科學家將改造海洋以吸收更多二氧化碳

一個研究聯盟計劃重啟備受爭議的鐵施肥地球工程試驗,以從空氣中吸收二氧化碳,儘管公眾對此強烈反對

Satellite composite image of the California coast and Pacific Ocean with varying colors of blues and greens where there are phytoplankton blooms. The curve of the Earth can be seen at the top of the image

這張2016年2月8日的合成影像揭示了地球東部邊界上升流系統之一——加利福尼亞洋流中浮游植物的複雜分佈。

NASA/戈達德/Suomin-NPP/VIIRS

本報道與普利策中心海洋報道網路合作完成。

科學家計劃在太平洋部分海域播撒鐵,以引發浮游植物表面繁殖,希望能從空氣中吸收二氧化碳,從而重啟這項已被禁止十多年的地球工程技術的現場試驗。

9月9日,來自探索海洋鐵解決方案(ExOIS)的23位非營利性、非商業聯盟的學者在《氣候前沿》雜誌上公佈了一項計劃,以評估鐵施肥。研究人員希望更精確地量化這項技術可以在深海中封存多少二氧化碳,以及可能對海洋生態系統產生什麼影響。伍茲霍爾海洋研究所的聯盟成員肯·布塞勒表示,他們希望最早在2026年開始在東北太平洋多達1萬平方公里的海域進行試驗。


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政府間氣候變化專門委員會表示,世界可能需要清除數十億噸大氣中的二氧化碳,才能將全球變暖限制在1.5攝氏度(2.7華氏度)以內,布塞勒表示,施肥可能是“解決難題的其中一塊”。他說,海洋已經包含比地球植物、農作物和土壤更多的碳,並且有能力容納更多。他補充說,撒播鐵可以“加速”自然生物碳泵,從而促進更多的浮游植物生長。

在光合作用期間,浮游植物消耗二氧化碳、陽光和營養物質,包括鐵。但在海洋的許多區域,這種元素非常稀少。如果透過風吹的塵埃或火山灰——或者透過船舶故意泵出硫酸鐵溶液——將一些鐵輸送到這些區域,大量的微觀生物可以迅速生長和繁殖。當這些生物死亡或被較大的生物吃掉並排洩出來時,它們吸收的一些碳會作為“海洋雪”沉入深層、緩慢流動的水域,使碳在數十年或數百年內遠離大氣。

ExOIS正試圖為整個專案籌集1.6億美元。作為開始,科學家們已從國家海洋和大氣管理局獲得了一筆200萬美元的撥款用於計算機建模,並且他們正在與潛在捐助者進行談判,例如由億萬富翁邁克爾·布隆伯格等人資助的海洋復原力和氣候聯盟。

ExOIS計劃向美國環境保護署申請許可,根據《倫敦議定書》進行試驗,該議定書於2013年禁止出於商業目的進行海洋鐵施肥。該公約允許為研究目的進行施肥,但前提是必須對其進行監測且不損害環境。

布塞勒和其他人在1990年代和2000年代的十幾次實驗中向海洋中添加了鐵。但是,公眾最終對干預自然地球系統產生了強烈反對。

ExOIS承諾對其現場研究的影響進行詳細監測,並改進對影響的計算機建模。科學家們將在硫酸鐵溶液中新增一種非反應性示蹤劑,例如六氟化硫,這一步驟將有助於跟蹤施肥水的擴散,因為硫酸鐵會緩慢分解。他們將使用船舶、浮標和水下無人機測量二氧化碳濃度。他們還將檢視衛星影像,這些影像可以記錄海洋表面浮游植物顏色的增加。該小組還承諾比以前的撒播鐵專案更多地進行公眾參與,並考慮環境影響。

影響可能是多變且範圍廣泛的。在2009年德國和印度科學家在西南大西洋進行的一項實驗中,較大的浮游動物吃掉了較小的浮游植物——實際上很少有碳到達深海。在美國和加拿大研究人員於2006年在東北太平洋進行的一項實驗中,有毒浮游植物物種大量繁殖。這引發了人們的擔憂,即施肥可能會產生“死亡區”,在這些區域,猖獗的藻類大量繁殖會消耗水中所有的氧氣,扼殺其他生命。浮游植物大量繁殖也可能消耗磷和氮等營養物質,這些營養物質隨後將無法用於其他地方的生物,這種現象被稱為“營養掠奪”。此外,科學家們對碳應該儲存的深海生態系統仍然知之甚少。“最有可能的是,[鐵施肥]會影響我們尚未真正瞭解的東西,”斯克裡普斯海洋研究所的深海專家麗莎·萊文說,她沒有參與ExOIS專案。

去年,英國、美國和法國研究人員進行的一項計算機建模研究發現,每年向海洋中新增一百萬到兩百萬噸鐵,到2100年可能會吸收450億噸碳。然而,這也將掠奪其他海洋生物的營養物質。除了變暖造成的海洋生物量估計減少15%外,由於鐵施肥,可能會再損失5%,特別是在大西洋、太平洋和印度洋沿岸附近的漁區。“我還沒有真正看到[ExOIS]提出一個假設,說明以前的工作有什麼問題……既能提高碳產量,又能最大限度地減少負面後果,”英國利物浦大學的亞歷山德羅·塔格利亞布說,他是該研究的共同主要作者。

布塞勒認為,這種艱難的權衡可能是必要的。“相對於無所作為並眼睜睜看著這個星球沸騰,這只是生物學上的一個小變化,”他說。

編者注(2023年9月30日):已刪除對早期鐵播種專案的提及.

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