如果你能在后院建造一道砖墙,以抵消你每天产生的部分二氧化碳排放,比如你下班开车回家产生的排放,你愿意这样做吗?
坦佩市亚利桑那州立大学的地理学教授罗纳德·多恩愿意这样做。 只是他设想的围墙不仅仅是用普通的砖块建造的。 它将涂上钙或镁,并栖息着一个蚂蚁群落。
如果这个想法对你来说听起来很奇怪,那可能是因为——正如多恩自己也会承认的那样——它确实很奇怪。 然而,他说,可以想象,世界各地的人们有一天可以使用他们自己版本的这种基于矿物/蚂蚁的二氧化碳捕获方法来限制大气中的气体,从而帮助控制其全球变暖效应。
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根据美国环境保护署的温室气体概览,二氧化碳目前是人类活动排放的主要温室气体。自工业革命以来,二氧化碳的排放量只增不减,加剧了全球变暖。
利用蚂蚁帮助捕获二氧化碳并对抗全球变暖,源于多恩最近在《地质学》杂志上发表的一项研究,该研究将蚂蚁与岩石中自然二氧化碳吸收的加速联系起来,与无蚂蚁区域的吸收相比,加速高达 335 倍。
霍华德大学生物地球化学名誉教授大卫·施瓦茨曼回应这项研究时表示,鼓励蚂蚁群落“对于从大气中固碳至关重要”,他审阅了这项研究,但并未参与其中。
当然,他和多恩都指出,一旦研究人员更多地了解昆虫如何促进碳固存,蚂蚁本身可能并不总是必要的。 “我不知道你是否可以在发电厂周围布置大量的蚂蚁群落。 但是,如果我们知道蚂蚁腺体的哪种特定分泌物在起作用,或者分泌物的组合,”多恩说,那么这些物质就有可能被大量生产。
岩石如何捕获碳
多恩本人也不确定蚂蚁是如何施展它们的“魔法”的,但他确实很好地掌握了某些岩石如何自行吸收碳。
他说,含有钙和镁的岩石自然会吸收二氧化碳,进而将其转化为富含碳的石灰石或白云石。 岩石捕获碳的现象已经持续了很长时间。 事实上,从地质时间尺度来看,它可能有助于防止地球大气中的二氧化碳水平及其温度升高到过高以至于生命无法生存的程度。多恩的新研究表明,蚂蚁可能对加速这一过程负有责任。
多恩总体上说,这种化学活动对于使地球适合居住至关重要。 它非常重要,以至于他在进行研究项目的实地考察时,会让他的学生进行一个相当不寻常的仪式。 “当我带学生去实地考察时,我会让他们亲吻石灰石,因为石灰石只是二氧化碳,只是被锁在岩石中,以及地球是如何保持宜居的。”
从困扰到异常
多恩几乎是偶然地发现了蚂蚁可以做出的贡献。 在 20 世纪 90 年代,作为研究矿物风化的一部分,他将矿物放置在各种不同的区域——在土壤中、在裸露的地面上、在富含微生物的地壳中、在根部旁边的地面上以及在用作对照的塑料管中。 他说,凡是你叫得出的,他都做了——他想要一个基线,从中跟踪随时间的变化。
起初,蚂蚁主要是一种困扰。 “我钻孔时它们会咬你,”他说。 在忍受了它们 25 年,同时测量矿物随时间的风化程度之后,他才第一次意识到它们具有碳固存的能力。 “当我开始处理来自不同区域的矿物样本时,很明显蚂蚁非常异常,”他说,指的是蚂蚁加速碳捕获过程的程度。 随后的工作量化了蚂蚁访问过的岩石中储存的碳量。
尽管他仍然不确定岩石中碳增强的原因是蚂蚁舔舐岩石、它们的微生物、它们的分泌物还是其他东西,但他确实明白,进一步深入了解这一过程可能有助于人们更好地从大气中捕获碳。 “我不明白蚂蚁是如何进行这些过程的,”他说。 “我很想获得资金来弄清楚这一点……然后我们可以继续与化学工程师或其他人合作,弄清楚这种魔术是否可以高效经济地使用。 那将是一个梦想。”
施瓦茨曼对此表示赞同,并表示,这种碳固存对于将大气中二氧化碳的水平降至百万分之 350 以下(目前为百万分之 400)“以避免人为向大气释放二氧化碳造成的持续气候变化的最坏后果”至关重要。 尽管他补充说,这种碳排放也必须从根本上迅速遏制。
施瓦茨曼说,无论如何,根据一些估计,地球上有超过 10 万亿只蚂蚁。 因此,“显然,需要对蚂蚁和其他居住在土壤中的动物的作用进行更多研究,以拓宽我们对其重要性的理解。”