可否將二氧化碳鎖進深海

○蘇光路

美國海洋學家約翰·馬丁曾說出這樣的豪言壯語：“給我半船鐵，我能還給你一個冰川期。”在加利福尼亞蒙特雷附近的莫斯蘭丁海洋實驗室供職期間，馬丁就確信儲存在大海里的鐵對氣候變化起著重要作用。鐵的缺乏會減少海洋浮游生物的生長，而這些浮游生物需要鐵來完成酶的合成。馬丁說，如果給缺鐵的海域進行“補鐵”，使其中的鐵含量增加，浮游生物就會生機勃勃，進而通過光合作用，將海洋表面的二氧化碳吸收，以遏制全球變暖的趨勢。

直到1993 年，也就是在約翰·馬丁去世后不久，他的繼承者們才將他的大膽設想付諸實施。結果表明，缺鐵的水域含鐵量一旦提高，確實會有海藻茂盛地繁殖。一些科學家和企業家都認為這是既能減少大氣中二氧化碳含量又能得到可觀回報的好辦法。

受約翰·馬丁把降碳目標瞄向海洋的啟發，科學家們相繼進行各種實驗，取得了一些可喜的成果。其中實用價值較高的方法是把碳封存于深海，越深越好。

理論上認為，浮游生物的繁殖局限在海洋表層水域。大氣中的二氧化碳溶解在海里，生物則利用二氧化碳進行光合作用。在這個過程中，氧原子被釋放出來，碳成為固體有機物的構成成分。然而，當浮游生物被獵食者捕食后，以這種方式被“固定”的碳很容易返回大氣層。

要想讓碳保持固體形式，就必須把碳沉入海水表層以下，讓一切反應在那里發生。美國馬薩諸塞州沃茲霍勒海洋學研究所的海洋化學家肯·比塞勒說，水的深度或許需要達到一千英尺或更深，這樣，富含碳的最重的東西才會沉落到這個深度。

研究人員進行如下實驗，溶于低酸度溶液中的鐵被滴入厄瓜多爾的科隆群島以西3 平方海里的海面上。這項實驗以及隨后在不同海域進行的相同的實驗結果都十分驚人。浮游生物一派生機，這種跡象十分明顯，甚至可以在衛星照片上顯示出來，而這些浮游生物產生的碳在衛星照片上一直沒有清晰的顯示。

但是，接下來的實驗結果卻讓人沮喪。比塞勒說：“理論終究是理論，具有說服力的不是理論，而是實踐。以往人們認為，如果浮游生物一派生機，就證明碳已經被有效移到了深海。實際上，情況并非如此簡單。浮游生物的生態系統中碳的重復利用率非常高——高達90%的碳保留在了海水的表層。這是一個永不間斷的循環，某些生物生長起來，就被另一些生物吃掉；其他生物生長起來，又被另一些其他生物吃掉……這就意味著，碳并沒有沉到深海。”

持批評觀點的科學家認為，給海洋大面積增鐵導致海洋生物的食物鏈發生的災難性變化與難以預測的大氣氣候變化相比，其嚴重的后果會超出人們的想象。

近期，有科學家再次進行深海鎖碳的實驗，實驗結果令人鼓舞。

由新加坡科學家率領的科學團隊，經過反復實驗證明，如果保持穩定的話，在海底沉積物下以水合物的形式捕獲和儲存二氧化碳是可行的。這個團隊使用了一種特別設計的反應器，證明二氧化碳水合物可以在海洋沉積物中保持穩定長達30 天。他們表示，同樣的方法還可以用來驗證二氧化碳水合物在更長時間內的穩定性。

在海洋深處產生的低溫高壓條件下，二氧化碳會被困在水分子中，形成類似于冰的物質。這種二氧化碳水合物形成的溫度剛好高于水的冰點，可以在1 立方米的水合物中儲存多達184 立方米的二氧化碳。

在世界各地類似的海洋環境中，都發現了穩定存在的甲烷水合物，這進一步支持了存儲在深海沉淀物中的二氧化碳水合物能保持穩定與安全的論點。

新加坡研究團隊表示，這項技術有希望發展成為具有一定商業規模的工藝，使得像新加坡這樣的國家每年可以高效地將超過200 萬噸的二氧化碳固定為水合物，從而達到減排目標。

新加坡研究團隊本次研究的最大亮點是研制出內襯有硅砂層的特殊容器。該容器真實重現了深海海底的環境，那里的溫度在2℃～6℃，壓力是海平面的100 倍。其他科學家就是因為無法完成這個特殊容器的制造，所以致使自己的實驗研究不得不半途而廢。

在被問到目前遇到的最大難題是什么時，新加坡研究團隊負責人表示，要證明二氧化碳水合物具備至少半年的穩定性，才能說此項研究取得初步成功。這同樣也是肯·比塞勒遇到的最大難題。

為了取得可相互印證的實驗數據，新加坡研究團隊還需要進一步擴大實驗規模，同時進一步創新開發可量化的工具和方法。