2022年4月5日,英國《自然》雜志(Nature)發表題為“The microbiologist working to understand how oceans absorb carbon dioxide”的采訪文章,報道了我院在海洋碳匯、增匯過程和機制方面的研究工作。在該文中,《自然》雜志編輯Sarah O’Meara 與Yvaine Ye就海洋微型生物碳泵(MCP)的儲碳機制、其在全球變暖背景下的潛在應用價值以及當前所面臨的挑戰等問題,對我院鄭強副教授進行了采訪。以下為部分譯文:

鄭強副教授正在開展海洋微型生物研究工作。照片拍攝者: 王曉蒙
鄭強副教授主要研究海洋微型生物介導的碳循環過程和機制。海洋微型生物能夠將環境中的溶解有機碳代謝為可在海水中存留數千年的惰性溶解有機碳 (RDOC)。鄭強及其所在團隊正試圖揭示這些微型生物是否可以通過一種環境友好的方式將更多的CO2儲存到海洋中,從而減弱全球變暖帶來的氣候效應。他向《自然》講述了其所在團隊的工作以及中國政府和科研資助機構為鼓勵研究氣候變化解決方案所作的努力。
微型生物碳泵的由來?
科學家們很早就知道,海洋中蘊含著一個巨大的碳庫,其碳儲量是陸地碳庫的20倍,其中的溶解有機碳庫與大氣CO2的碳量相當。2010年,我的博士導師焦念志教授和國際同行首次提出了微型生物碳泵(MCP)的概念,用以解釋海洋巨大溶解有機碳庫的起源。在此之前,我們團隊及一些同行發現海洋細菌僅消耗某些活性相對較高的有機碳,并釋放或累積一些難以利用的有機碳。放射性碳年代測定法表明,這些累積的有機碳已存在于海洋中約5000 年。我們認為這些有機碳對細菌來說是生物惰性的(即生物無法利用),這使得它們可以長期存在于海洋中。
下一步研究重點是什么?
我們目前正在進行一些原位環境的實驗,來不斷完善我們的理論。例如,我們的室內實驗表明,海水中存在的大量營養鹽不利于微生物產生積累RDOC。具體來說,陸源輸入的氮、磷營養鹽在河口、近岸會加強細菌的呼吸作用,從而增加CO2的釋放量,減少RDOC在環境中的儲存和累積。
我們想通過陸海統籌、減少陸地與河流中營養鹽的輸入來實現海洋增匯。例如,通過減少陸地農田的施肥量,或在河岸種植樹木來減少水體中的營養鹽。我們可以由此分析近岸海水中會增加多少有機碳儲存量。我們下一步的研究重點是厘清相關過程機制,揭示微生物與環境的相互作用機理,以便開展相關的現場實驗。
目前面臨哪些挑戰?
目前,海洋微型生物將活性溶解有機碳轉化為RDOC的分子過程和機制仍是一個黑箱。多學科的交叉合作將有助于我們進一步認識RDOC的分子組成和化學結構,并深入挖掘其潛在的形成機制和碳匯效應。化學家可以提供有機碳相關的專業知識和分析儀器,而物理海洋學家可以幫助我們厘清這些有機碳是如何在海洋中傳輸的。這包括研究近岸海洋環境的變化如何影響儲存在深海中的有機碳。為了將理論研究更好地應用于實踐,我們需要地方政府的政策支持,尤其是環境和海洋相關部門的政策支持,以便我們可以在自然水體中進行更大尺度規模的實驗。
您是否看到碳封存研究的資金有所增加?
近些年來,海洋碳儲存領域備受關注,資金來源也越來越多。我們也看到了來自中國地方、政府、其他研究機構和大學的更多支持。2015 年以來,許多養殖業和重工業企業希望我們幫助他們衡量其項目工程可以捕獲多少碳,以便他們能夠參與中國的碳交易——這是一項激勵公司減少碳排放的計劃。例如,福建省連江縣政府咨詢我們在河流中降低營養鹽對于近岸碳儲存的貢獻。中國海洋石油總公司也在積極尋求如何在海洋中封存更多的碳。目前,我們還是更多的專注于理論研究,然后才能更準確地量化企業相關項目的碳封存量。
請介紹一下廈門大學的碳中和創新研究中心
該中心成立于2020年12月,主要包括含碳化合物的化學表征和惰性機理、海洋碳匯的生物學和生態機制等十個研究方向。該中心是一個跨學科的合作機構,研究人員共享科研設備,定期開展學術交流,以期在短時間內取得突破。目前,它的主要資金來源是大學及國家自然科學基金。
報道原文:https://www.nature.com/articles/d41586-022-00804-1
鄭強副教授簡歷
鄭強,2012年獲廈門大學理學博士學位。已發表第一/通訊作者SCI 論文30 篇,主要成果發表在mBio (2020)、Environment International (2021)、Molecular Ecology (2021)、Limnology and Oceanography (2021)、Environmental Microbiology (2019)、Applied Environmental Microbiology (2016, 2018) 等海洋環境微生物領域的國際權威刊物。主持國家自然科學基金2項,科技部國家重點研發計劃課題1項,福建省青年科技人才創新項目1項,福建省戰略研究院咨詢研究項目1項。獲2015年度國家自然科學二等獎(排名第五)和福建省自然科學一等獎(排名第五),入選廈門大學“南強青年拔尖人才(B類)”計劃。曾先后在德國馬普海洋微生物研究所、加拿大不列顛哥倫比亞大學和以色列海法大學作為訪問學者進行學術交流。