二氧化碳排放造成了全球变暖、气候变化、海洋酸化等一系列世界性海洋问题，碳减排一直是我国乃至世界不容忽视的责任之一。国家已承诺“3060”碳峰值、碳中和目标，这意味着我国不仅碳减排任务艰巨，而且同时需要寻找各种方法增加碳汇。海洋吸收了全球人为排放二氧化碳的三分之一，是最大的碳汇，海洋生物泵在碳吸收中起到了巨大作用。

针对痕量金属对海洋生物泵的影响，2021年6月6日，我实验室深海生命与生态过程创新团队与海洋工程材料与腐蚀控制创新团队联合举办了“多种痕量金属对海洋生物泵的作用”研讨会。研讨会邀请深海生命与生态过程创新团队骨干成员、牛津大学博士后张琼作题为“不同痕量金属对海洋浮游植物的生理生态功能及对生物泵的作用”的学术报告，详细介绍了藻类对金属吸收与富集的种间差异（图1）与藻类吸收不同金属与磷的化学计量学比（金属/磷比）差异（图2）以及藻类基因功能组学的研究工作。在讨论环节，海洋工程材料与腐蚀控制创新团队首席科学家孙冬柏教授介绍了关于废钢渣可以刺激藻类生长的研究实验以及藻类生长对海洋碳的吸收及其生物泵作用；深海生命与生态过程创新团队首席科学家殷克东教授介绍了痕量金属对全球碳汇的潜在影响。会议就后续如何开展规划设计实验室实验到实海环境实验的初步实验方案进行了讨论，拟重点研究：1）废钢渣种类、金属释放方式及其对海洋藻类的影响；2）藻类细胞不同金属/碳化学计量学比的种间差异及调控机理。

痕量金属对海洋生物泵的作用一直是海洋界的前沿热点研究。大量研究表明，高氮营养盐而低叶绿素（HNLC）海域中的溶解态铁的浓度很低，这可能限制海域浮游植物光合作用，进而影响二氧化碳的吸收。HNLC海域约占全球海洋面积的20-40%，主要集中在东赤道太平洋、亚北极太平洋和南大洋。据估计，如果在这些缺铁海域加铁促使藻类光合作用，吸收的二氧化碳可达1-2PgC，约相当于中国碳排放的30-70%。历史上，美国海洋学家约翰·马丁于1990年首先提出了“海洋铁施肥”计划，从1993年开始，在全球不同的HNLC水域，已经进行了多达12次的大型实海铁施肥实验来验证约翰·马丁的“铁限制假说”。最近，有研究发现铝对多种海洋微藻生长固碳的有益效应，提出了“铝增加海洋碳汇，影响气候变化”的“铁-铝假说”。不过，目前尚不甚清楚铝有益于海洋微藻生长固碳的作用机制，不确定铝是否发挥了生物功能。基于同样的道理，我们可以假设其它痕量金属可能有类似的生态作用，它们可能会替代具生物功能的其它痕量金属，从而产生对浮游植物生长的协调刺激作用或拮抗毒性作用。前期学者的研究初步发现用废钢渣培养的海洋藻类，其生长速度成倍增加，为创新团队的多金属作用假设提供了坚实的理论基础。