生源要素循环是支撑和调控海洋生物泵固碳储碳的关键过程，西北太平洋作为全球海洋最大的碳汇区之一，其中碳氮磷铁等生源要素的现场观测数据十分有限，生源要素的循环过程及其对生物泵的调控机制仍缺乏系统性研究。本课题围绕西北太平洋生物碳泵的物质基础，基于痕量元素洁净采样和分析平台，系统研究不同形态碳氮磷铁等生源要素在中低纬寡营养盐和中高纬高营养盐两个海区的水平和垂向空间精细分布格局；通过水体湍流混合、大气干湿沉降观测结合多元地球化学参数示踪、同位素示踪等物理和生物地球化学耦合研究手段，甄别常量与微量生源要素的来源差异， 评估大气沉降、陆源输入、岛屿效应和垂向输送等过程对营养盐输送的贡献，估算不同营养物质输入通量和比例。本课题将为课题二提供研究区域内生物泵物质基础的关键环境条件信息，为课题四海洋生物地球化学数值模拟提供参数体系，阐明西北太平洋氮磷铁等生源要素循环对生物泵固碳储碳的调控机制。本课题通过建立与国际接轨的超洁净痕量元素海洋生物地球化学研究平台，获取高精度西北太平洋痕量金属和营养元素的数据集，为揭示全球变化背景下西北太平洋氮磷铁循环及其与生物泵固碳储碳的关联提供核心科学依据。
本课题聚焦西北太平洋典型海区碳氮磷铁等营养元素的来源、分布及循环过程，围绕西北太平洋生物碳泵的物质基础，基于痕量金属、营养盐和有机物洁净采样和分析平台，系统研究不同形态碳、氮、磷、铁等生源要素在中低纬寡营养盐和中高纬高营养盐两个海区的水平和垂向空间精细分布格局；基于现场观测和地球化学参数示踪解析常量和痕量营养盐在真光层内的不同来源，估算其海-气界面，以及水平和垂直方向的输送通量和比例；结合不同形态生源要素的化学计量学、甲板培养实验和同位素示踪等研究手段，揭示不同营养盐的循环过程和耦合分异；构建中低纬和中高纬两个研究海区营养盐的收支模型。主要研究内容如下：
1） 西北太平洋不同形态碳、氮、磷、铁等营养物质的空间分布格局
利用现场站位和走航样品超洁净采集与测定技术，重点关注中高纬和中低纬两个研究海区的生源要素分布差异，研究无机和有机形态碳、氮、磷，以及微量营养盐铁的高精度空间分布结构特征。
2） 西北太平洋常量和微量营养盐的来源和输送通量评估
通过水体湍流、大气干湿沉降观测、多元地球化学参数示踪、氮氧同位素示踪、物理-生物地球化学耦合同步观测并结合模型等研究手段，甄别西北太平洋中低纬和中高纬研究海区中常量与微量营养物质的来源差异，包括大气沉降、陆源输入、岛屿效应和垂向输送等过程，关注不同研究区域各来源的营养物质输入通量和比例，阐明其变化格
局和主要控制机制。
3） 西北太平洋营养盐的循环过程和收支平衡
结合水团混合模型，不同形态生源要素的化学计量学关系、同位素示踪等研究手段，揭示两个特征研究海区常量和痕量营养盐的循环过程和耦合分异；通过物理-生物地球化学耦合模型，分析营养盐输送的动力过程，评估研究区域的营养盐收支平衡。
