减排已经是攸关人类存亡关键,但减排已经不够,如何清除大气中的碳,现在是科学家寻找的第二条生路。为了缓解地球升温的幅度,科学家希望海洋可以发挥最大作用,储存更多二氧化碳。
地球核心几乎完全由铁构成,因此铁,而不是氧,成为地球上最常见的元素。但这并不代表到处都有丰富的铁,在海洋某些区域,铁仍然相当稀有。过去研究显示,铁透过陆地风吹来的灰尘,或河流流入的灰尘进入海洋。在海洋的偏远地区,例如南大洋、太平洋中部或北冰洋,铁是一种稀有商品。
由于光合作用是地球上大部分野生生命的基础,铁又是光合作用不可或缺的元素,在缺铁的海洋中,阻碍浮游植物生长的是铁,而不是阳光、热或氮、磷等营养物质。
由于浮游植物在呼吸过程中会从大气中吸收碳,当它们在适当的条件下死亡时,它们可以将二氧化碳带到海底。1980 年代末,海洋学家 John Martin 首次提出假设,向海洋中添加更多的铁可能会导致海洋吸收更多的碳,并提出著名的观点,“给我半艘铁船,我会给你一个冰河期”,称为“铁假说”。
实验中断十几年
但从 1990 年代末到 2009 年的实际测试显示,事情并非那么简单。首先,研究人员必须找出海洋中铁稀有的地方,然后必须观察是否可以透过实验添加铁,创造浮游植物繁殖,还必须证明,铁施肥实际上会得到碳固存的结果。
科学家确实发现海洋缺铁的区域,铁施肥也可以引发水华,但这些水华是否落入海底并封存碳,以及封存多长时间,仍然是一个悬而未决的问题,这主要是因为实验设计得不够好,无法检验这些观点。
如 2009 年一项颇具争议的科学实验将 6 吨溶解铁倒入南大洋,看看是否会引发缺铁水域中浮游植物的大量繁殖。从某种意义上说,实验成功了,浮游植物确实繁殖。然而,他们并没有证明这样的计划可以导致大规模的二氧化碳封存,因为当时绝大多数实验水华被近海面的浮游动物吃掉,未能到达海底。
此后,除了 2012 年一家营利性公司在加拿大水域进行更具争议性的尝试外,再也没有进行过海洋铁施肥的大规模实验。美国国家海洋和大气管理局认为铁施肥在成本、可扩展性以及碳储存时间方面具有低到中等的潜力,仍然认为值得近一步探究。
去年宣布资助美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所 200 万美元进行海洋铁施肥的电脑建模,属于海洋 CO2 去除研究的 2,430 万美元资助计划的一部分,但该模型不会涉及任何海洋实验。
科学家连署呼吁海洋铁施肥实验
最近,400 多名科学家签署一封信,呼吁扩大海洋二氧化碳清除的研究。包括政府间气候变迁专门委员会、美国国家学院在内的多个世界领先科学机构,都将海洋铁肥化视为一种新兴的气候解决方案。
《气候前沿》期刊上一篇详细分析海洋铁施肥的研究认为,海洋的碳储存能力比大气大 50 倍以上,比所有陆地植物和土壤大 15~20 倍,因此应考虑增强海洋储存碳的自然能力,但近年来大量公海 实验仍受到很多阻碍,使得这些技术的真正功效和影响无法发挥出来。
研究呼吁在东北太平洋进行实地研究,并宣称在较大试点规模下,不会对生态造成永久性影响,他们的观点是,铁会自然耗尽并混合在海洋中。且现场实验中添加的铁量,比火山爆发期间自然添加到海洋中的铁量少数千倍。
至于铁施肥的碳影响、气候影响,以及海洋碳循环和生态系统的整体变化,还需要很多年才能得到答案,譬如科学家称,需要 20~30 年,才能知道海洋某一部分的铁施肥是否正在夺取另一部分的营养,因为海流需要数十年才能完成整个循环。
科学家相信铁施肥有潜力储存“每年数十亿吨”的二氧化碳,同时强调,海洋铁施肥永远无法取代减排。但如果有效,鉴于大气所有碳,效果将超越最激进的减排方式。