在地质时间尺度上，海洋沉积代表了最大的碳库，生物作用形成的有机碳和无机碳均随沉积物一起沉降或堆积于海底，其中部分物质转化为化石燃料，这一碳库形成的机理被称为“沉积物碳泵”。同样的机理也使得生物来源的氮堆积于海底。关于海洋沉积储库的总体规模和空间分布格局已有较多研究。在缺氧或高生物生产环境，可能形成较高的有机碳含量，例如封闭的海盆（如地中海、日本海等）和海湾（如黄、渤海沿岸海湾等）。有机碳的储存与细颗粒沉积物相关，而海洋细颗粒物质主要来源于陆源物质输入（通过河流、大气降尘等途径）以及海底沉积物的改造和重新分布，其数量也已被研究者们估算过了。随着沉积作用的进行，沉积碳库发生相应的演化，可用物质收支方程来表征。总之，对海洋碳库的现状、时间演化以及控制机理均已进行了较深入的研究。

然而，海洋碳库正在发生新的变化。在气候变化的背景下，作为主要海洋碳库场所的海岸与陆架正经历着一次海面高程、水动力特征、物质来源、营养物质供给、生物生长格局等因素的系统状态转换，原先的主导过程被一套新的过程所取代。急剧增强的人类活动因素（如沿海开发、流域产业发展和城市群阔展等）叠加于自然因素之上，使系统状态转换更趋于明显。这一新变化对海洋碳库的影响以及未来趋势是过去尚未充分研究的科学问题。全球变化同样也对海洋氮库施加了重大改造作用，对此人们的了解更少。

海洋碳、氮储库与沉积速率和生物生产直接相关。我国的大陆边缘以陆架宽广、沉积物供给丰富、与大河输入和涌升流相伴的高生物生产为特征，因而是研究海洋储库效应及其在全球变化下的系统状态转换的重要关键地点。东海的最大宽度达600 km量级，形成了复杂的陆架环流体系，并为沉积物堆积提供了可容空间，为生物生长提供了巨大的繁衍场所。本区有黄河、长江等世界著名的大河注入，带来巨量的沉积物和营养物，陆架边缘有黑潮涌升，向陆架输入了丰富的营养物质。

在碳氮储库的物质平衡方程中，物质总量随时间的演化受控于堆积速率和生物物质供给。堆积速率是物质供给量和输运过程的函数，前者主要与大河输入相关，后者则与潮流、波浪、陆架环流、沉积物重力流相联系。生物物质供给决定于初级和次级生产、生物颗粒降解过程和早期成岩过程，其控制因素包括营养物质供给、海洋环境条件（温盐度、海洋酸度、海流流速等）。因此，确定这些因素在气候变化和人类活动影响下的响应格局，以及主控过程的转变，就可能刻画海洋沉积储库的系统转换格局和未来演变趋势。

这一主题的研究内容举例如下：碳氮埋藏率特征值及其控制因素；气候变化与人类活动共同作用下的河流入海物质供给对陆架及边缘海盆沉积速率的影响；海洋酸化与营养物质供给变化下的海洋生物生产；海水与滩涂养殖引发的生物生产变化；沉积速率和有机碳、有机氮含量对物源变化和输运过程变化的响应；沉积物碳氮储库变化及对未来海洋碳氮循环的影响。