Alkaline mineral addition to anoxic to hypoxic Baltic Sea sediments as a potentially efficient CO2-removal technique  

在缺JD足球反波胆APP下载至低JD足球反波胆APP下载波罗的海沉积物中添加碱性矿物作为潜在高效二JD足球反波胆APP下载化碳去除技术  

来源：Front. Clim. 6:1338556  

《气候前沿》第6卷，文章编号1338556  

 

摘要内容：  

研究通过在波罗的海缺JD足球反波胆APP下载至低JD足球反波胆APP下载沉积物中添加橄榄岩（dunite）和方解石（calcite），评估其增强底栖风化（EBW）对二JD足球反波胆APP下载化碳去除的潜力。实验模拟夏季底层水低JD足球反波胆APP下载条件，发现方解石和橄榄岩的添加分别使碱度通量增加2.94和1.12 μmol cm?? d??，显著高于冬季条件下的结果。缺JD足球反波胆APP下载阶段碱度通量最高，钙（Ca）和硅（Si）通量证实矿物溶解是主要贡献。方解石溶解速率与北太平洋实测值一致，橄榄岩溶解速率符合实验室动力学模型。研究提出在波罗的海季节性缺JD足球反波胆APP下载区域，方解石是更高效的EBW材料，底层水腐蚀性是矿物溶解的主要驱动力。  

 

研究目的：  

评估缺JD足球反波胆APP下载至低JD足球反波胆APP下载条件下碱性矿物（方解石、橄榄岩）的底栖风化效率，验证其作为海洋二JD足球反波胆APP下载化碳去除（mCDR）技术的可行性，并为区域模型提供可靠的矿物溶解动力学参数。  

 

研究思路：  

实验设计：从波罗的海Eckernf?rde湾采集沉积物岩芯，添加方解石和橄榄岩，模拟夏季缺JD足球反波胆APP下载条件（底层水pCO? 2,300–3,300 μatm）。  

 

控制条件：持续通入脱JD足球反波胆APP下载、富CO?的底层水，监测溶解JD足球反波胆APP下载（DO）、JD足球反波胆APP下载、碱度（TA）、钙（Ca）、硅（Si）等参数。  

 

机制解析：通过通量计算、矿物溶解动力学模型（如Ωcalcite饱和度）和固相分析（TIC含量），区分自然风化与增强风化贡献。  

 

对比验证：与前期富JD足球反波胆APP下载条件实验结果对比，评估季节缺JD足球反波胆APP下载对EBW效率的影响。  

 

测量数据及研究意义（对应图表）：  

碱度（TA）通量（图1B、表2）：  

 

 

 

方解石组平均TA通量3.69±1.15 μmol cm?? d??，橄榄岩组1.87±0.26 μmol cm?? d??，对照组0.75±0.34 μmol cm?? d??。  

 

意义：量化EBW对碱度提升的贡献，验证方解石的高效性（缺JD足球反波胆APP下载条件下TA通量比富JD足球反波胆APP下载条件高2.5倍）。数据来源：图1B显示TA通量随缺JD足球反波胆APP下载阶段显著升高，表2对比不同处理组的通量差异。  

钙（Ca）通量（图3B、表2）：  

 

 

 

方解石组Ca通量1.24±0.36 μmol cm?? d??，显著高于对照组（0.11±0.22 μmol cm?? d??）。  

 

意义：直接反映方解石溶解，验证底层水腐蚀性（Ωcalcite<1）是主要驱动力。数据来源：图3B显示方解石组Ca通量持续高于其他组。  

硅（Si）通量（图2B、表2）：  

 

 

 

 

橄榄岩组Si通量0.45±0.09 μmol cm?? d??，高于对照组（0.34±0.08 μmol cm?? d??）。  

 

意义：指示橄榄岩（以橄榄石为主）的溶解，其动力学常数（log??krSi=-9.76）与理论模型一致。数据来源：图2B显示橄榄岩组Si通量后期保持高位。  

溶解JD足球反波胆APP下载（DO）动态（图4）：  

 

 

缺JD足球反波胆APP下载阶段（DO≈0 μmol l??）TA通量最高（图7），富JD足球反波胆APP下载阶段TA被H?S等还原物质JD足球反波胆APP下载化消耗。  

 

 

意义：揭示EBW效率与底层水JD足球反波胆APP下载化状态的强相关性，指导实际应用时机选择（夏季缺JD足球反波胆APP下载期最佳）。数据来源：图4显示DO周期性波动，图7展示TA通量与DO负相关。  

固相总无机碳（TIC）（图6）：  

 

 

方解石组表层沉积物TIC含量达28%，显著高于对照组（≤4%）。  

 

意义：证实添加的方解石滞留于沉积物表面，未因生物扰动埋藏，支持底层水直接溶解机制。数据来源：图6显示TIC垂向分布。  

 

结论：  

缺JD足球反波胆APP下载条件下方解石的EBW效率（TA通量3.69 μmol cm?? d??）显著高于富JD足球反波胆APP下载条件，底层水腐蚀性（Ωcalcite<1）是主要驱动力。  

 

橄榄岩溶解速率（log??krSi=-9.76）与实验室模型一致，但TA贡献效率仅为方解石的1/3，方解石是更优的mCDR材料。  

 

矿物溶解动力学参数（如方解石krCa=0.0025 μmol cm?? d??）可纳入区域模型，支持EBW规模化评估。  

 

实际应用需选择夏季缺JD足球反波胆APP下载期（6–9月），通过底栖通量舱监测Ca/Si释放。  

 

丹麦JD足球反波胆APP下载电极测量的溶解JD足球反波胆APP下载数据研究意义：  

使用JD足球反波胆APP下载JD足球反波胆APP下载监测的DO数据（图4、图7）揭示了以下关键机制：  

 

缺JD足球反波胆APP下载阶段的高效风化：DO≈0 μmol l??时，TA通量达峰值（图7），表明缺JD足球反波胆APP下载促进还原物质（如H?S）释放，间接提升碱度；同时底层水腐蚀性（低Ωcalcite）直接驱动方解石溶解。  

JD足球反波胆APP下载化-还原动态调控：富JD足球反波胆APP下载阶段（DO>50 μmol l??）TA通量下降，因H?S等被JD足球反波胆APP下载化消耗碱度，凸显EBW需避开富JD足球反波胆APP下载窗口。  

实验控制验证：DO波动反映系统接近自然条件（如夏季缺JD足球反波胆APP下载-富JD足球反波胆APP下载交替），支持实验室数据的生态外推可行性。  

该数据直接关联矿物溶解效率与环境JD足球反波胆APP下载化状态，为EBW现场实施（如投放时机、区域选择）提供关键依据。