲岛的台风路径图
图2 珊瑚V/Ca比值与最大风速之间的相关性（橙色点线为年平均，黑色点线为湿季平均）
此外，基于珊瑚V/Ca比值与已知人为V排放事件在时间序列上的对应关系，该研究重建了南海北部人为钒排放相关产业的发展与变迁史（图3）。在早期阶段（1984~1993年），珊瑚V/Ca比值相对较高且波动大，主要与周边大陆的工农业发展和涠洲岛石油开采活动有关。在中期阶段（1994~2008年），珊瑚V/Ca比值较低且相对稳定，主要与环境保护举措有关。在最后阶段（2009~2015年），由于当地航运业的快速发展，珊瑚V/Ca比值迅速增加，并出现了多个与石油泄漏相关的极端峰值。
图3 1985~2015年间W3珊瑚V/Ca比值、LW4珊瑚V含量、海南/广西进出口贸易总额和海南/广西港口货物吞吐量的对比
该研究发现高分辨率珊瑚地球化学指标可以有效示踪热带气旋和人类活动，这为重建地质历史时期热带气旋变化历史提供了新的思路和方法。该成果发表在近期出版的《中国科学：地球科学》上，广西大学姜伟副教授和余克服教授分别为文章的第一作者和通讯作者。
中文版：姜伟, 吴星媛, 余克服, 杨浩丹, 许慎栋, 王宁, 雍阳阳, 孙一楠, 韦朝帅, 王英辉. 2022. 南海北部珊瑚钒的高分辨率记录及其对热带气旋和人类活动的响应. 中国科学: 地球科学, 52(12): 2391–2402
英文版：Jiang W, Wu X, Yu K, Yang H, Xu S, Wang N, Yong Y, Sun Y, Wei C, Wang Y. 2022. Impacts of tropical cyclones and anthropogenic activities on marine vanadium: A unique perspective from high resolution Porites coral record. Science China Earth Sciences, 65(12): 2285–2296, https://doi.org/10.1007/s11430-021-9993-9
信息来源：中国科学杂志社。
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