解决过量二氧化碳的新方法？研究人员提出用金属氧材料为海洋施肥的建议

解决过量二氧化碳的新方法？研究人员提出用金属氧材料为海洋施肥的建议"太平洋西北国家实验室的实验室研究员Hochella说："这个想法是为了增强现有的过程。几个世纪以来，人类一直在给土地施肥以种植农作物。我们可以学习负责任地给海洋施肥。"环境地球化学家MichaelHochella资料来源：弗吉尼亚理工大学摄影服务部在自然界中，来自陆地的营养物质通过河流和吹来的灰尘到达海洋，使浮游生物生长。研究小组建议将这一自然过程再向前推进一步，以帮助通过海洋清除多余的二氧化碳。他们研究的证据表明，添加特定的精心设计的材料组合可以有效地给海洋施肥，鼓励浮游植物充当碳汇。这些生物将大量吸收碳。然后，随着它们的死亡，它们将沉入海洋深处以带走多余的碳。科学家们说，这种拟议的施肥只是加快了一个自然过程，这个过程已经安全地将碳封存起来，并能将其从大气中清除数千年之久。"在这一点上，时间是至关重要的，"Hochella说。"为了应对气温上升，我们必须在全球范围内降低二氧化碳水平。研究我们所有的选择，包括利用海洋作为二氧化碳的汇，给我们冷却地球的最佳机会。"在他们的分析中，研究人员认为，工程纳米粒子提供了几个有吸引力的属性。它们可以被高度控制并专门针对不同的海洋环境进行调整。表面涂层可以帮助颗粒附着在浮游生物上。一些颗粒还具有协助吸收光线的能力，使浮游生物能够消耗和利用更多的二氧化碳。一般的方法也可以被调整以满足特定海洋环境的需要。他们说，例如，一个地区可能从铁基颗粒中受益最大，而硅基颗粒在其他地方可能最有效。研究人员对123项已发表的研究的分析表明，许多无毒的金属氧材料可以安全地增强浮游生物的生长。他们认为，这些材料的稳定性、地球的丰度和创建的简易性使它们成为浮游生物肥料的可行选择。该小组还分析了创造和分配不同颗粒的成本。虽然这个过程会比添加非工程材料贵得多，但它也会明显更有效。在海洋中播撒纳米级肥料可以创造一批急需的、大量的碳汇...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340349.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340349.htm

研究认为气候变化改变洋流 可能招致源自海洋的灾难

研究认为气候变化改变洋流可能招致源自海洋的灾难这些研究人员最近发表在《自然-气候变化》上的一项研究发现，到2100年，大西洋经向翻转环流和南方经向翻转环流的速度可能会减慢高达42%。模拟的最坏情况甚至表明，SMOC可能在2300年前完全停止。"对36个地球系统模型在一系列气候情景下的预测分析表明，不受控制的全球变暖可能导致海洋深层环流的关闭，"共同作者、UCI地球系统科学教授J.KeithMoore说。"这将是一场气候灾难，其规模类似于陆地上的冰原完全融化。"在大西洋，当温暖的水在表面向北流动时，它冷却并蒸发，使其变得更咸、更稠密。这些较重的水沉入深海，并向南前进，最终重新上升，从深海携带营养物质，成为海洋生态系统的食物基础。此外，遍布全球的海洋循环为处理大气中的二氧化碳创造了一个强大的工厂。海水和空气的基本物理和化学作用--摩尔和他的同事称之为"可溶性泵"--将二氧化碳吸入海洋。虽然海洋循环将一些碳送回了天空，但净量被封存在海洋深处。此外，浮游植物在进行光合作用和形成碳酸盐外壳时，也会产生"生物泵"。当浮游生物和较大的动物死亡时，它们会下沉，慢慢分解并将碳和营养物质释放到深处。有些会随着环流和上涌而回升，但有一部分仍然储存在海浪之下。循环的中断将减少海洋对大气中二氧化碳的吸收，加剧和延长炎热的气候条件。随着时间的推移，支持海洋生态系统的营养物质将越来越多地滞留在深海，导致全球海洋生物生产力下降。摩尔说，人类依靠溶解性泵和生物泵来帮助清除通过化石燃料燃烧、土地使用方法和其他活动排放到空气中的一些二氧化碳。分析还表明，现在减少温室气体排放可以防止未来深层循环的这种完全关闭。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343133.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343133.htm

新研究发现海洋转换断层是重要的、被低估的碳汇

新研究发现海洋转换断层是重要的、被低估的碳汇新的研究发现，海洋转换断层是重要的、以前被低估的二氧化碳汇对现有的地球地质碳循环概念提出了挑战。这项研究强调了自然地质排放在塑造地球气候历史中的关键作用，并强调了在应对当代气候变化的背景下深入了解这些过程的必要性。上图为改变的地幔岩石切片。图片来源：SolvinZankl构造断裂是构造板块相互移动的地方，是地球上三大板块边界之一，全球长度约为4.8万公里，其他板块边界分别是全球洋中脊系统（约6.5万公里）和俯冲带（约5.5万公里）。几十年来，人们一直在研究洋中脊和俯冲带的碳循环。相比之下，科学家们对海洋转换断层中的二氧化碳关注相对较少，在相当长的一段时间里，转换断层被认为是"有点无聊"的地方，因为那里的岩浆活动很少。"克莱因说："我们现在拼凑起来的结果是，沿着这些海洋转换断层暴露出来的地幔岩石可能是一个巨大的二氧化碳汇。"地幔的部分融化释放出二氧化碳，这些气体碳夹杂在热液中，与靠近海底的地幔发生反应，并在那里被捕获。首席科学家弗里德-克莱因（FriederKlein）和"深海漫游者"号领航员艾伦-斯考特在探索水下碳酸盐平台。图片来源：NovusSelect《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的一项新的期刊研究报告的第一作者克莱因说："这是地质碳循环中以前不为人知的一部分。由于在以前对全球二氧化碳地质通量的估算中没有考虑到转换断层，因此岩浆二氧化碳向改变了的洋幔和海水的质量转移可能比以前想象的要大。"地质排放与气候克莱因说："与人为二氧化碳（或人类驱动的二氧化碳）相比，转换断层排放的二氧化碳量可以忽略不计。然而，从地质时间尺度来看，在人类排放如此多的二氧化碳之前，地球地幔（包括转换断层）的地质排放是地球气候的主要驱动力。"正如论文所述，据估计，全球人为二氧化碳排放量约为每年36千兆吨（Gt），这使大气和水圈的平均地质排放量（每年0.26千兆吨）相形见绌。然而，在地质时间尺度上，来自地球地幔的二氧化碳排放量在调节地球气候和宜居性以及包括海洋、大气层和岩石圈在内的地表储层中的碳浓度方面发挥了关键作用，当然，这是在人类活动燃烧化石燃料之前。通过地质研究了解气候变化"为了充分了解现代人类造成的气候变化，我们需要了解地球深层过去的自然气候波动，这与地球自然碳循环的扰动息息相关。我们的工作提供了有关地球地幔和海洋/大气系统之间碳长时间尺度通量的见解，"该研究的合著者、佛蒙特州本宁顿学院教师蒂姆-施罗德（TimSchroeder）说。"数百万年来，这种碳通量的巨大变化导致地球气候变得比现在温暖或寒冷得多。"为了更好地了解地幔和海洋之间的碳循环，研究人员分析了圣保罗转换断层中"地幔橄榄岩矿物碳化过程中"皂石和其他含镁集合体的形成。认为该断层是富含二氧化碳的热液流体的通道，而橄榄岩的碳化则可能成为排放二氧化碳的巨大的汇。研究人员在论文中认为，"低度熔化会产生富含不相容元素、挥发物，特别是二氧化碳的熔体，而在大洋转换断层处存在橄榄岩，这两种因素结合在一起，为广泛的矿物碳化创造了有利条件"。这些岩石是在2017年对该地区进行巡航时使用载人车辆采集的。找到并分析这些岩石"简直是梦想成真"。克莱因说："我们在12年前就预测到了碳酸盐改变的洋幔岩的存在，但我们在任何地方都找不到它们。我们曾前往该群岛探索低温热液活动，但都以失败告终。令人难以置信的是，我们竟然能在一个转换断层中找到这些岩石，因为我们是在寻找其他东西时偶然发现它们的。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420691.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420691.htm

研究人员发现了一条北极碳传送带捕获了数百万吨的二氧化碳

研究人员发现了一条北极碳传送带捕获了数百万吨的二氧化碳根据阿尔弗雷德-魏格纳研究所和其他机构的研究人员，这条以前未知的运输路线利用生物碳泵和洋流来吸收大气中的二氧化碳，其规模相当于冰岛的年度总排放量。他们最近在《自然-地球科学》杂志上发表了他们的发现。与其他大洋相比，北冰洋中部的生物生产力有限。这是由于极夜或海冰覆盖造成的阳光有限，以及可用的营养源稀少。因此，上层水的微藻类或浮游植物比其他水域的同行获得的能量更少。因此，当2018年8月和9月在俄罗斯研究船AkademikTryoshnikov号上进行的ARCTIC2018考察中，在北极中部的南森盆地发现了大量的微粒--即储存在植物遗体中的碳，这让人非常惊讶。随后的分析显示，有一个水体的大量颗粒碳深度达两公里（1.2英里），由巴伦支海的底水组成。后者是在冬季海冰形成时产生的，然后冷而重的水下沉，随后从浅海大陆架流下大陆坡，进入北极盆地深处。"根据我们的测量，通过这种水体运输，每天有超过2000公吨的碳流入北极深海，相当于8500公吨的大气二氧化碳。《自然-地球科学》研究的第一作者、亥姆霍兹极地和海洋研究中心阿尔弗雷德-魏格纳研究所的海洋学家AndreasRogge博士解释说："推算出的年总量甚至达到1360万吨二氧化碳，这与冰岛的年排放总量规模相同。"这股富含碳元素的水从巴伦支海和喀拉海陆架一直延伸到北极盆地的大约1000公里（620英里）。鉴于这个新发现的机制，已经被称为北极地区最富饶的边缘海的巴伦支海似乎可以有效地从大气中清除大约30%的碳。此外，基于模型的模拟确定，外流表现为季节性的脉冲，因为在北极的沿海海域，浮游植物对二氧化碳的吸收只发生在夏季。了解碳循环中的运输和转化过程对于建立全球二氧化碳预算，从而预测全球变暖至关重要。在海洋表面，单细胞藻类从大气中吸收二氧化碳，并在老化后向深海沉降。一旦以这种方式结合的碳到达深海，它就会停留在那里，直到翻转的水流将水带回海洋表面，这在北极地区需要几千年的时间。而如果碳沉积在深海沉积物中，它甚至可以被困在那里数百万年，因为只有火山活动才能释放它。这个过程，也被称为生物碳泵，可以长期从大气中清除碳，是我们星球碳循环中的一个重要的汇。这个过程也代表了当地深海动物如海星、海绵和蠕虫的食物来源。只有进一步的研究才能告诉我们，生态系统实际吸收的碳的百分比是多少。极地大陆架海域还蕴藏着其他基本未开发的区域，在这些区域中，底层水形成并流入深海。因此，可以假设这种机制作为碳汇的全球影响实际上要大得多。"然而，由于持续的全球变暖，更少的冰，因此更少的底水被形成。同时，浮游植物可以获得更多的光照和营养物质，使更多的二氧化碳被束缚。因此，目前不可能预测这种碳汇将如何发展，确定潜在的临界点迫切需要更多的研究，"AndreasRogge说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339277.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339277.htm

已熄灭的近海死火山可能储存了多达86亿吨的二氧化碳

已熄灭的近海死火山可能储存了多达86亿吨的二氧化碳发表在科学杂志《地质学》上的一项新研究得出结论，葡萄牙海岸的一座死火山可以储存多达1.2-8.6千兆吨的二氧化碳，相当于该国约24-125年的工业排放。作为背景，根据全球碳捕集与封存研究所，在2022年，共有42.6兆吨（0.0426千兆吨）的二氧化碳被国际碳捕集与封存工作从大气中移除。这项新的研究表明，在近海水下火山中进行碳捕集与封存可能是一个有希望的新方向，可以从大气中清除和封存更大量的温室气体。"我们知道包括葡萄牙在内的大多数国家正在努力使经济和我们的人类活动脱碳，这是一个信息，这可能是解决问题的工具之一，"NOVA科技学院的地质学家和该研究的共同作者RicardoPereira说。Fontanelas火山的示意性横截面，表明可能的二氧化碳封存地点。图像/PereiraandGamboa,2023在死火山中储存二氧化碳将依靠一个被称为"原地矿物碳化"的过程。在这个过程中，二氧化碳与某些类型的岩石中的元素发生反应，产生新的矿物，安全和永久地储存二氧化碳。钙、镁和铁等元素与二氧化碳结合，分别形成方解石、白云石和菱镁矿等矿物。含有大量钙、铁和镁的岩石是这一过程的理想候选者，例如构成大多数海底的火山玄武岩。了解到这一点后，研究人员将目标锁定在一座近海火山上，原因是：火山的结构可以为碳的注入和储存提供一个理想的架构，岩石是所涉及的反应的正确类型，而且位置不会离大量人口太近，但也不会太远。大多数碳捕集项目都依赖于将二氧化碳注入多孔沉积盆地，这些盆地被密封以防止气体从储层中迁移。在这些情况下，碳最终会开始形成矿物质，但只有在较长的时间段内，即几十年到几个世纪后才会形成。2016年，研究人员发表的研究结果显示，注入冰岛地下玄武岩的95%的二氧化碳在短短两年内已经矿化。矿化时间的大大缩短使得这一过程更加安全和有效--一旦碳被储存在矿物中，潜在的泄漏等问题就不再是一个问题。阿威罗大学的地质学家和该研究的共同作者DavideGamboa解释说："使矿物碳化真正有趣的是时间。它进入矿物的速度越快，就越安全，而一旦成为矿物，它就是永久性的"。研究人员研究了Fontanelas古火山的储存潜力，该火山部分被埋在离里斯本约100公里的海上，其山峰低于海平面约1500米。为了估计这个地方可能储存的二氧化碳量，作者使用了海上石油勘探期间产生的海底火山的二维和三维地震研究，以及2008年从该地区挖出的样品的数据。挖出的样本含有自然形成的碳酸盐矿物，表明储存碳所需的化学反应已经发生，在这些岩石中有意使碳矿化的努力应该会成功。这些样本还有高达40%的孔隙空间--意味着岩石中存在着可以注入二氧化碳和矿化的空间。研究人员还指出，在火山侧面周围成像的低渗透层可能有助于在二氧化碳被矿化之前将其控制住。虽然这项研究表明Fontanelas火山有很大的潜在碳储存能力，但作者强调，世界上许多其他地方可能有类似的离岸火山，可以成为碳捕获和储存的候选者。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361423.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361423.htm

释放粘土的力量：它可以是捕获空气中二氧化碳的关键吗？

释放粘土的力量：它可以是捕获空气中二氧化碳的关键吗？桑迪亚国家实验室的生物工程师SusanRempe（左）和化学工程师TuanHo通过一种粘土的化学结构的艺术表现进行观察。他们的团队正在研究如何利用粘土来捕获二氧化碳。资料来源：克雷格-弗里茨/桑迪亚国家实验室照片在桑迪亚化学工程师TuanHo的领导下，该团队一直在使用强大的计算机模型，结合实验室实验，研究一种粘土如何吸收和储存二氧化碳。科学家们在本周早些时候发表在《物理化学快报》上的一篇论文中分享了他们的初步发现。该论文的主要作者Ho说："这些基本发现有可能用于直接空气捕集；这就是我们正在努力的方向。粘土真的很便宜，而且在自然界中很丰富。如果这个高风险、高回报的项目最终产生了一项技术，这应该使我们能够大大降低直接空气碳捕获的成本。"为什么要捕获碳？碳捕获和封存是指从地球大气层中捕获多余的二氧化碳并将其储存在地下深处的过程，目的是减少气候变化的影响，如更频繁的严重风暴、海平面上升以及干旱和野火增加。这种二氧化碳可以从燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施（如水泥窑），或直接从空气中捕获，这在技术上更具挑战性。碳捕集和封存被广泛认为是正在考虑用于气候干预的最没有争议的技术之一。桑迪亚生物工程师和该项目的高级科学家SusanRempe说："我们想要低成本的能源，而不破坏环境。我们可以以一种不产生那么多二氧化碳的方式生活，但我们不能控制我们的邻居做什么。直接空气碳捕获对于减少空气中的二氧化碳数量和减轻我们邻居释放的二氧化碳非常重要。"Ho想象，基于粘土的设备可以像海绵一样用来吸收二氧化碳，然后二氧化碳可以从海绵中"挤"出来并被抽到地下深处。或者粘土可以更像一个过滤器，从空气中捕捉二氧化碳进行储存。除了便宜和广泛使用之外，粘土还很稳定，并且有很高的表面积--它由许多微小的颗粒组成，而这些颗粒又有比人类头发直径小十万倍的裂缝和缝隙。Rempe说，这些微小的空腔被称为纳米孔，化学性质可以在这些纳米级的孔隙中发生变化。这并不是Rempe第一次研究用于捕获二氧化碳的纳米结构材料。事实上，她是一个研究将二氧化碳转化为水稳定的碳酸氢盐的生物催化剂的团队的成员，该团队定制了一个极薄的纳米结构的膜来保护生物催化剂，并为他们受生物启发的碳捕捉膜获得了专利。当然，这种膜不是用廉价的粘土制成的，最初是为了在燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施中发挥作用，Rempe说。"这是同一个问题的两个互补的可能解决方案，"她说。如何模拟纳米尺度？分子动力学是一种计算机模拟，研究原子和分子在纳米级的运动和相互作用。通过观察这些相互作用，科学家可以计算出一个分子在特定环境中的稳定性--例如在充满水的粘土纳米孔中。"分子模拟确实是研究分子尺度上的相互作用的有力工具，"Ho说。"它使我们能够充分了解二氧化碳、水和粘土之间发生了什么，目标是利用这些信息来设计一种粘土材料，用于碳捕捉应用。"在这种情况下，分子动力学模拟表明，二氧化碳在潮湿的粘土纳米孔中可以比在普通水中更稳定。这是因为水里的原子不能均匀地分享它们的电子，使得一端略带正电，另一端略带负电。另一方面，二氧化碳中的原子确实均匀地分享它们的电子，就像油与水混合一样，二氧化碳在类似的分子附近更稳定，例如粘土的硅氧区域。由CliffJohnston教授领导的普渡大学的合作者最近用实验证实，限制在粘土纳米孔中的水比普通水吸收更多的二氧化碳。桑迪亚博士后研究员NabankurDasgupta也发现，在纳米孔的油状区域内，将二氧化碳转化为碳酸所需的能量较少，与普通水的相同转化相比，使反应更有利，Ho补充说，通过使这种转换变得有利并需要更少的能量，最终粘土纳米孔的油状区域使其有可能捕获更多的二氧化碳并更容易地储存它。"到目前为止，这告诉我们粘土是一种捕捉二氧化碳并将其转化为另一种分子的好材料，"Rempe说。"而且我们了解了这是为什么，这样合成人员和工程师就可以修改材料，以增强类似油的表面化学性质。模拟也可以指导实验，以测试关于如何促进二氧化碳转化为其他有价值分子的新假设"。该项目的下一步将是利用分子动力学模拟和实验来弄清如何将二氧化碳重新从纳米孔中取出。在三年项目结束时，他们计划构想出一个基于粘土的直接空气碳捕获装置。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346445.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346445.htm