隨著全球氣候變暖和海洋酸化問題日益嚴(yán)重，人們開始探索在沿海地區(qū)使用礦物添加作為增強(qiáng)碳匯和提高堿度的一種有前景的策略。然而，大多數(shù)相關(guān)研究主要集中在二氧化碳（CO₂）吸收上，而對甲烷（CH₄）減排的研究則相對較少，盡管甲烷是一種更強(qiáng)大的溫室效應(yīng)氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的約28至36倍。

為了填補(bǔ)這一研究空白，中國科學(xué)院華南植物園可持續(xù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)微宇宙培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M了自然條件下的濱海濕地沉積環(huán)境來闡明不同礦物添加對溫室氣體排放（包括CO₂和CH₄）以及海水堿度的調(diào)節(jié)效果。研究表明，橄欖石的應(yīng)用在后期有效地將濱海濕地沉積物從CO₂的排放轉(zhuǎn)為吸收，實(shí)現(xiàn)了175%的減少率。這表明橄欖石具有顯著的固碳能力，可以作為人為增強(qiáng)濱海濕地碳儲(chǔ)存的有效手段。然而，單獨(dú)使用橄欖石影響了鎂離子的有效性，這對依賴鎂離子的生物過程可能產(chǎn)生潛在影響。

而石膏的應(yīng)用在早期階段顯著減少了53%的CH₄排放。不過，施用石膏導(dǎo)致了海水堿度的明顯下降，這可能會(huì)加劇海洋酸化，并對海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。降低的堿度會(huì)削弱海洋生物如珊瑚和貝類形成碳酸鈣骨骼或貝殼的能力，進(jìn)而影響整個(gè)食物鏈和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有趣的是，兩種礦物的混合施用顯示出減少CH₄排放的潛力，且不會(huì)損害海水的堿度和離子的生物可利用性。橄欖石與石膏的協(xié)同施用可能為濱海濕地管理提供了一種可持續(xù)的方法，在有助于控制甲烷這種強(qiáng)效溫室氣體排放的同時(shí)，還能維持海水的健康堿度水平。

該研究不僅為理解礦物添加如何影響濱海濕地的環(huán)境功能提供了一個(gè)新視角，也為應(yīng)對氣候變化提出了一個(gè)潛在的解決方案。相關(guān)研究成果已近期在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment上。華南植物園博士研究生周金戈為論文的第一作者，小良站站長王法明研究員為論文通訊作者。該項(xiàng)研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，中國科學(xué)院青年科學(xué)家基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，國家自然科學(xué)基金，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金，中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì),一帶一路科學(xué)組織等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.178128

圖1. 微宇宙培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及海水和氣體收集的相關(guān)裝置

圖2. 不同礦物添加對溫室氣體排放和海水堿度的影響