近日，中国科学院海洋研究所宋金明、袁华茂团队在JCR一区Marine Pollution Bulletin发表了题为“Heavy metal mobility in contaminated sediments under seawater acidification”的研究成果，报道了痕量元素在海洋酸化驱动下的迁移转化过程及其在“沉积物—海水”体系中的扩散迁移与再平衡行为，解析了由此产生的生物毒性效应和生物可用性影响，为阐释海洋碳交换与近海环境演变的耦合关系提供了新的见解。 

　　自18世纪中叶工业革命以来，大气CO₂含量不断升高，海洋作为地球的主要碳汇之一，大量地吸收人类排放的CO₂，从而导致全球海洋pH 与CO₃^2-降低。海水中H⁺和CO₃^2-是影响海洋生物地球化学过程的关键因子，在海洋酸化的背景下，H⁺和CO₃^2-浓度的降低将会深刻改变包括生物生长繁殖、生态环境健康、物质能量循环等在内的诸多过程。在上述三个过程里，痕量元素（trace elements）作为表征指标和控制因素始终贯穿其中。海洋痕量元素具有多变的赋存状态和复杂的循环路径，对维持海洋生物的生命代谢，推动海洋生源要素的循环转化，维持生态环境与地质过程健康运转都具有十分重要的作用。与此同时，深入研究海洋酸化条件下痕量元素在界面处的平衡分配及在沉积物—间隙水—上覆水间的溶解释放、迁移转化，对开展痕量元素对海洋酸化响应及控制机理的研究，解答海洋酸化过程对沉积物—水体环境中的痕量元素产生的生态学效应至关重要。  

　　基于此，宋金明团队创新设计了一套室内试验模拟系统，利用原位海水、高精度CO₂加富以及薄膜梯度扩散（DGT）原位监测技术，明晰了主要痕量元素在海洋酸化驱动下的迁移转化过程以及沉积物—海水体系中的扩散迁移与再平衡行为，解析了由此产生的生物毒性效应和生物可用性影响。结果表明，在海洋酸化条件下，Cd, Cu, Ni, Pb, Fe, and Mn等主要痕量和金属元素都存在“沉积物—间隙水—上覆水”这一释放途径，且释放速率受到酸化强度和暴露时间的正反馈。对沉积物中痕量元素化学赋存形态进行对比研究发现，随着海洋酸化的持续，痕量元素的生物可利用部分（F1）减少，但潜在的生物可利用部分（F1+F2）是可变的。 

　　该论文的第一作者为研究生高文婧，曲宝晓副研究员和袁华茂研究员为论文通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金和山东省科学基金的资助支持。  

　　相关论文及链接如下：  

　　Gao Wenjing, Qu Baoxiao, Yuan Huamao, Song Jinming, Li Weibing. 2023. Heavy metal mobility in contaminated sediments under seawater acidification. Marine Pollution Bulletin. 192. 115062. https://doi.org/10.1016/ j.marpolbul.2023.115062  

图1 痕量元素在海水、沉积物-海水界面、沉积物间的迁移转化

图2 不同酸化强度下水体重金属的变化

图3 不同酸化条件下重金属赋存形态的变化