通过双酶诱导的碳酸盐沉淀作用固定土壤中的有机碳和无机碳

《Environmental Science & Technology》：Sequestration of Soil Organic and Inorganic Carbon by Dual-Enzymatically Induced Carbonate Precipitation

碳酸钙沉淀协同固碳研究：双酶体系促进无机碳和有机碳固定，腐殖酸通过吸附酶改变结构及沉淀界面作用，同时促进土壤团粒形成，为气候 mitigation 提供新途径。

　　

脲酶诱导的碳酸盐沉淀在石灰质土壤中对于土壤无机碳（SIC）的形成和土壤有机碳（SOC）的固存具有巨大潜力。然而，这一过程受到二氧化碳缓慢水合的限制，而碳酸酐酶（CA）可以加速这一过程。在这项研究中，我们提出了一种新的方法，即利用双酶（脲酶和CA）共同诱导碳酸盐沉淀，从而促进SIC和SOC的协同固存。我们选择了腐殖质（如腐殖酸HA）作为天然SOC，研究其在双酶系统中调节SIC形成及其命运的作用。研究结果表明，双酶通过加速碳酸钙沉淀，显著增强了SIC的固存效果。腐殖酸通过其与脲酶和CA的结合，改变了这两种酶的二级结构，进一步增强了这一效果。值得注意的是，腐殖酸通过其-COO^–和酚类-OH基团被碳酸钙沉淀物所固定。此外，虽然双酶促进了土壤团聚体的形成，但腐殖酸还通过促进非晶态碳酸钙的生成、抑制其结晶以及降低方解石的结晶度，进一步强化了这一过程。这项研究展示了双酶协同作用在SIC和SOC固存以及土壤团聚体形成方面的潜力，为缓解全球气候变化和提高土壤稳定性提供了可持续的解决方案。