海洋痕量金屬如何分佈？中外合作發現“自下而上”元素循環機制

來源：中國新聞網

中新社北京6月14日電 (記者 孫自法)長久以來，學界普遍認爲海洋痕量金屬的分佈主要受“自上而下”的過程控制。中國學者最新領銜完成的一項研究顛覆了傳統認知，發現海洋痕量金屬“自下而上”的元素循環新機制。

這項重要突破研究，由北京大學地球與空間科學學院助理教授杜江輝和美國、瑞士的合作伙伴共同完成，相關成果論文近日在國際學術期刊《自然》發表。

論文第一作者和共同通訊作者杜江輝介紹說，海洋中的痕量金屬一般是指在每1千克海水中總量低於1微克的金屬元素，如鐵、鎳、銅、稀土元素等，看似微不足道，實則扮演着舉足輕重的關鍵角色。它們不僅是維持海洋生態系統運轉的營養元素，還是科學家解讀海洋和地球系統演化歷史的示蹤劑，更是支撐低碳經濟轉型的重要戰略資源。

在“自上而下”的傳統模型中，海洋元素主要來自於表層的河流和風塵輸入，而有機質等生物顆粒就像無數微型的“快遞員”，將吸附的金屬自上而下運輸到深海，並在分解過程中釋放這些金屬。然而，越來越多的證據表明，這種解釋與許多金屬元素在深海的分佈規律存在矛盾。

爲破解傳統認知無法解釋深海金屬元素分佈的問題，研究團隊此次綜合海水與沉積物的觀測，並結合元素的水柱與沉積物中的循環模擬，在已有觀測數據基礎上，重新評估不同顆粒對金屬元素的吸附能力，並基於先進模擬系統，建立金屬元素的早期成巖模型，定量刻畫出海底元素通量。

隨後，研究團隊進一步構建一個三維的海水元素循環模型，系統解析金屬元素從海洋表層到海底的完整循環過程，並取得發現錳氧化物在深海顆粒吸附中起主導作用、揭示深海中活躍的海底通量機制、研究提出“自下而上”的元素循環新框架等三項關鍵認識。

杜江輝指出，這項研究發現海洋元素循環中缺失的關鍵拼圖，不僅革新學界對痕量金屬在海洋中循環方式的理解，也揭示在痕量金屬元素循環中長期被忽視的深海海底的關鍵角色，還從地球系統科學維度爲未來研究提供新視角、指明新方向。(完)