減緩全球變暖是一項艱鉅的任務。但一些研究人員和公司表示，這項工作可以透過藉助微小但數量驚人——且集體力量強大——的被稱為浮游植物的海洋單細胞生物來完成。
浮游植物構成了海洋食物網底部的含葉綠素的冠層。作為自然生物地球物理迴圈的一部分，浮游植物吸收大氣中的二氧化碳，這是一種與全球氣候變化有關的吸熱氣體。當浮游植物死亡並沉入海底時，部分碳會被埋藏起來。
理論上——一些實驗加強了這一理論，包括2002年初的一個實驗——給浮游植物施肥可以加速這一自然過程，以十億噸的數量級沉降碳。科學界尚未就這種對複雜大氣過程進行的大規模實驗是否能有效抽出更多碳達成一致——即使有效，隨之而來的連鎖反應是否最終會比過量的碳對環境造成更大的破壞，也尚無定論。[更多資訊，請參閱Paul G. Falkowski的《海洋的隱形森林》；《大眾科學》，2002年8月。] 但這些不確定性並沒有阻止企業家制定向浮游植物輸送肥料的計劃，以防他們獲得批准。
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向下泵送
為了更深入地瞭解浮游植物如何捕獲額外的二氧化碳，瞭解自然過程會有所幫助。浮游植物利用陽光和養分，從大氣中吸收二氧化碳並將其轉化為有機碳。當碳在食肉和被食的迴圈中傳遞給其他消費者時，這些生物會呼吸CO2，將氣體返回大氣中。但這並非全部。當浮游生物死亡並沉入深海時，它們會帶走一些CO2。然後，CO2大約在1000年內不會重新浮出水面，而是作為上升流和其他地球物理過程的一部分。“浮游植物是生物泵的引擎，”麻省理工學院海洋學家莎莉·W·奇澤姆說。
因此，這個想法是，增強這個生物泵以封存更多的CO2——瞧，人類可以暫時緩解全球變暖的影響，並爭取寶貴的時間來開發更永久的解決方案。有許多企業正在追求這個想法的變體。
例如，總部位於澳大利亞的海洋技術集團設想以氨的形式將營養物質氮輸送到表層海洋區域，以促進浮游植物的生長。另外兩家公司，海洋碳科學公司和綠海風險投資公司，計劃向海洋中新增鐵。海洋碳科學公司建議，船舶可以將鐵基肥料釋放到航運線中，以彌補其對當地環境的負面影響。綠海風險投資公司將透過小型漂浮的、緩慢溶解的顆粒將鐵肥釋放到水中。
為何是鐵？
在20世紀80年代，莫斯蘭丁海洋實驗室的約翰·H·馬丁和其他海洋學家感到困惑的是，赤道太平洋和南極洲周圍的南大洋等海洋區域的營養水平很高，但葉綠素水平卻很低。正如馬丁發現的那樣，是鐵——從陸地上的塵埃中吹來——限制了浮游植物的生長。馬丁和其他人在測試中表明，新增鐵會使浮游植物數量激增。對冰芯中捕獲的古代空氣的分析進一步揭示了鐵含量、全球大氣CO2水平和全球氣候之間的聯絡。這使得1993年去世的馬丁宣稱：“給我半艘油輪的鐵，我就能給你一個冰河時代。”
綠海風險投資公司從這一理論出發，假設用810萬噸鐵對南大洋1600萬平方英里的區域進行施肥，將抵消全球因燃燒化石燃料而導致的大氣CO2增加量——每年22億噸碳。“海洋的潛力是如此巨大，我們應該進行實驗，以便我們能夠決定這是否是一項值得為氣候控制而進行的事業，”該公司總裁李·賴斯說。“但科學資料尚無定論。” 還沒有人能夠測量有多少碳沉入深海，因為碎屑沉降緩慢。因此，這是尚未安排的5000平方英里施肥實驗的重點，該公司將幫助資助該實驗。“此外，”賴斯說，“在科學的清晰性和如何實際做到這一點之間存在真正的差距，因為你確實需要驗證有多少碳被封存才能獲得報酬。” 他斷言，他的投資者願意等待科學界判斷商業活動是否合理。
批評者的角落
促進浮游植物生長有什麼危害？科學家說，潛在的危害很多。麻省理工學院的奇澤姆和其他人說，像海洋技術集團提議的那樣，用氨來加強這一過程可能會導致有毒藻類大量繁殖，實際上會降低CO2的吸收效率，併產生一氧化二氮，一種破壞臭氧層的溫室氣體。關於向海洋中新增鐵的想法也得到了褒貶不一的科學評價，但並非全是負面評價。
“計算機模型顯示，即使在很長一段時間內大規模實施海洋施肥，也不足以緩解氣候變化，”奇澤姆說。此外，“大規模的海洋操縱將改變基本的生物地球化學迴圈，進而導致其他變化。” 這些改變最終可能比最初的問題更糟糕。例如，世界海洋某個區域施肥導致浮游植物生長更多，可能意味著，由於洋流，在距離施肥地點數千英里的漁場中出現危險的氧氣耗盡。相關的大氣環流模式可能會受到影響，結果難以預測。
又一個想法
勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的肯·卡爾代拉指出，高濃度的大氣CO2會使海洋酸化，海洋施肥也會如此。為了避免這種情況，他和他的同事凱文·克瑙斯和格雷格·勞提出了另一種替代方案。他們建議將二氧化碳與碎石灰石和海水反應，然後將其釋放到海洋中。“但所有方案都存在對海洋生態系統產生影響的問題，”卡爾代拉警告說。
存在許多未知數，但有一點是明確的：需要更多的研究來開發可靠的解決方案——而且要儘快。德國阿爾弗雷德-韋格納極地與海洋研究所的維克托·斯梅塔切克指出，最近歐洲季風般的降雨和洪水已經提高了人們對糾正人類活動造成的氣候變化的必要性的認識，即使沒有引起警覺。“很明顯，我們別無選擇，”他補充說。
維維安·馬克思在馬薩諸塞州劍橋市和德國科隆之間分配時間。