在农田上撒火山岩如何吸收二氧化碳

从大气中捕获并储存二氧化碳，也称为碳封存，是缓解气候变化的众多方法之一。二氧化碳通常通过各种方法储存在地下地质构造或生物形式中，如森林、土壤或海洋。在一项新研究中，科学家发现在农田中施用玄武岩粉尘可以有效封存大气中十亿吨级的二氧化碳。

当玄武岩等硅酸盐岩石与雨水接触时，就会发生风化这一化学过程，从而将二氧化碳从大气中去除，并将其转化为运输后储存在海洋中的产品。通过将硅酸盐岩石磨成细小颗粒并将其施用于土壤，可以加速自然风化，从而增加表面积并吸收更多二氧化碳。这一过程称为增强岩石风化 (ERW)。

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德克萨斯农工大学海洋学系助理教授张爽表示：“这些颗粒与二氧化碳发生化学反应，将其转化为碳酸氢根离子或稳定的矿物碳酸盐。这一过程本质上锁住了碳，有效地将其从大气中长期清除。”

根据《地球的未来》杂志最近发表的一项研究，在全球近一千个农业用地上每公顷施用 10 吨玄武岩粉尘，可在 75 年内封存 640 亿吨二氧化碳。如果将这一应用扩展到所有农田，则在同一时期内可封存超过 2150 亿吨二氧化碳。

参与这项研究的张先生说：“这些数据表明，ERW 是实现大规模碳封存的有力策略。”他还补充说，它“与造林或生物能源结合碳捕获和储存 (BECCS) 等替代碳捕获策略相比，还具有几个明显的优势。”

植树造林，即在无林地区引入树木，是一种温室气体 (GHG) 减排策略，但它可能并非在每个生态系统中都有效。例如，植树造林的碳封存效果不如热带稀树草原的草类，在旱地的潜力可能有限。

与此同时，由于气候变化对农作物产量和生物质原料的影响，BECCS（从生物质中提取生物能源，并将其二氧化碳排放储存在地下地质构造中以防止释放）的产能最终可能会下降。

相比之下，ERW 与现有农田兼容，并且可以通过利用现有的农业基础设施轻松扩展，张说。这种方法还具有生态协同效益。他补充说，ERW 可以减少与化肥生产相关的碳足迹，减轻土壤中的一氧化二氮排放，改善土壤 pH 值和养分吸收，从而提高作物产量。

张教授说：“这种既能改善土壤健康又能捕获碳的双重能力为发展中国家的农业现代化提供了独特的机会，从而拓展了其变革潜力。”然而，大规模部署 ERW 仍面临一些障碍。

张先生表示，目前还缺乏足够的框架来监测、报告和核查碳封存活动。例如，“尚未充分研究 ERW 副产品对河流系统的影响以及相关的碳泄漏，必须解决这一问题才能巩固 ERW 的财政激励措施，”他补充道。

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在应用过程中，如果对细磨玄武岩的处理不当，会导致空气中的颗粒物排放，从而对当地空气质量构成风险。随着 ERW 中风化的矿物质流向下游，水系统中的营养物也有可能积累，这可能会加剧水体富营养化等问题。此外，张说，发展中国家往往缺乏大规模加工和部署玄武岩所需的基础设施。在更广泛地实施 ERW 之前，解决这些问题至关重要。

张教授提出了几种克服这些障碍的方法。在研究方面，MRV 的监管标准可以由科学界制定，并由相关政府机构批准。公共投资也可以侧重于升级基础设施和推进农业系统，而私营部门可以投资于提高 ERW 效率和成本效益的技术。
总体而言，探索 ERW 的潜力仍然值得，因为它作为一种碳封存方法的有效性可能能够抵御未来的气候变化。“即使在高排放情景下，对二氧化碳去除 (CDR) 率的影响也很小，大约只增加了 2%，”张说。“这表明，即使地球变暖，ERW 仍将是一种有效的碳封存策略。”