可否将二氧化碳锁进深海

○苏光路

美国海洋学家约翰·马丁曾说出这样的豪言壮语：“给我半船铁，我能还给你一个冰川期。”在加利福尼亚蒙特雷附近的莫斯兰丁海洋实验室供职期间，马丁就确信储存在大海里的铁对气候变化起着重要作用。铁的缺乏会减少海洋浮游生物的生长，而这些浮游生物需要铁来完成酶的合成。马丁说，如果给缺铁的海域进行“补铁”，使其中的铁含量增加，浮游生物就会生机勃勃，进而通过光合作用，将海洋表面的二氧化碳吸收，以遏制全球变暖的趋势。

直到1993 年，也就是在约翰·马丁去世后不久，他的继承者们才将他的大胆设想付诸实施。结果表明，缺铁的水域含铁量一旦提高，确实会有海藻茂盛地繁殖。一些科学家和企业家都认为这是既能减少大气中二氧化碳含量又能得到可观回报的好办法。

受约翰·马丁把降碳目标瞄向海洋的启发，科学家们相继进行各种实验，取得了一些可喜的成果。其中实用价值较高的方法是把碳封存于深海，越深越好。

理论上认为，浮游生物的繁殖局限在海洋表层水域。大气中的二氧化碳溶解在海里，生物则利用二氧化碳进行光合作用。在这个过程中，氧原子被释放出来，碳成为固体有机物的构成成分。然而，当浮游生物被猎食者捕食后，以这种方式被“固定”的碳很容易返回大气层。

要想让碳保持固体形式，就必须把碳沉入海水表层以下，让一切反应在那里发生。美国马萨诸塞州沃兹霍勒海洋学研究所的海洋化学家肯·比塞勒说，水的深度或许需要达到一千英尺或更深，这样，富含碳的最重的东西才会沉落到这个深度。

研究人员进行如下实验，溶于低酸度溶液中的铁被滴入厄瓜多尔的科隆群岛以西3 平方海里的海面上。这项实验以及随后在不同海域进行的相同的实验结果都十分惊人。浮游生物一派生机，这种迹象十分明显，甚至可以在卫星照片上显示出来，而这些浮游生物产生的碳在卫星照片上一直没有清晰的显示。

但是，接下来的实验结果却让人沮丧。比塞勒说：“理论终究是理论，具有说服力的不是理论，而是实践。以往人们认为，如果浮游生物一派生机，就证明碳已经被有效移到了深海。实际上，情况并非如此简单。浮游生物的生态系统中碳的重复利用率非常高——高达90%的碳保留在了海水的表层。这是一个永不间断的循环，某些生物生长起来，就被另一些生物吃掉；其他生物生长起来，又被另一些其他生物吃掉……这就意味着，碳并没有沉到深海。”

持批评观点的科学家认为，给海洋大面积增铁导致海洋生物的食物链发生的灾难性变化与难以预测的大气气候变化相比，其严重的后果会超出人们的想象。

近期，有科学家再次进行深海锁碳的实验，实验结果令人鼓舞。

由新加坡科学家率领的科学团队，经过反复实验证明，如果保持稳定的话，在海底沉积物下以水合物的形式捕获和储存二氧化碳是可行的。这个团队使用了一种特别设计的反应器，证明二氧化碳水合物可以在海洋沉积物中保持稳定长达30 天。他们表示，同样的方法还可以用来验证二氧化碳水合物在更长时间内的稳定性。

在海洋深处产生的低温高压条件下，二氧化碳会被困在水分子中，形成类似于冰的物质。这种二氧化碳水合物形成的温度刚好高于水的冰点，可以在1 立方米的水合物中储存多达184 立方米的二氧化碳。

在世界各地类似的海洋环境中，都发现了稳定存在的甲烷水合物，这进一步支持了存储在深海沉淀物中的二氧化碳水合物能保持稳定与安全的论点。

新加坡研究团队表示，这项技术有希望发展成为具有一定商业规模的工艺，使得像新加坡这样的国家每年可以高效地将超过200 万吨的二氧化碳固定为水合物，从而达到减排目标。

新加坡研究团队本次研究的最大亮点是研制出内衬有硅砂层的特殊容器。该容器真实重现了深海海底的环境，那里的温度在2℃～6℃，压力是海平面的100 倍。其他科学家就是因为无法完成这个特殊容器的制造，所以致使自己的实验研究不得不半途而废。

在被问到目前遇到的最大难题是什么时，新加坡研究团队负责人表示，要证明二氧化碳水合物具备至少半年的稳定性，才能说此项研究取得初步成功。这同样也是肯·比塞勒遇到的最大难题。

为了取得可相互印证的实验数据，新加坡研究团队还需要进一步扩大实验规模，同时进一步创新开发可量化的工具和方法。