海洋痕量金属如何分布？中外合作发现“自下而上”元素循环机制
中新社北京6月14日电 (记者 孙自法)长久以来，学界普遍认为海洋痕量金属的分布主要受“自上而下”的过程控制。中国学者最新领衔完成的一项研究颠覆了传统认知，发现海洋痕量金属“自下而上”的元素循环新机制。
这项重要突破研究，由北京大学地球与空间科学学院助理教授杜江辉和美国、瑞士的合作伙伴共同完成，相关成果论文近日在国际学术期刊《自然》发表。
论文第一作者和共同通讯作者杜江辉介绍说，海洋中的痕量金属一般是指在每1千克海水中总量低于1微克的金属元素，如铁、镍、铜、稀土元素等，看似微不足道，实则扮演着举足轻重的关键角色。它们不仅是维持海洋生态系统运转的营养元素，还是科学家解读海洋和地球系统演化历史的示踪剂，更是支撑低碳经济转型的重要战略资源。
在“自上而下”的传统模型中，海洋元素主要来自于表层的河流和风尘输入，而有机质等生物颗粒就像无数微型的“快递员”，将吸附的金属自上而下运输到深海，并在分解过程中释放这些金属。然而，越来越多的证据表明，这种解释与许多金属元素在深海的分布规律存在矛盾。
为破解传统认知无法解释深海金属元素分布的问题，研究团队此次综合海水与沉积物的观测，并结合元素的水柱与沉积物中的循环模拟，在已有观测数据基础上，重新评估不同颗粒对金属元素的吸附能力，并基于先进模拟系统，建立金属元素的早期成岩模型，定量刻画出海底元素通量。
随后，研究团队进一步构建一个三维的海水元素循环模型，系统解析金属元素从海洋表层到海底的完整循环过程，并取得发现锰氧化物在深海颗粒吸附中起主导作用、揭示深海中活跃的海底通量机制、研究提出“自下而上”的元素循环新框架等三项关键认识。
杜江辉指出，这项研究发现海洋元素循环中缺失的关键拼图，不仅革新学界对痕量金属在海洋中循环方式的理解，也揭示在痕量金属元素循环中长期被忽视的深海海底的关键角色，还从地球系统科学维度为未来研究提供新视角、指明新方向。(完)