［本站讯］近日，海洋研究院刘纪化教授团队在海洋碱度增强（Ocean Alkalinity Enhancement, OAE）地球化学机制研究方面取得新进展，成果以“Manganese Oxide-Mediated Reactions with Olivine Dissolution Products: A Double-Edged Sword for Ocean Alkalinity Enhancement”为题，在国际学术期刊Environmental Science & Technology发表。海洋研究院副教授庄文为该论文第一作者，刘纪化教授为通讯作者，山东大学海洋研究院为通讯单位。

利用橄榄石（Olivine）提升海水碱度（Ocean Alkalinity Enhancement, OAE）促进海洋对大气二氧化碳的吸收，是当前应对全球气候变化的重要负排放技术路径，其理论增汇潜力达数十亿吨。然而，橄榄石溶解入海对生态环境的影响评估，是规模化应用的前提，痕量金属的释放则是重要关切之一。当前研究主要关注痕量金属对海洋生物个体或群落的直接毒性效应评估，而溶解产物与复杂环境介质间的交互作用则知之甚少，这极大限制了OAE“有效增汇-环境友好”的平衡阈值确定。基于此，团队以近海沉积物中活性层状锰氧化物为典型代表，系统探究了这一长期被忽略的生态环境效应和关键地球化学过程。

图1 锰氧化物介导的橄榄石溶解与痕量金属归趋机制示意图

本研究通过构建多种模拟体系，揭示了层状锰氧化物在OAE过程中扮演的“双刃剑”角色（图1）：一方面，锰氧化物通过表面络合作用高效清除了橄榄石释放的镍（Ni）和钴（Co），显著降低了其潜在的生物有效性及毒性风险；另一方面，锰氧化物通过质子交换及表面催化氧化作用，导致了新生碱度的额外消耗，并将铬氧化转化为高毒性且易迁移的形态。橄榄石溶解释放的二价铁（Fe(II)）在此过程中起到了关键的氧化还原调节作用：通过还原固定高价态铬，在一定程度上缓解了生态环境影响。此外，多周期实验证明，层状锰氧化物在经历多次吸附/氧化还原循环后，仍能够保持其矿物结构的完整性与稳定性。该研究从微观机理到宏观规律，阐明了近岸沉积物组分对OAE固碳效率与安全性的调控机理，为安全实施海水碱化负排放提供了理论依据。

图2 橄榄石OAE场景中的金属和碳酸盐体系变化及其微观特征

该研究得到了国家重点研发计划（2024YFF0507000）、海洋负排放国际大科学计划（ONCE）、山东省“泰山学者”特聘专家计划以及山东省智慧海洋工程地质环境与装备重点实验室等项目支持。