近日，广州海洋局在深海冷泉碳循环研究领域取得重要认识，成果在国际环境科学与生态学领域顶级期刊《Environmental Science & Technology》（IF = 11.4，自然指数期刊），以副封面文章“The Substantial Yet Unaccounted Carbon Sink: Microbially-Derived Black Carbon in Cold Seep Sediments ”（一种尚未被核算的重要碳汇：深海冷泉沉积物中微生物来源的黑碳）发表，得到国际学术界高度关注。
图1. 期刊副封面
黑碳是地球碳循环中难降解的碳库，其在海洋中的长期埋藏对全球气候变化具有重要的调节作用。传统认为海洋沉积物中的黑碳主要来自陆地生物质或化石燃料的不完全燃烧，但目前其已有输入通量远低于实际埋藏量，暗示海洋中存在未知的“原位碳汇”。
研究团队对南海“海马”冷泉区沉积岩心开展了稳定碳同位素分析、210Pb年代学及孔隙水地球化学等分析。研究发现，冷泉沉积物中的黑碳呈现显著碳同位素亏损特征，表明其主要来源于甲烷衍生碳，即“微生物成因黑碳”（mBC），打破了黑碳仅源于燃烧过程的传统认识。
图 2. 深海冷泉微生物来源黑碳（mBC）的形成机制与全球贡献。除传统燃烧来源黑碳（cBC）外，深海冷泉通过甲烷厌氧氧化过程可原位合成mBC。
研究表明，研究区冷泉活动在1942–2020年经历了“弱渗漏—强喷发—稳定释放”三个演化阶段，而mBC凭借其极度贫13C和化学惰性的特征，可作为古甲烷渗漏的高分辨率替代指标。此外，在冷泉高活跃期，mBC占全球海洋黑碳总埋藏通量的4.1–5.9%，证明了mBC是长期被忽视的重要碳汇。
图 3. 深海冷泉中mBC的形成过程及其百年尺度三阶段演化示意图。左图显示深部甲烷沿断层和气烟囱向上运移，在海底浅部经甲烷厌氧氧化作用转化为难降解的mBC并埋藏于沉积物中。右图显示冷泉活动近百年经历“弱渗漏、强喷发和稳定高通量释放”三个演化阶段。
团队还重建了燃烧来源黑碳的历史沉积信号轨迹，其在2010年后的信号显著下降，与我国自2010年起进一步加大节能减排力度和着力优化能源结构等政策实施情况高度吻合。该成果为政策有效性提供了独立的沉积记录证据，对支撑实现“双碳”目标具有积极意义。同时，为重新评估海洋碳汇能力、完善全球碳循环模型、完善深海碳循环机制，以及开展古环境重建提供了重要科学依据。
论文第一作者为广州海洋局肖曦高级工程师，通讯作者为广州海洋局梁前勇教授级高级工程师，合作单位为中山大学。该研究得到国家自然科学基金、广州市科技计划项目、广州海洋局局长科研基金项目、天然气水合物勘查开发国家工程研究中心青年研究团队项目等联合资助。
文章信息：Xiao, Xi; Liang, Qian-Yong; Zhao, Yuan-Ming; Zhan, Zhi-Geng; Zhao, Jing; Geng, Min-Hui; Ren, Jin-Feng; Wu, Yang; Wang, Zhi-Gang; Peng, Juan; Wang, Jiang-Hai. The substantial yet unaccounted carbon sink: Microbially-derived black carbon in cold seep sediments. Environmental Science & Technology, 2026, 60 (16), 12219-12232.
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