中国黄海及主要河口天然碳酸盐矿物对大气CO2上升与海岸酸化的缓冲潜力研究

针对全球变暖与海洋酸化问题，研究人员通过分析渤海、黄海及中国主要河口表层沉积物数据，首次量化了高/低溶解性碳酸盐矿物（HSCM/LSCM）的分布特征。研究发现黄海西部无机碳（PIC）库可转化21×109 mol CO2，但2050年代方解石饱和度（Ωcal）仍高于2.0，为海洋碱度增强（OAE）提供了自然解决方案。

　　

随着全球气候变化加剧，大气二氧化碳（CO₂）浓度持续攀升，引发两大环境危机：温室效应导致的全球变暖，以及海洋吸收过量CO₂后引发的海水酸化。这种酸化会破坏珊瑚礁、贝类等钙质生物的生存环境，进而威胁整个海洋生态系统。为应对这一挑战，科学家们提出了多种海洋碳移除方案，其中海洋碱度增强（Ocean Alkalinity Enhancement, OAE）通过添加碱性矿物来提升海水对CO₂的吸纳能力，但存在能耗高、重金属污染等风险。在此背景下，天然分布的海洋碳酸盐矿物（如方解石、文石）能否成为"自然缓冲剂"？这一问题成为研究焦点。

中国海洋大学的研究团队在《Marine Environmental Research》发表的最新研究中，首次系统评估了中国黄海、渤海及三大河口（黄河口、长江口、珠江口）表层沉积物中碳酸盐矿物的缓冲潜力。研究采用"连续浸出-CO₂释放法"（sequential-leaching-CO₂）区分高溶解性碳酸盐矿物（HSCM，含高镁方解石、文石、方解石）与低溶解性白云石（LSCM），并结合2017-2021年黄海水体颗粒无机碳（PIC）数据，构建了完整的碳汇评估模型。

关键技术方法
研究团队采集2022-2023年渤海、黄海及河口表层沉积物，通过连续酸浸法分离HSCM与LSCM；整合6个航次获取的黄海四季PIC数据；运用CaCO₃饱和度（Ω）模型预测2050年代酸化情景；结合δ¹³C同位素示踪矿物来源。

研究结果

碳酸盐矿物空间分布特征
渤海沉积物中碳酸盐含量达3.77%-11.46%，其中HSCM占比超80%，主要源自黄河输送的陆源碳酸盐；黄海南部HSCM含量（8%-12%）显著高于北部（0.32%-4.81%），文石与高镁方解石占主导。值得注意的是，珠江口沉积物的HSCM/LSCM比值高达15:1，揭示热带河流对活性碳酸盐的强输送能力。

碳汇潜力量化
计算显示，黄海西部（124°E以西）PIC库可转化21×10⁹ mol CO₂（约0.9百万吨CO₂），相当于0.25 Tg（万亿克）碳封存量。但模型预测2050年代方解石饱和度（Ω_cal）仍维持在2.0-2.1，表明其缓冲能力有限。

酸化响应差异
文石饱和度（Ω_arag）比方解石更早降至溶解临界值（Ω=1），意味着文石库将优先溶解。长江口与黄河口的HSCM溶解速率比开放海域快3-5倍，显示河口系统对酸化的敏感性更高。

结论与意义
该研究揭示了中国边缘海碳酸盐矿物的"双面性"：一方面，河口区丰富的HSCM（8%-12%干重）可作为天然碱度来源，为OAE提供自然范式；另一方面，黄海碳酸盐库的缓冲容量可能被先前研究高估——即便在RCP8.5高排放情景下，2050年前其方解石饱和度仍高于溶解阈值。这一发现修正了传统PIC评估方法（如元素分析）因未区分方解石与白云石而导致的误差，为精准量化海洋碳汇提供了新方法学支撑。研究同时警示，随着大气CO₂持续上升，文石质生物（如贝类、珊瑚）将比方解石质生物面临更早的生存危机，这对中国沿海生态保护具有重要指导价值。