海洋铁施肥拯救全球变暖？
2023年，全球燃烧化石燃料产生的碳排放量达到了历史新高。随着全球变暖，开发脱碳技术的呼声也越来越高。将二氧化碳从空气或水中提取出来，并将其封存的技术理论上可以抵消排放并帮助温度降低，或者至少减缓变暖的速度。
铁、氮和磷等是海洋表面生命必需的营养物质，它们的可用性也成为海洋表面生命丰富与否的限制因素。因此，当大量的营养物质以火山灰、野火灰烬、以及深海涌上来的水或实验室制造的混合物的形式到来时，这些突如其来的丰富物质使浮游植物得以蓬勃发展。当这些浮游植物死亡时，它们中的一些会下沉，将体内的碳带到海底，在那里碳被封存。
海洋学家John Martin在20世纪80年代末首次提出利用海洋营养物质储存碳的想法，并进行了一些实验。他说，获得关于养分施肥效果的真实数据极具挑战。最后一次大规模的尝试是在十年前，并引起了极大的争议。因此，近年来，科学家们转而求助于实验室工作、计算模型和较小的实地试验，以更好地了解海洋营养施肥。例如，2017年发表的模型研究表明，向海洋中添加氮和磷，每年可以从大气中锁住多达15亿吨的碳。
海洋科学家Edwina Tanner和其团队是众多努力了解更多信息的科学家之一。在2021年11月，澳大利亚生物技术公司海洋营养公司的海洋科学家Edwina Tanner从一艘船上向澳大利亚悉尼南侧博特尼湾(Botany Bay)的水中倾倒了一种混合物质营养物，洋流把染成红色的泥浆推向各个方向。
尽管她希望进行更大规模的实地试验，但要进行超过2000升营养混合物的试验很难获得澳大利亚政府的许可。在博特尼湾的实验中，研究人员添加了300升的营养混合物。处理如此小的数量使得计算结果非常具有挑战性。为了规避这些限制，他们正在建造一个生物反应器，以测试不同的营养成分是如何刺激浮游植物生长和影响碳储存率。
其他研究人员也在深入研究营养施肥。例如，2023年，英国剑桥大学的应用数学家Yoon Joo-Eun与一个团队在印度果阿附近的阿拉伯海进行了实验，以找出如何最好地将营养物质输送到海洋中。事实证明，最大限度地提高碳储量并不像把营养物质倾倒到海里那么简单。
Yoon说，“营养施肥可能会更有效。关键在于科学家能否刺激体型更大的浮游植物物种的生长。因为较大的浮游植物“非常重。它们很快下沉到海底，可以更有效地减少二氧化碳。”
然而，即使可以提高养分施肥的效率，英国利物浦大学的海洋生物地球化学家Alessandro Tagliabue,对其价值也持怀疑态度。他说，即使在最佳性能下，这项技术也无法储存那么多的碳。他发表的模型研究了海洋铁肥的情况——一种只向海洋中添加铁的情况——结果表明，到2100年，通过这种技术可以捕获和储存的碳量将达到780亿吨左右。然而在过去的四年里，世界已经排放了大约750亿吨的碳。
实际上，低效率和不可预见的复杂性意味着铁施肥可能会导致更少的碳储存。例如，建立一个大规模的营养施肥项目将需要开采矿物并建造基础设施以使它们进入海洋。这些活动会排放碳，从而降低营养物质进入水中时的总体碳封存潜力。
更糟糕的是潜在的负面影响。科学家们已经预计，随着海洋温度的上升，上层海洋的营养储备将会减少。Tagliabue的研究表明，铁施肥引发的浮游植物的快速生长也可能耗尽可用的氮或磷，最终导致上层海洋动物生物量的下降。
该研究没有考虑如果在营养混合物中也加入氮和磷会出现什么结果。他说，这样做大概可以避免像只添加铁那样严重破坏海洋的营养平衡。但是，增加这种海洋复合营养物质将意味着更多的采矿和更多的基础设施，使过程复杂化，并可能进一步减少碳捕获和碳储存。而其他模型研究表明，向海洋中添加氮和磷可能会降低氧气含量，并使全球低氧死区体积增加17.5%。
编译：Sara 审核：Daisy
参考资料：
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aa5ef5
https://oehha.ca.gov/climate-change/epic-2022/climate-change-drivers/atmospheric-greenhouse-gas-concentrations
https://hakaimagazine.com/news/iron-fertilization-isnt-going-to-save-us/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.16854
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