从海床上开采多金属结核可能导致显著而持久的生态变化——既包括被开采区域，表层沉积物及其生物群落与结核一同被移除的地方，也包括相邻的海底，开采过程中悬浮的沉积物重新沉降的地方。独立研究人员来自“MiningImpact”项目和德国联邦地球科学与自然资源研究所（Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe，BGR），他们监测了在东太平洋的克拉里昂-克利佩顿区进行的工业预原型结核收集器测试，并分析了悬浮沉积物羽流的传播以及沉积物在时空上的再沉积模式。他们的研究结果已在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上发表。
在深海平原上，深度介于3000至6000米之间，多金属结核分散在数百万平方公里的区域中，类似田地里的土豆。这些矿物矿石是数百万年内在海水中溶解的金属或沉积物中有机物的微生物降解中释放的金属形成的。随着对镍、钴和铜等关键金属的全球需求增长，开采这些资源的经济压力也随之增加。
由于深海环境的极端条件，其生态系统和高生物多样性（主要由生活在沉积物中的小型生物组成）对干扰尤其敏感。自2015年来，由Kiel的GEOMAR海洋研究中心协调的欧洲“JPI Oceans”项目“MiningImpact”一直在调查深海开采的潜在环境影响。在克拉里昂-克利佩顿区和秘鲁盆地十年干扰痕迹的先前分析表明，开采将造成长期损害：生物多样性和基本生态系统功能将在许多个世纪内受到影响。
一个主要但很少被理解的风险是开采操作期间产生的悬浮沉积物羽流的扩散。为了更好地理解这一过程，科学家们密切监测了比利时ISA承包商“Global Sea Mineral Resources”开发的远程操作预原型结核收集器的测试。这项研究现在已在《自然通讯》上发表，提供了开采引起的羽流扩散和再沉积的远场空间足迹的首次详细数据，超出了开采区域本身。
“虽然主要沉积物部分在距离源头几百米内重新沉降，但我们发现沉积物浓度的微小变化可达4.5公里远，”该研究的首席作者、GEOMAR深海监测小组研究员Iason-Zois Gazis说道。
**监测4500米深度的开采引起的沉积物羽流**
在2021年4月19日，一台结核收集器在4500米深度上部署了41小时。在此期间，设备大约行驶了20公里，覆盖了34000平方米的区域（大约相当于五个足球场的大小）。利用多种校准传感器，测量了由车辆产生的沉积物羽流，这些传感器安装在放置在海底的固定平台上，以及远程操控和自主水下车辆上。
研究发现，在收集器后面形成了密集悬浮颗粒的流动（重力流），沿着海床较陡的部分向下流动，最长可达500米。随后，沉积物羽流的进一步扩散是由自然近底流驱动的。在开采现场附近，沉积物浓度是自然条件下的高达10,000倍，并在14小时后恢复到正常水平。大多数悬浮颗粒停留在距海底5米以内，相对较快地重新沉降，受颗粒絮凝的帮助。从监测区域离开时，细小沉积颗粒的低浓度羽流在4.5公里外。
利用高分辨率3D海底制图，研究人员以毫米级分辨率绘制了开采印记，并估算了被移除和随后在海底重新沉积的沉积物量。在开采区域，结核连同至少表层的五厘米海床被移除。同时，重新沉积的层达到了约三厘米的厚度，完全覆盖了靠近的结核栖息地（距离约100米），并随着距离开采区域的增加而变薄。
该研究为国际海底管理局（ISA）正在进行的国际规章的制定提供了有价值的信息，包括用于监测潜在未来深海开采操作的最新技术和策略。“MiningImpact”研究人员正在继续分析环境影响，该研究的结果有助于准确地将物理影响类型与生态效果相联系。
**背景：“MiningImpact”项目**
自2015年以来，欧洲合作项目“MiningImpact”一直在调查和评估潜在未来深海开采操作的环境影响。一个关键目标是将其科学结果转化为国际和国家政策的建议。该项目的资金在“健康和生产性海洋与海洋”联合编程倡议（JPI Oceans）框架下提供。
