在國家"雙碳"戰略與深圳建設"全球海洋中心城市"的時代背景下,海洋碳匯的精準量化已成為亟待攻克的科學難題。粵港澳大灣區近海生態系統承受著高強度人類活動的壓力，對其藍碳儲量與固碳效率進行高分辨率科學評估，具有重大戰略意義與現實價值。

近日，中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）集成所光電中心姚泓名副研究員、祝銘高級工程師所在團隊通過與暨南大學王艷研究員團隊、中國海洋大學林賢彪副教授團隊開展合作，依托先進院搭建的"大灣區近海藍碳移動監測平臺"，搭載水下原位光譜分析儀、葉綠素a傳感器、輻照度計等多款自主研發的海洋生化傳感器，通過對珠江口海域實施跨季節尺度的高時空精度走航監測與碳循環數據分析，在大灣區碳匯時空格局與機制研究方面取得突破性進展。研究成果分別發表于國際權威期刊Water Research與Limnology and Oceanography Letters。兩項研究從宏觀與微觀雙重維度，系統性揭示了大灣區(珠江口)碳"源-匯"動態的時空演變規律及其生物地球化學驅動機制，構成了大灣區河口碳循環的全面"科學診斷報告"。

河口生態系統是全球碳循環的關鍵樞紐，但正日益遭受富營養化和酸化的雙重威脅。傳統離散采樣難以捕捉河口復雜多變的高頻波動 ，這種觀測缺陷導致全球河口碳通量估算存在30%-150%的巨大不確定性。關于海洋酸化與硝化互作的研究多依賴單變量實驗室培養，難以還原自然環境中復雜的非線性反饋，導致對河口碳“源-匯”轉換及其微觀驅動力的認知存在盲區。

依托大灣區近海藍碳移動監測平臺的高頻走航觀測數據（5米空間分辨率）和強大的多參數、多介質（水體、生物）采樣和分析能力，精細刻畫了伶仃洋河口（大灣區核心水域）的碳通量分布格局，并深入剖析了珠江口（大灣區水域）碳循環“泄露”的微觀驅動機制，首次揭示了富營養化驅動下的“酸化–硝化”協同效應。

研究發現該區域并非單一的碳源或碳匯，而是一個由河流與海洋共同塑造的“空間劃分的碳處理器”，上游（河流影響區）為強 CO? 釋放源，洪泛期通量峰值高達291.6 mmol C·m?2·d?1；下游（海洋影響區）則轉變為 CO? 吸收匯，凈自養作用驅動通量降至-48.6 mmol C·m?2·d?1；這一“源—匯”轉變主要發生在距河口約40公里的空間閾值處，反映出水文混合與營養鹽利用效率的綜合調控作用。此外，研究揭示出大灣區藍碳系統存在顯著的季節性脈沖效應——洪汛期的碳通量遠高于旱季，陸源輸入的增強成為調控碳釋放的關鍵因素。 盡管浮游植物光合作用驅動碳吸收，但高達 40%–60% 的固定碳會因異養作用被重新釋放回大氣。這種“即產即消”的機制形成了一個“碳循環回路”，顯著削弱了河口生態系統的凈固碳效率，也意味著基于葉綠素或衛星數據的碳匯估算可能被系統性高估。

同時，研究進一步發現，長期富營養化狀態下，珠江口水體酸化速率遠高于開闊海域。在伶仃洋中游區域（即40公里的“源—匯”轉換閾值處）形成了顯著的“酸化–硝化”耦合熱點。在該熱點中，氨氧化微生物以銨鹽為“燃料”進行硝化作用，每次反應都會釋放出氫離子，削弱水體堿度并導致pH下降，形成局部“酸化中心”。該發現揭示了珠江口河口系統中存在一個自我強化反饋回路：富營養化驅動硝化作用，硝化引發酸化，而酸化環境又會篩選并塑造特定的微生物群落，反過來再次增強硝化過程。這一機制從微觀層面揭示了大灣區水域固碳效率下降的根本原因，也為治理富營養化、提升區域碳匯潛力提供了新的科學思路。

從宏觀空間格局到微觀生物機制，這兩項研究構建了大灣區海洋碳匯的“全景式畫像”。它們不僅深化了對河口海岸帶碳循環的科學認知，更展示了深圳先進院在海洋科技領域“產–學–研–用”一體化創新體系的成果轉化能力。未來，大灣區藍碳移動監測平臺將繼續服務于大灣區及全國海洋碳中和戰略，推動海洋電子信息、智能裝備與生態決策的深度融合，讓更多科研成果在“深藍”中落地生根。

深圳先進院副研究員姚泓名分別為兩篇論文的第一作者和通訊作者，該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、以及Instrument Development for OceanologyLaboratory（I-DO Lab）的支持。

圖：大灣區藍碳移動監測平臺及自研傳感器展示

圖：碳“源-匯”與初級生產力的精細化時空格局展示

圖：海-氣CO₂通量的宏觀驅動因素解析

圖：大灣區海域酸化與富營養化的耦合效應

圖：相關微生物組學解析