研究表明，一种自生磷灰石及其重要磷汇效应

近日，广东理工大学环境科学与工程学院教授袁鹏在自生磷灰石的形成机制和环境效应研究方面取得了重要进展。他们发现了一种自生磷灰石及其重要的磷汇效应。相关成果发表在美国国家科学院杂志上(PNAS)。

磷是海洋有机生命体的主要营养元素，对海洋初级生产力起着关键的约束作用。磷埋是海洋磷的长期保存方式，掌握了海洋磷储存层的输入和输出，主要以自生碳氟磷灰石矿物的形式存放在海洋沉积物中。自生碳氟磷灰石一般分布在初级生产力较高的上升水域，而海底沉积环境作为自生碳氟磷灰石的重要潜在区域，磷的特性和矿物相结构、原因机制等重要问题尚不清楚。

因此，袁鹏团队讨论了西太平洋东马里亚纳海盆(深约6100米)和菲律宾海(约5500米)的若干深海沉积物样品，发现自生碳氟磷灰石与钙十字沸石矿物共生现象广泛。这种自生碳氟磷灰石矿物晶体为六方柱形，嵌入或附着在钙十字沸石表面，其成分富含稀有元素;钙十字沸石为柱形，以聚集体的形式存放，其中含有纳米颗粒。

通过高分辨率透射电子显微镜、X射线吸收谱等分析手段，结合长期矿物生成实验，提出了自生碳氟磷灰石-钙十字沸石矿物共生现象的原因机制：钙离子从钙十字沸石内孔转移到表面，与钙十字沸石表面吸附磷酸根离子反应，在沸石表面形成不定形磷酸钙，转化为细砂自生碳氟磷灰石颗粒。该机制是一种适用于深海低生产力环境的自生碳氟磷灰石形成机制。

鉴于低生产力地区海底环境中钙十字沸石丰富，根据海洋钙十字沸石的沉积率，估计上述原因机制形成的自生碳氟磷灰石对海洋磷积累的贡献高达1.30-2.56 μmol/cm2·kyr，相当于海底磷的总累积速度(8.3) μmol/cm2·kyr)八分之一到三分之一。

研究还指出，钙十字沸石诱导自生碳氟磷灰石的形成很可能是海底环境中广泛存在的矿物界面反应。在这种情况下，自生碳氟磷灰石在海洋磷循环甚至海底稀土聚集中起着重要的潜在作用，值得进一步研究。

以上研究由袁鹏团队和广东省南方海洋科学与工程实验室(广州)组成、自然资源部第二海洋研究所、中国科学院广州地球化学研究所、澳门科技大学、广州海洋地质调查局、汉堡大学共同完成，并获得国家自然科学基金、国家高端人才专项支持计划等项目的资助。