2020年，日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）的重光真仁与内田裕之等研究人员，把一台激发370纳米、发射440纳米的Seapoint紫外荧光计挂接在CTD系统上，搭乘“未来”号科考船沿GO-SHIP印度洋两条断面，以小于67公里的站位间距连续观测荧光有机物（FOM370/440）的垂线分布，再结合水团分析与氧消耗量关系估算了它在印度洋的更新时间。这项成果同年发表于《Frontiers in Microbiology》，给出的答案是410±19年。
一、研究背景
海洋溶解有机质碳库约662 Pg C，其中绝大部分为难降解组分，由表层海洋生产的有机物经微生物矿化转化而来，随经向翻转环流在深层与深渊水中积累数百年至上千年——这一“微生物碳泵”机制是海洋封存大气二氧化碳的重要途径。难降解组分中的发色与荧光部分（CDOM/FDOM）可作为其示踪物：既有研究表明类腐殖质荧光与表观氧消耗量（AOU）在太平洋呈线性相关，但观测多依赖离散采水与实验室测定，覆盖度有限。要在洋盆尺度捕捉难降解有机质的大范围同步动态，必须依靠原位荧光计的高分辨率连续剖面。为此，团队需要先行解决原位荧光信号的温度猝灭校正与实验室标定问题。
二、研究过程
图1. 美国Seapoint公司SUVF荧光计（紫外荧光法测CDOM）
航次分两段：北断面观测于2019年12月5–27日完成，南断面于2019年12月29日至2020年2月10日完成。CTD系统挂接36只采水瓶下放，Seapoint紫外荧光计与溶解氧传感器同步采集FOM370/440、溶解氧剖面，PAR与浊度数据一并记录。荧光计的激发与发射波长分别为370纳米（半高宽12纳米）与440纳米（半高宽40纳米），对应类腐殖质荧光团的特征波段。
图2. 印度洋两条观测断面的CTD与采水站位分布（论文 Figure 1）
为标定原位数据，团队在41个站位从表层到底部以上10米、每站约24层采集水样；250米以浅样品过滤后装入预灼烧玻璃瓶避光冷藏。针对硅胶管可能吸附有机物的顾虑，团队先用七个深度的平行水样做了预实验，测得平行偏差仅0.0004 RU，小于原位荧光计0.0005 RU的分析误差，确认其影响可以忽略。船上随即用台式荧光光谱仪测定三维荧光谱，插值到370/440纳米波长对。原位荧光计存在温度依赖性：团队用代表性海水与超纯水开展控温实验，扣除超纯水的本底与仪器暗计数后，估得温度系数为每摄氏度−0.013，与国外同行在湖水中对同类Seapoint紫外荧光计测得的−0.015至−0.016高度一致。校正后原位数据与台式测定结果显著线性相关，决定系数0.97（n=769）。
在此基础上，团队用最优多参数分析将250米以深的样本分解为12个源水团的混合比例，并计算每个水团的典型FOM370/440与AOU值。
三、实验结果
水团构成奠定深海外观。观测海区250米以深位温介于约−1.5至18℃，盐度33.9–35.8。阿德利地底层水是占样比例最大的水团，达60.01%，典型深度3,053分巴；北大西洋深层水占6.57%，南极中层水占13.45%，红海溢流水占8.78%。南极底层水总体主导了印度洋底层水的填充。
FOM370/440随深度增加并与氧消耗同步。原位荧光计测得FOM370/440在约0.002–0.014 RU之间，上层海洋因光降解而偏低，随深度递增；AOU介于0–300 μmol/kg，空间格局与FOM370/440相似。水团混合与洋盆尺度矿化共同解释了约53%的AOU与34%的FOM370/440变异。
图3. 两条断面的位温、盐度、密度、位涡、溶解氧、AOU与FOM370/440垂向分布（论文 Figure 6）
类腐殖质荧光产生于微生物呼吸过程。各水团的典型FOM370/440与典型AOU呈显著线性相关，斜率为(3.7±0.2)×10-5 RU per μmol/kg。典型值最高的水团是北部的印尼中间水（AOU 229 μmol/kg，FOM 0.0113 RU）与红海溢流水（178 μmol/kg，0.0100 RU），最低的是副热带模态水（37 μmol/kg，0.0043 RU）。
图4. 各水团典型AOU与典型FOM370/440的关系（论文 Figure 7）
北印度洋深渊出现局部偏离。北断面赤道以北27.75σθ以下的深渊水中，FOM370/440相对AOU明显偏高，推测与中印度洋脊和西南印度洋脊热液口的荧光物质供应、以及低氧水体下额外沉降的难降解颗粒有机质垂向输送有关；这些水体随后转化为印度洋深层水向南回流。
更新时间与环流尺度相当。结合黑暗海洋微生物呼吸速率0.6 μmol/kg/年，团队估算FOM370/440净产生速率为2.2×10-5 RU/年，印度洋更新时间为410±19年，与全球尺度基于离散样品估得的435±41年同量级，证明经温度校正与标定的原位荧光计可直接用于洋盆尺度难降解有机质研究。
图5. 原位荧光计的温度依赖性与台式测定的标定关系（论文 Figure 2）
四、研究结论
该研究建立了原位紫外荧光计观测黑暗海洋类腐殖质荧光的完整作业链——温度猝灭校正、离散采样标定、水团分解——并首次给出印度洋FOM370/440的连续断面分布与410年的更新时间，证实原位荧光计可作为微生物碳泵研究的高效观测工具，其方法同样适用于挂接CTD系统与自主剖面浮标。Seapoint紫外荧光计正是这类作业的核心装备：低功耗、体积小、耐压达6000米，激发/发射波长按目标荧光团定制，采用调制光荧光检测并提供增益选择，开放式或泵送式进样均可，与CTD联机即可在走航中同步获取洋盆尺度的荧光有机物垂线剖面，大幅减少采水与实验室分析工作量。
参考文献
Shigemitsu M., Uchida H., Yokokawa T., Arulananthan K., Murata A. Determining the Distribution of Fluorescent Organic Matter in the Indian Ocean Using in situ Fluorometry. Frontiers in Microbiology, 2020, 11: 589262. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.589262
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