烟台海岸带所在海草凋萎物捕获新污染物与增强碳固存双重作用机制研究方面取得突破

海洋新污染物,尤其是环境内分泌干扰物(EDCs)如壬基酚(NP)和双酚A(BPA),因其强雌激素活性,严重威胁着海洋生态系统和人类健康,逐渐引发广泛关注。海草床是重要的浅海生态系统,其碳固存、水质净化与生物多样性维持等功能已广为人知,但其凋萎物分解对海洋碳循环和污染物迁移的影响尚未得到系统评估。近日,中国科学院烟台海岸带研究所海岸带水资源保护与可持续利用研究组(吕剑研究团队)系统评估了海草凋萎物在捕获EDCs的同时增强碳固存的潜力与机制。

研究以鳗草Zostera marina L.)凋萎物为实验对象,发现其对典型EDCs的捕获效率高达90%。纯海水、非埋藏及埋藏等不同环境条件下,EDCs再释放率均低于20%EDCs处理组的沉积物总有机碳(TOC)存量较对照组提升了21.5%–28.8%。埋藏场景下,凋萎物通过抑制自身分解过程,进一步强化了碳的长期储存能力。这一发现揭示了海草凋萎物减污降碳的双重生态价值。

海草凋萎物捕获新污染物与增强碳固存双重作用机制示意图

在机制层面,研究结合激光扫描共聚焦显微观测技术与密度泛函理论(DFT)计算发现,NP主要通过疏水作用与凋萎物表面富含脂质的区域结合,而BPA则主要依赖多糖结构的静电作用实现高效吸附。污染物的极性、分子结构等理化特性及环境因子(如pH、盐度)均显著影响捕获效率。该研究不仅深化了对海草生态系统服务功能的理解,也为解析海洋环境中污染物的迁移转化提供了新视角。

从应用前景看,海草凋萎物凭借其高效、低成本的污染物去除能力和显著的碳固存潜力,为海洋生态修复提供了创新、可持续的策略。海草凋萎物可作为天然生态屏障,在海岸带等污染热点区域构建污染物生态拦截缓冲带,有效阻控污染物向开阔海域扩散,同步实现近海水质改善与蓝碳增汇双重目标。

研究成果为海洋污染治理与碳循环研究提供了重要的创新性理论依据。相关成果发表于《Environmental Science & Technology》期刊,文章第一作者为烟台海岸带所张翠助理研究员,通讯作者为吕剑研究员。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金项目、泰山学者工程专项及海洋负排放(ONCE)国际大科学计划的联合资助。

成果信息:

Zhang Cui, Lu Jian*, Wu Jun, Xiong Bitao. Neglected Biogeochemical Process for Ocean Health: Seagrass Detritus Simultaneously Enhances Phenolic Endocrine-Disrupting Chemical Capture and Organic Carbon Sequestration. Environmental Science & Technology, 2025, 59(21): 10533-10544.


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