研究揭示绿潮后期大藻对近海碳库的长期影响

2月6日，科技日报记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“青岛能源所”）获悉，该所海洋碳汇与能源微生物研究组以大规模绿潮现场作为天然试验场，同时结合浒苔室内模拟培养实验，揭示了绿潮后期浒苔对近海碳库的剧烈影响。相关研究成果发表于国际期刊《环境科学与技术》。

 

大规模的大藻藻华-浒苔绿潮在我国黄海已连续16年暴发，对近海碳库及碳源/汇具有重要影响。绿潮暴发初期，大藻快速增殖会吸收大量CO2用于合成生物量有机碳，并同时释放一部分溶解有机碳（DOC）和颗粒有机碳（POC）到海水中；而至绿潮后期，藻体密度达到高峰，藻体光合固碳作用减弱，胞外有机碳的释放增强，使得POC和DOC在海水中大量累积，并在微生物作用下向CO2和溶解无机碳（DIC）转化。一直以来，业界尚不清楚绿潮后期海水中大量引入的藻源DOC和DIC有多少能被长久留存于海洋行使碳汇功能（包括有机碳汇和无机碳汇），以及以什么形式进入长期海洋碳循环。

 

根据青岛能源所海洋碳汇与能源微生物研究组的研究，高密度浒苔覆盖的海水中，POC与DOC浓度大幅提升，同时近海DOC的分子多样性显著增高，来自浒苔释放的DOC分子种类约占了绿潮现场近海海水总DOC分子种类的18%。研究团队还发现，浒苔释放的DOC中，约54%以难被微生物利用的惰性溶解有机碳（RDOC）形式存在，并创新性地发现这些藻源RDOC分子种类中约77%是来自浒苔藻体的直接释放，表明大型海藻也是RDOC的直接释放源，暗示大型海藻亦可通过类似微型生物碳泵的机制行使碳汇功能 

 

浒苔藻体释放DOC的其余46%则能很快被微生物降解和转化，通过呼吸作用形成CO2重返大气，或以DIC形式溶于海水。现场调查发现，绿潮后期，高密度浒苔覆盖海水DIC和碱度（TAlk）显著增加（增幅>50%），由于微生物呼吸作用的增强，形成强CO2源区，海水也出现脱氧和酸化现象。最重要的一点，室内研究发现，绿潮后期浒苔新产生的几乎所有的TAlk和一半以上的DIC能在不断改变（从缺氧到复氧饱和，从海气界面CO2不平衡到重新平衡）的环境条件下稳定地留存在海水（图2），这是由于海水碱度的提升使得更多的DIC以HCO3-的形式溶于海水，而不是以CO2的形式快速重返大气，从而对海水无机碳库具有潜在的长时间遗留效应，并在某种程度上行使无机碳汇作用。然而，在近海原位环境中，这些较稳定的无机碳会在海洋水体动力学等因素影响下向外部输出。