吴立冬研究员与合作者开发出海洋垂直深度分布算法，揭示未来海洋牧场降低甲烷排放的巨大潜力！

中国水产科学研究院吴立冬研究员与北京大学物理学院沈路路助理教授及中国农业大学庄明浩副教授等合作开发了一个能解析不同粒径有机颗粒物在海洋垂直深度分布的算法，计算了浮游植物产生的有机碳在不同深度的物理沉降、分解和生物化学转化过程。结果显示，在水深不超过200米的浅海地区，浮游植物每年产生4200 Tg的有机碳，但是只有2.9 Tg会最终以CH4的形式释放到大气中，转化效率只有0.07%，该转化效率比淡水系统低了>95%以上。主要原因是因为海洋高盐度环境，特别是硫酸盐的存在，会显著抑制甲烷的生成；同时海洋深度较大，CH4在从海底扩散到大气的过程中会更大比例在水体环境中被氧化。

结果发现，与淡水环境相比，海洋的高盐度使得有机质产生甲烷(CH4)的效率下降了至少98%。全生命周期分析显示，淡水养殖中水体环境的CH4排放占据了>50%的温室气体排放，而海水养殖环境几乎消除了该部分CH4排放，从而导致海水养殖生产系统的温室气体排放减少了至少40%。此研究从理论层次揭示了未来海洋牧场减少甲烷排放的巨大潜力。

相关研究成果以“Marine aquaculture can deliver 40% lower carbon footprints than freshwater aquaculture based on feed, energy and biogeochemical cycles”为题，于2024年6月21日在线发表在《Nature Food》上(https://doi.org/10.1038/s43016-024-01004-y)。

图1：浅海（水深小于200米）碳氮循环过程以及CH4和N2O产生的生物化学过程。

本研究进一步开展了海水和淡水养殖生产系统全生命周期的碳排放，包括饲料生产、能源使用和水体环境的排放。结果显示，淡水养殖中水体环境的CH4排放占据了整个生产环节>50%的温室气体排放。虽然海水养殖在饲料和能源生产的碳排放更高，但其几乎消除了水体环境部分的CH4排放，从而导致海水养殖生产系统的温室气体排放减少了至少40%。

图2：淡水和海水养殖生产系统全生命周期的碳排放，主要包括饲料生产、能源消耗和水体环境的温室气体排放。