转自：土壤环境科学与技术实验室
中国科学院生态环境研究中心土壤环境科学与技术实验室朱永官老师团队联合英国利兹大学、杜伦大学、利物浦大学等国内外学者在《The Innovation》期刊上发表了题为“Mineral carbon pump in the Earth system”的评论性文章（Commentary）
01
导读
矿物碳泵通过矿物与有机碳的相互作用，在地球系统内有效提升有机碳的存储与氧循环。研究表明，这一机制对地球气候演变、碳循环以及生命的起源和演变具有重要影响。本文探讨了不同环境下矿物-有机碳交互的多样性及其对碳保存的贡献，展现了矿物碳泵在应对气候变化中的潜力。
Figure1 Mineral-OC interactions (the mineral carbon pump, MnCP) exist in multiple environments of the Earth system.
02
正文
无处不在的矿物界面反应
在陆地和海洋环境中，矿物与有机碳（OC）的接触几乎是不可避免的，它们之间的界面反应会自然发生。带有带电羟基或永久电荷的矿物和有机碳中的官能团（如羧基、酚基和胺基）容易发生结合，形成稳定的结构，从而保护OC免受微生物降解。
铁氧化物的关键作用
虽然铁氧化物的含量比粘土矿物低得多，但由于其具有较大的表面积和高度活跃的表面特性，它们能有效保护OC。研究发现，全球高达80%的OC与反应性铁结合得以保存。
海洋中的碳封存
在海洋沉积物中，铁和锰氧化物能够将活性有机碳转化为更复杂、难以降解的形式，从而每年封存约4.1兆吨碳。海洋内部的研究也表明，胶体铁氧化物与有机碳分子的结合在控制海水中铁分布方面起着重要作用，并通过“胶体分流”机制提升OC的保存，而无需增加海洋初级生产力。
陆地与海洋的协作
粘土矿物也能有效保存有机碳，通过与铁氧化物的协作，它们在河流搬运和沉积过程中减少有机碳的损失。在海洋环境中，铁氧化物与粘土矿物结合后还能与藻类聚合，加速有机碳的沉降和埋藏，与海洋微生物碳泵共同促进有机碳的封存。
地球演化的推动者
MnCP的作用不仅限于碳存储，还可能与地球生物化学演化和生命起源密切相关。在海底热液沉积环境中，活性矿物能催化有机分子的聚合，形成生命基本分子。这种保护机制也促进了早期地球大气中氧气的积累，为地球生物化学演化和生命起源提供了重要条件。
03
展望
未来应加强对矿物碳泵在不同环境系统中的研究，量化其效率与影响力。利用这一机制可能是实现碳中和和气候变化缓解的重要途径，为全球碳管理带来新的可能性。
END
图文 | 肖可青 李心男
排版丨李心男
审核丨肖可青
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