山东大学副研究员第一作者在一区top期刊（IF=10.9）发表研究成果，取得海水碱化的潜在环境效应方面的新进展
学术
2025-01-11 23:56
法国
近日，山东大学海洋研究院刘纪化教授团队在环境领域国际期刊Environmental Science & Technology（中科院一区top，IF=10.9）发表了题为“Potential environmental impacts and management strategies for metal release during ocean alkalinity enhancement using olivine”的研究成果，揭示海水碱化的潜在环境效应并创新应对策略。庄文副研究员为第一作者，山东大学为第一作者单位和唯一通讯作者单位。海洋负排放被认为将在应对气候变化发挥关键作用。海洋碱度增强（Ocean Alkalinity Enhancement, OAE）作为一种新兴的负排放技术，近年来备受关注。OAE通过向海洋中添加碱性矿物以提升海水碱度，从而促进吸收并固定大气中的二氧化碳。橄榄石因其储量丰富且风化速率快，被视为OAE的理想碱化材料之一。然而，橄榄石风化过程中会释放金属（如铁、镍和铬）。理论上，这些金属与环境介质之间将发生一系列物理化学反应，并对海洋生态系统产生潜在影响（图1）。图1 橄榄石增强风化过程中金属释放及迁移的示意路径本文研究了橄榄石在近岸浅滩施用和通过船舶扩散至离岸海域的两种应用场景，探讨其风化过程中释放的铁、镍和铬与沉积物中锰氧化物的潜在相互作用。研究表明，这种相互作用将通过金属吸附或氧化还原反应，引起锰氧化物层状结构的变化，进一步导致吸附金属的释放，从而形成次生污染。这一过程可能增加环境中金属的生态风险，对底栖生物和水体生态系统产生潜在影响，需引起高度关注（图2）。图2 橄榄石释放金属离子与沉积物锰氧化物的潜在反应机制为降低OAE的潜在环境风险，本研究提出了多项管理策略，包括优化橄榄石颗粒尺寸、控制施用量、选择适宜的环境条件，以及开发碱化设备等。这些策略旨在将金属释放浓度控制在当地环境质量标准范围内，同时保障碳封存的长期有效性。其中，碱化设备提供了一种精确调控海水碱度和金属浓度的技术手段，有望显著降低环境风险（图3）。本研究重点关注橄榄石增强风化过程中金属释放的潜在环境影响，强调在大规模实施前评估相关风险的重要性。研究结果为理解金属释放及其可能引发的生态效应提供了科学依据。这项工作为推动OAE技术安全应用提供了理论支撑，后续亟需工程示范进一步验证和完善。该研究得到了海洋负排放国际大科学计划（ONCE）、南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）项目、崂山实验室科技创新项目等的支持。
