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：Solvin Zankl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（Frieder Klein）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：Novus Select《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（Tim Schroeder）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： 手机版：

2023年全球二氧化碳排放量飙升至创纪录水平

2023年全球二氧化碳排放量飙升至创纪录水平 根据一个国际科学家小组的估计，化石燃料产生的二氧化碳排放量在2023年再次上升，达到创纪录的水平。科学家们说，石油、煤炭和天然气燃烧产生的排放量持续上升，阻碍了限制全球变暖的进程。全球碳预算评估这一发现是一项名为"全球碳预算"的地球碳循环年度检查的一部分。在这项年度评估中，科学家们量化了燃烧化石燃料和土地利用变化给大气增加了多少碳，以及从大气中清除并储存在陆地和海洋中的碳有多少。科学家对2023 年数据的早期分析表明，2023 年化石燃料的排放量比 2022 年增加了 1.1%，使 2023 年化石燃料的二氧化碳总排放量达到了 368 亿吨。如果将其他来源（如加拿大的森林砍伐和极端野火季节）包括在内，2023 年的总排放量估计为 409 亿吨。分析显示，2023 年和 2022 年化石燃料产生的二氧化碳排放量都创下了历史新高。气候影响和研究成果报告合著者、美国宇航局戈达德太空飞行中心科学家本-保尔特说："排放的方向是错误的，我们需要限制全球变暖。大气中的二氧化碳浓度已从工业时代开始的 1750 年的约百万分之 278 上升到 2023 年的百万分之 420。"导致地球气温飙升的主要原因是二氧化碳和其他温室气体的增加。2023 年的全球地表温度比美国国家航空航天局基准期（1951-1980 年）的平均温度高出 1.2摄氏度（2.1华氏度），成为有记录以来最热的一年。上面的可视化图像显示了 2021 年（可获得数据的最近一整年）二氧化碳进入、围绕和流出地球大气层的情况。它们依靠的是美国宇航局的戈达德地球观测系统（GEOS），这是一个用于研究地球天气和气候的建模和数据同化系统。为了描绘碳排放或吸收的位置，研究人员使用了植被、人口密度以及野火、发电厂、公路、铁路和其他基础设施位置的数据。可视化显示的二氧化碳主要来自四个方面：化石燃料（黄色）、生物质燃烧（红色）、陆地生态系统（绿色）和海洋（蓝色）。虽然陆地和海洋都是碳汇这意味着它们通过从大气中清除二氧化碳而储存的碳多于排放的碳但在某些时间和地点，它们也可能是碳源。绿点和蓝点代表被陆地和海洋吸收的碳。海洋和陆地吸收"令人惊讶的是，海洋和陆地继续吸收我们排放的碳的一半左右，"保尔特说。"每年只有约 44% 的排放量留在大气中，减缓了气候变化的速度，但却造成海洋酸化，改变了陆地生态系统的功能。"在过去的 60 年中，即使人类造成的排放量持续增加，停留在大气中的二氧化碳比例（即空气中的部分）仍然保持着惊人的稳定。但是，科学家们对这种稳定是否会持续以及会持续多久提出了质疑。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）领导的一项研究发表于 2023 年，该研究分析了二十年来海洋中的碳储存情况，发现有证据表明这种碳汇可能正在失去部分储存能力。他们推测，由于海洋已经积累了大量的二氧化碳，因此海洋的吸收速度已经放缓。全球海洋环流的变化可能会减少从表层水转移到海底的碳量，而碳可以在海底储存数百年。上图显示了从 1960 年到 2023 年全球碳循环的综合组成。它显示了化石燃料（黄色）和土地利用变化（橙色）排放了多少碳，以及大气（紫色）、海洋（蓝色）或陆地（绿色）吸收了多少碳。全球碳循环与排放趋势全球碳预算依靠多种数据来源来绘制地球碳循环的完整图景。主要数据来源是各国政府和能源机构收集的排放清单。美国国家航空航天局（NASA）的 OCO-2（轨道碳观测站-2）仪器提供的卫星数据也被用来估算陆地和大气之间的碳通量。报告显示，包括欧洲和美国在内的一些地区的二氧化碳排放量略有下降，但全球排放量仍在上升。2023 年排放量增幅最大的国家是印度和中国。2015年12月，来自196个国家的代表通过谈判达成了《巴黎协定》，呼吁将全球平均气温控制在"远低于工业化前水平2摄氏度"，同时"努力将气温升幅限制在1.5摄氏度以内"。全球碳预算小组还分析了在排放将地球温度推高到 1.5 度之前的剩余碳预算。他们估计，按照目前的排放水平，"全球变暖有50%的可能会在大约7年内持续超过1.5℃"。美国国家航空航天局（NASA）和其他美国联邦机构定期收集温室气体浓度和排放数据，如上图中的可视化数据。这些数据现在可在最近启动的美国温室气体中心获取，该中心由多个机构组成，整合了来自观测和模型的信息，目的是为决策者提供一个数据和分析地点。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

【砸 1 亿美元奖励，这次马斯克要和碳「干到底」】本次里程碑奖的 15 支获奖团队都需要有实现年均去除二氧化碳 1000 吨的实

【砸 1 亿美元奖励，这次马斯克要和碳「干到底」】本次里程碑奖的 15 支获奖团队都需要有实现年均去除二氧化碳 1000 吨的实力，并且要具备扩展至年均十亿吨规模除碳能力的潜力。三年后，有资格争夺 XPRIZE 碳捕集大赛 5000 万美元大奖的团队，也同样最少要具有年均去除二氧化碳 1000 吨的能力。 #抽屉IT

革命性反应器利用粉煤灰将二氧化碳转化为有价值的矿物质

革命性反应器利用粉煤灰将二氧化碳转化为有价值的矿物质 可持续废物管理和二氧化碳封存方面取得了重大进展，研究人员开发出了利用粉煤灰颗粒使二氧化碳矿化的反应器。这种创新方法有望在重新利用工业副产品的同时，为温室气体排放这一关键问题提供可持续的持久解决方案。随着工业化进程的不断推进，二氧化碳排放量也随之激增，而二氧化碳是全球变暖的主要驱动因素。现有的碳捕集、利用和封存（CCUS）技术正努力解决效率和成本问题。粉煤灰作为煤炭燃烧的副产品，为二氧化碳矿化提供了一条前景广阔的途径，既能变废为宝，又能减少排放。然而，现有的反应器设计很难在气体-颗粒相互作用和运行效率之间实现理想的协同效应。这些障碍凸显了对创新反应器配置和运行微调进行深入研究的必要性。反应堆创新研究上海交通大学关于粉煤灰矿化反应器的前沿研究成果于 2024 年 5 月 7 日发表在《储能与节能》杂志上。该研究经过缜密的计算优化，揭示了一种开创性的反应器设计，有望提高二氧化碳捕集和矿化的效率。该研究引入了两种反应器设计，每种设计都经过精心设计，通过粉煤灰实现二氧化碳矿化，并利用计算流体动力学进行优化。撞击式入口设计因其能够放大界面相互作用、延长颗粒停留时间并显著提高矿化率而脱颖而出。图表摘要。图片来源：Duoyong Zhang 等人反之，四边形旋转式进气口可提供流线型气流，实现全面混合并提高反应效率。对操作参数烟气速度、载气速度和颗粒速度的严格研究得出了最佳范围，有望将反应器的性能推向新的高度，确保高效的二氧化碳矿化和反应后的相分离。该研究的首席研究员王立伟博士说："我们的发现标志着碳捕集与利用技术的重大飞跃。通过改进反应器设计和运行参数，我们实现了二氧化碳矿化效率的大幅飞跃。这项工作不仅对可持续废物管理大有裨益，而且还提出了一项减少工业碳排放的务实战略，与全球气候行动倡议相一致。这项研究对燃煤发电厂有着深远的影响，它为发电厂产生的粉煤灰提供了一种变革性的用途。通过将这种副产品转化为二氧化碳矿化物，这项研究为减少碳排放和减轻粉煤灰处理对环境造成的负担铺平了道路。这项研究的应用范围非常广泛，为废物管理和二氧化碳封存提供了一个和谐的解决方案，很有可能重新定义 CCUS 技术方法。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

用糖制成的廉价催化剂具有消灭甚至再利用二氧化碳的能力

用糖制成的廉价催化剂具有消灭甚至再利用二氧化碳的能力 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 随着碳捕集技术的最新进展，燃烧后碳捕集正在成为帮助解决全球气候变化危机的一个可行方案。但如何处理捕获的碳仍然是一个悬而未决的问题。新型催化剂有可能提供一种解决方案，通过将其转化为更有价值的产品来处理这种强效温室气体。这项研究将发表在 5 月 3 日出版的《科学》杂志上。这项研究的共同负责人、西北大学的 Milad Khoshooei 说："即使我们现在停止排放二氧化碳，由于过去几个世纪的工业活动，我们大气中的二氧化碳仍然会过剩。这个问题没有单一的解决方案。我们需要减少二氧化碳的排放，并寻找新的方法来降低大气中已经存在的二氧化碳浓度。我们应该利用所有可能的解决方案。"该示意图显示了制造催化剂并用其转化二氧化碳的全过程。资料来源：Milad Khoshooei"我们不是第一个将二氧化碳转化为另一种产品的研究小组，"该研究的资深作者、西北大学的 Omar K. Farha 说。"然而，要使这一工艺真正实用，催化剂必须满足几个关键标准：经济性、稳定性、易生产性和可扩展性。平衡这四个要素是关键。幸运的是，我们的材料在满足这些要求方面表现出色"。法尔哈是碳捕集技术方面的专家，现任西北大学温伯格文理学院查尔斯-莫里森（Charles E. and Emma H. Morrison）化学教授。Khoshooei 在加拿大卡尔加里大学攻读博士学位时开始这项工作，现在是 Farha 实验室的博士后研究员。新型催化剂背后的秘密是碳化钼，这是一种硬度极高的陶瓷材料。与许多其他需要昂贵金属（如铂或钯）的催化剂不同，钼是一种廉价、非贵重、地球上富集的金属。要将钼转化为碳化钼，科学家们需要一种碳源。他们在一个意想不到的地方发现了廉价的选择：储藏室。令人惊讶的是，糖几乎家家户户都有的白色颗粒状糖成为了一种廉价、方便的碳原子来源。Khoshooei 说："在我尝试合成这些材料的每一天，我都会从家里带糖到实验室。与催化剂常用的其他类材料相比，我们的材料价格低廉得令人难以置信"。在测试催化剂时，Farha、Khoshooei 和他们的合作者对催化剂的成功留下了深刻印象。催化剂在环境压力和高温（300-600摄氏度）条件下工作，以 100% 的选择性将CO2转化为 CO。高选择性意味着催化剂只对二氧化碳起作用，而不会破坏周围的材料。换句话说，工业界可以将催化剂用于大量捕集气体，并选择性地只针对二氧化碳。此外，催化剂还具有长期稳定性，即保持活性，不会降解。法尔哈说："在化学中，催化剂在几个小时后失去选择性并不罕见。但是，在苛刻的条件下使用 500 小时后，其选择性并没有改变。"这一点尤其引人注目，因为二氧化碳是一种稳定而顽固的分子。"转化二氧化碳并不容易，"Khoshooei 说。"二氧化碳是一种化学性质稳定的分子，我们必须克服这种稳定性，而这需要大量的能量。"开发碳捕集材料是法尔哈实验室的主要工作。他的研究小组开发的金属有机框架（MOFs）是一类高孔隙率的纳米级材料，法尔哈将其比喻为"精密且可编程的洗浴绵"。法尔哈探索 MOFs 的各种应用，包括直接 从空气中提取二氧化碳。现在，法尔哈说，MOFs 和这种新型催化剂可以共同在碳捕集与封存中发挥作用。法尔哈说："在某些时候，我们可以使用 MOF 捕获二氧化碳，然后再使用催化剂将其转化为更有益的物质。利用两种不同材料进行两个连续步骤的串联系统可能是未来的发展方向"。"这可以帮助我们回答'如何处理捕获的二氧化碳'这一问题"。Khoshooei 补充道。"目前的计划是将其封存在地下。但地下水库必须满足许多要求，才能安全、永久地储存二氧化碳。我们希望设计一种更通用的解决方案，可以在任何地方使用，同时增加经济价值。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

大气中二氧化碳的月平均浓度创下有记录以来的最大增幅

大气中二氧化碳的月平均浓度创下有记录以来的最大增幅 "基林曲线"是科学家查尔斯-戴维-基林（Charles David Keeling）设想的地球大气中二氧化碳（CO2）累积情况的图示。基林曲线所显示的数据是基于夏威夷岛莫纳罗亚天文台从 1958 年至今的连续测量结果。据加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所二氧化碳项目主任、"基林曲线"原创者之子拉尔夫-基林（Ralph Keeling）称，每年 4.7ppm 的升幅是有记录以来二氧化碳浓度的最大增幅。基林说，我们"不断刷新"二氧化碳上升速度的记录，而造成这一不可否认现象的最终原因是全球化石燃料消耗量的持续增长。虽然二氧化碳浓度持续上升，但新记录的部分原因是厄尔尼诺季节的结束。厄尔尼诺是一种众所周知的全球气候现象，由热带太平洋上的风和海面温度引起。温度的变化没有规律可循，但确实有一定的周期性。二氧化碳浓度受厄尔尼诺现象的影响；上一次温室气体增长速度最快是在 2016 年厄尔尼诺季节结束时。在化石燃料排放造成的二氧化碳增长之外，自然现象造成的二氧化碳水平上升也在增加自己的温室效应份额。美国国家海洋和大气管理局去年 6 月宣布，全球二氧化碳浓度上升到 421ppm，与工业化前相比增加了 50%。更新后的基林曲线使二氧化碳浓度达到 426ppm，这是数百万年来的最高记录。在人类文明的前 6000 年，二氧化碳水平稳定在 280ppm 左右。现代人类活动通过燃烧化石燃料大大增加了温室气体排放量，进而导致洪水、致命热浪、干旱、野火等灾难性事件增多。最近的研究表明，当大气中的二氧化碳浓度与我们现在所处的水平相同时，也就是大约 1400 万年前，世界遭受了威胁人类文明的气候变化后果。在最近一次厄尔尼诺现象激增之后，科学家们现在预计二氧化碳浓度将恢复到每年增加 2-3ppm 的标准水平。基林说，这一点也不让人放心，因为我们仍然需要通过减少温室气体排放来稳定气候系统。 ... PC版： 手机版：