中国海洋大学在揭示海洋施碱与牡蛎养殖协同增汇机制领域取得新进展

本站讯 近日，中国海洋大学水产学院董双林教授团队在环境科学领域著名学术期刊Environmental Science & Technology（《环境科学与技术》）发表题为“Synergy of ocean alkalinity enhancement with biological carbon pump for marine CO₂ removal in the coastal ecosystem with oysters”（海洋施碱与生物碳泵协同促进牡蛎养殖生态系统CO₂去除作用）的研究成果，揭示了海洋施碱（OAE）与牡蛎养殖协同增汇作用和机制。

OAE通过提高海水碱度来增强海水对大气CO₂的吸收能力，是极具应用前景的实现全球气候变化控制目标的策略。然而，在近海实施OAE的效果和机理还存在关键科学认知盲区。大洋实验表明，钙化生物颗石藻的生长会消耗碱度，从而降低OAE实施效率。但最近的研究也显示，钙化生物牡蛎养殖会推高生态系统的pH。因此，在近海广泛实施OAE前阐释OAE与牡蛎养殖在CO₂移除（CDR）方面的相互作用关系十分必要。

研究发现，与单独施碱相比，适度OAE（总碱度约2700 μmol kg^-1）与牡蛎养殖相结合，可使生态系统碳储存和长期碳封存潜力分别提高40%和270%。而且，与单独牡蛎养殖相比，适度OAE与牡蛎养殖相结合，可使蛋白质产量提高52%。但过高的海洋施碱浓度会对系统碳储存和牡蛎生长产生负面影响。情景估算表明，到2050年，全球海水双壳贝养殖产量可能达到54.4至105.7 Mt。若与适度OAE结合，年双壳贝养殖的CO₂储存量可达156.4至227.2 Mt，长期碳封存潜力约为25.5至51.2 Mt CO₂-eq。

OAE首先通过降低海水CO₂分压，促进大气CO₂进入海水。随后，牡蛎通过滤食和营养盐再生促进浮游植物生产，使无机碳进一步转化为有机碳，并向溶解、颗粒和沉积有机碳库转移。这些有机碳为微生物碳泵提供底物，使部分活性有机碳转化为更难降解的有机碳。与此同时，牡蛎钙化将部分无机碳固定于贝壳。由此，溶解度碳泵、生物碳泵、微生物碳泵和碳酸盐泵相互耦合，形成“化学捕获—光合作用转化—微生物代谢封存”的协同路径。

图1 海洋施碱与牡蛎养殖协同增汇机制

中国海洋大学博士研究生田双杰为论文第一作者，董双林教授为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金项目和中央高校基本科研业务费专项资助。

通讯员：刘阳

文章链接：https://pubs.acs.org/esthag/article/doi/10.1021/acs.est.6c09225/5409519/Synergy-of-Ocean-Alkalinity-Enhancement-with?searchresult=1