本报道与普利策中心海洋报道网络合作完成。
科学家计划在太平洋部分海域播撒铁,以引发浮游植物表面繁殖,希望能从空气中吸收二氧化碳,从而重启这项已被禁止十多年的地球工程技术的现场试验。
9月9日,来自探索海洋铁解决方案(ExOIS)的23位非营利性、非商业联盟的学者在《气候前沿》杂志上公布了一项计划,以评估铁施肥。研究人员希望更精确地量化这项技术可以在深海中封存多少二氧化碳,以及可能对海洋生态系统产生什么影响。伍兹霍尔海洋研究所的联盟成员肯·布塞勒表示,他们希望最早在2026年开始在东北太平洋多达1万平方公里的海域进行试验。
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政府间气候变化专门委员会表示,世界可能需要清除数十亿吨大气中的二氧化碳,才能将全球变暖限制在1.5摄氏度(2.7华氏度)以内,布塞勒表示,施肥可能是“解决难题的其中一块”。他说,海洋已经包含比地球植物、农作物和土壤更多的碳,并且有能力容纳更多。他补充说,撒播铁可以“加速”自然生物碳泵,从而促进更多的浮游植物生长。
在光合作用期间,浮游植物消耗二氧化碳、阳光和营养物质,包括铁。但在海洋的许多区域,这种元素非常稀少。如果通过风吹的尘埃或火山灰——或者通过船舶故意泵出硫酸铁溶液——将一些铁输送到这些区域,大量的微观生物可以迅速生长和繁殖。当这些生物死亡或被较大的生物吃掉并排泄出来时,它们吸收的一些碳会作为“海洋雪”沉入深层、缓慢流动的水域,使碳在数十年或数百年内远离大气。
ExOIS正试图为整个项目筹集1.6亿美元。作为开始,科学家们已从国家海洋和大气管理局获得了一笔200万美元的拨款用于计算机建模,并且他们正在与潜在捐助者进行谈判,例如由亿万富翁迈克尔·布隆伯格等人资助的海洋复原力和气候联盟。
ExOIS计划向美国环境保护署申请许可,根据《伦敦议定书》进行试验,该议定书于2013年禁止出于商业目的进行海洋铁施肥。该公约允许为研究目的进行施肥,但前提是必须对其进行监测且不损害环境。
布塞勒和其他人在1990年代和2000年代的十几次实验中向海洋中添加了铁。但是,公众最终对干预自然地球系统产生了强烈反对。
ExOIS承诺对其现场研究的影响进行详细监测,并改进对影响的计算机建模。科学家们将在硫酸铁溶液中添加一种非反应性示踪剂,例如六氟化硫,这一步骤将有助于跟踪施肥水的扩散,因为硫酸铁会缓慢分解。他们将使用船舶、浮标和水下无人机测量二氧化碳浓度。他们还将查看卫星图像,这些图像可以记录海洋表面浮游植物颜色的增加。该小组还承诺比以前的撒播铁项目更多地进行公众参与,并考虑环境影响。
影响可能是多变且范围广泛的。在2009年德国和印度科学家在西南大西洋进行的一项实验中,较大的浮游动物吃掉了较小的浮游植物——实际上很少有碳到达深海。在美国和加拿大研究人员于2006年在东北太平洋进行的一项实验中,有毒浮游植物物种大量繁殖。这引发了人们的担忧,即施肥可能会产生“死亡区”,在这些区域,猖獗的藻类大量繁殖会消耗水中所有的氧气,扼杀其他生命。浮游植物大量繁殖也可能消耗磷和氮等营养物质,这些营养物质随后将无法用于其他地方的生物,这种现象被称为“营养掠夺”。此外,科学家们对碳应该储存的深海生态系统仍然知之甚少。“最有可能的是,[铁施肥]会影响我们尚未真正了解的东西,”斯克里普斯海洋研究所的深海专家丽莎·莱文说,她没有参与ExOIS项目。
去年,英国、美国和法国研究人员进行的一项计算机建模研究发现,每年向海洋中添加一百万到两百万吨铁,到2100年可能会吸收450亿吨碳。然而,这也将掠夺其他海洋生物的营养物质。除了变暖造成的海洋生物量估计减少15%外,由于铁施肥,可能会再损失5%,特别是在大西洋、太平洋和印度洋沿岸附近的渔区。“我还没有真正看到[ExOIS]提出一个假设,说明以前的工作有什么问题……既能提高碳产量,又能最大限度地减少负面后果,”英国利物浦大学的亚历山德罗·塔格利亚布说,他是该研究的共同主要作者。
布塞勒认为,这种艰难的权衡可能是必要的。“相对于无所作为并眼睁睁看着这个星球沸腾,这只是生物学上的一个小变化,”他说。
编者注(2023年9月30日):已删除对早期铁播种项目的提及.