在缺氧海洋沉积物中，一个长期困扰学界的矛盾现象是：尽管铁氧化物（Feox）为组成活性铁（FeR）的主要成分，并且铁氧化物（Feox）在成岩过程中大量还原损失，沉积物中活性铁结合有机碳（FeR-OC）的比例却在千年时间尺度上几乎保持恒定。Feox的传统功能是通过吸附或共沉淀为有机碳（OC）提供物理保护，将其与微生物和酶降解隔离开来，从而促进长期埋藏。然而，当Feox自身在缺氧条件下被逐步还原消耗时，FeR-OC的稳定性从何而来？针对这一关键科学问题，地理与海洋科学学院邹欣庆教授团队提出一种假设：活性铁（FeR）库中除Feox外，可能存在其他铁相，在缺氧条件下为FeR-OC复合物的稳定提供关键支撑。为验证这一假设，研究团队对采自东海和南黄海的七个沉积柱样进行分析，将沉积物中的FeR操作性地划分为络合态铁相（Fep）和铁氧化物相（Feox），并结合孔隙水等数据对各组分结合OC的特征进行系统分析。

研究结果表明，在缺氧沉积物中，活性铁结合有机碳表现出一种特殊的再分配现象：（1）缺氧埋藏过程中，络合态铁结合有机碳（Fep-OC）含量及其在总有机碳（TOC）中的比例（fFep-OC）呈上升趋势；（2）在同一层位内，铁氧化物结合有机碳（Feox-OC）含量及其在TOC中的比例（fFeox-OC）则同步呈现消耗减少的趋势（图1）。结合孔隙水的数据结果，这些观测揭示了一个核心发现：总FeR-OC库的表观稳定性并不一定反映其组分构成的恒定不变。总FeR-OC库的稳定是通过OC在不同FeR结合组分之间的再分配得以维持的（图2）。在缺氧沉积物发生铁还原的过程中，Feox和Feox-OC逐步消耗；与此同时，Fep和Fep-OC同步积累，从而抵消了Feox-OC的损失，进而维持了总FeR-OC库的稳定。

图1 沉积柱H27和H28中不同铁相结合OC组分、孔隙水溶解铁及铁相的分布图。（a-c）为Fep-OC、Feox-OC及FeR-OC含量及其在TOC中的比例，(d)孔隙水中溶解态铁含量，（e-f）为沉积物中Fep、Feox及FeR含量，（h-n）为对应岩芯H28的指标

图2 活性铁结合有机碳缺氧埋藏过程机制图

Fep作为此前长期被忽视的有机碳金属载体，在缺氧条件下有效补偿了Feox还原造成的FeR-OC损失。该研究阐明了不同FeR组分在OC封存中的差异化角色，为评估缺氧条件下FeR-OC的保存效率提供了关键的野外证据，也为重新审视海洋沉积物碳汇的长期稳定性提供了新视角。

相关研究成果以“Reactive Iron-Bound Organic Carbon Shows Unexpected Persistence under Anoxic Burial”为题发表于《Environmental Science & Technology》（https://doi.org/10.1021/acs.est.6c07771）。南京大学地理与海洋科学学院硕士研究生陈子诚为论文第一作者，邹欣庆教授和王成龙助理教授为论文共同通讯作者。合作作者包括南京大学地球科学与工程学院陈天宇教授，南京大学地理与海洋科学学院汪亚平教授、葛晨东教授，博士生张卓越，硕士生安秋钧、张曼晴。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然资源创新基金、中央高校基金、江苏省研究生科研与实践创新计划等项目的联合支持。