飞鱼博客在中断了10多年后，新一轮的海洋铁施肥研究即将开始有争议的地球工程方法有可能每年从地球大气中去除“数十亿吨”的二氧化碳。
海洋铁施肥背后的想法是，将铁倾倒到海洋的某些部分，当它的稀缺可能会引发大量浮游植物的繁殖，这些浮游植物死亡后会沉入海底，携带光合作用吸收的二氧化碳在海底封存数十年至数千年。
到目前为止，这种方法可以作为气候变化解决方案的证据仍然难以捉摸，而关于其潜在生态影响的问题比比皆是。
美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的科学家们最近从美国政府获得了200万美元的资助，这笔资金将用于计算机模拟研究，为最终的海洋试验铺平道路，有效地恢复对海洋铁施肥的研究。
2009年，一项有争议的科学实验向南大洋倾倒了6吨溶解的铁，看看它是否会在缺铁的水域引发浮游植物的大规模繁殖。在某种程度上，实验成功了:科学家们制造了一种浮游植物繁殖。然而，他们并没有得到他们真正想要的:证明这种方案可以导致大规模的二氧化碳封存。你看，当浮游植物死亡时，它们有时会沉到海底——一种被称为海洋雪的现象——携带着它们在光合作用中吸收的二氧化碳，在海底被隔离几十年到几千年。2009年，绝大多数的实验藻华都被靠近海面的浮游动物消耗掉了，并没有到达海底。
自那以后，除了2012年一家营利性公司在加拿大水域进行的更具争议性的尝试外，再也没有将海洋铁施肥作为对抗气候变化的潜在工具的大规模实验。
现在，研究人员希望改变这种状况。美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的Dennis McGillicuddy和Ken Buesseler有一个多阶段的项目，Buesseler说，这个项目将比过去的任何实验“长10倍，大10倍”。他们说，他们希望这样一个大规模的实验将回答许多仍然存在的关于海洋铁施肥效果的问题。
McGillicuddy说，铁施肥仍然很有趣，因为它有可能每年储存“数十亿吨”的二氧化碳。
他说:“无论如何，这都不能解决问题，但从气候的角度来看，这是一个有意义的碳量。”
最近，他们获得了他们的第一笔拨款，将铁施肥实验带回来。9月，美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的海洋酸化项目宣布为一个计算机模拟项目提供200万美元的联邦资金，这是用于一系列海洋二氧化碳去除研究的2430万美元资金计划的一部分。
2002年，肯·布塞勒在南大洋的美国海岸警卫队破冰船“极地之星”号上爬上一种叫做CTD的测量设备，CTD测量电导率、温度和深度。这次航行是“南大洋铁实验”(SOFeX)的一部分，也是最后一次这样的实验
该研究由美国发起，涉及约100名研究人员。布塞勒和其他科学家希望在未来几年内再次开始实地实验
只不过这次用的是新技术，而且代价很低
ng莫
nitoring时期。图片由Ken Buesseler提供。
该模型不涉及任何海洋实验，但这是再次尝试铁施肥实验的第一步。
自2009年的最后一次实验以来，地球的气候只会变得越来越热，越来越不稳定。今年看起来是有记录以来最热的一年(再次)，并可能最终成为10万多年来最热的一年。仅在今年，由于气候变化和厄尔尼诺Ni?o现象，我们的星球就遭受了创纪录的火灾、洪水和干旱的冲击。南极洲变暖和冰融化的速度甚至让最有经验的科学家都感到惊讶。所有这些都促使研究人员更加专注于寻找隔绝大量二氧化碳的潜在方法。
美国国家海洋和大气管理局的气候专家格雷戈里·弗罗斯特说:“有很多遗留的碳必须从大气中去除。”“我想说，需要某种形式的碳去除来去除遗留碳，这是一个科学共识。”
地球的核心几乎完全由铁构成，这使得铁——而不是氧——成为地球上最常见的元素。但这并不意味着到处都有丰富的铁。在海洋的某些地区，铁仍然相当稀少。过去的研究表明，铁是通过从陆地吹来的灰尘或从河流流入海洋的。在海洋的偏远地区，如南大洋、中太平洋或北极太平洋，铁是一种稀有商品。
这一点很重要，因为铁对于光合作用是必不可少的，而光合作用支撑着地球上大多数野生和翠绿的生命。在缺铁的海洋中，阻碍浮游植物生长的是铁，而不是阳光、热量或氮、磷等营养物质。浮游植物在呼吸过程中从大气中吸收碳，当它们在适当的条件下死亡时，它们可以把二氧化碳带到海底。
20世纪80年代末，海洋学家约翰·马丁(John Martin)首次提出假设，向海洋中添加更多的铁可能会导致海洋吸收更多的碳，他的著名观点是:“给我半艘油轮的铁，我将给你一个冰河时代。”
但从20世纪90年代末到2009年的实际测试表明，事情并没有那么简单。首先，研究人员必须找出海洋中铁元素稀缺的地方。然后，他们必须通过实验，看看是否可以通过添加铁来产生浮游植物的大量繁殖。然后他们必须证明铁施肥实际上导致了碳的固存。
2001年的一张照片显示，澳大利亚破冰船“南极光号”(Aurora Australis)正行驶在南大洋铁含量较低的地方。图片由Ken Buesseler提供。
公平地说，这些过去的实验留下了一幅模糊的画面。他们确定了海洋中缺铁的部分，并表明铁的施肥可能会引发藻华。但是，藻华是否会落到海底并封存二氧化碳，或者封存多久，仍然是一个悬而未决的问题，很大程度上是因为实验设计得不够好，无法测试这些问题。围绕其中几项测试的争议并没有起到帮助作用，实际上结束了十多年的实验。
Buesseler说:“在我看来，这种差距很大程度上是由于一些关注‘地球工程’的特殊利益集团的负面压力，以及当时浮游生物和其他以非科学方式进行的商业努力的一些不良行为。”浮游生物是一家以营利为目的的公司，它在厄瓜多尔著名的Galápagos群岛附近海域倾倒铁的计划引起了争议，但在它能这样做之前就用光了资金。
但是，根据美国国家海洋和大气管理局5月份的一份特别报告，铁施肥仍有希望。无论如何，适度的承诺:美国国家海洋和大气管理局认为，与其他海洋封存方法相比，铁施肥在成本、可扩展性和碳储存时间方面具有中低水平的潜力。不过，这足以激起该机构对开展更多研究的兴趣。
美国国家海洋和大气管理局的海洋地球化学家、特别报告的合著者加比·基奇(Gabby Kitch)说:“总体目标实际上是资助研究不同的海洋二氧化碳去除方法，它们的内在风险，以及潜在的共同利益。”基奇参与了资助项目的选择。“这个项目在技术上是可行的。”
年地表混层硝酸盐co
人工海洋铁施肥(aOIF)实验(白叉)、自然海洋铁施肥研究(红叉)以及铁和磷富集研究(绿叉)的位置。改编自美国国家电视台
美国科学院工程与医学院(2021年)，根据Boyd等人(2007年)修改，并增加了2009年LOHAFEX aOIF站点研究。图片由Sme提供
tacek and Naqvi(2010)。
这笔200万美元的资金将允许由McGillicuddy领导的研究人员为铁施肥带来更强大的模型。McGillicuddy说，这将包括“观察系统模拟实验”，以找出最好的方法来测量铁施肥的碳固存潜力以及对生态系统的影响。
“例如，海洋中的铁循环仍然存在很多不确定性。因此，我们需要这些模型的集合来为我们的决策提供信息，”麦克吉利卡迪说。
接下来的步骤，既不包括在当前的资金中，也不会很快启动，将是在建模工作的基础上设计现场实验，可能比以往任何实验都要大，时间更长。
Buesseler在谈到实际的现场测试时说:“如果我们能提前12个多月获得资源，我认为我们可以在2025年到达那里。”“现在，这大约是正常计划实验的两倍，但这里有一些紧迫性。我们认为我们有技术可以以比以前的实验好得多的方式做到这一点。”
Buesseler和McGillicuddy目前正在关注北太平洋，阿拉斯加或加拿大附近的一些水域，那里的海水相对平静，可以作为第一个试验场。Buesseler说，使用自动驾驶汽车和卫星图像进行三个月的监测，可以提供比过去实验更长的数据集和时间框架，包括几个参数的实时数据。它应该发现任何生态影响，比如破坏野生动物、有毒藻类繁殖或死亡地带。
但他补充说:“我想在那里待一整年，也许会做几次，明年再来。”
在那之后，研究小组希望在其他地区进行类似的实地研究，包括最有可能进行铁施肥的南大洋。
布塞勒和麦吉利卡迪指出，他们的团队将遵守所有的规章制度。McGillicuddy说:“这是一个由科学家组成的国际联盟，他们绝对致力于对所收集的所有数据集进行公开和透明。”
2002年，在南大洋铁实验(SOFeX)期间，研究人员部署了一个泵来过滤来自极地之星的水。图片由Ken Buesseler提供。
Buesseler补充道:“我们不希望被归为盗版者一类。”他指的是过去由营利性实体运营的项目，这些项目缺乏概念验证或实时数据。
科学小组还希望回答另一个长期问题:在海洋的一部分施用铁肥会影响其他地方的氮和磷等营养物质吗?
由麻省理工学院(MIT)的海洋学家乔纳森·劳德代尔(Jonathan Lauderdale)领导的2020年发表的建模研究预测，它会。具体来说，它表明，南大洋中倾倒的更多铁导致的浮游植物大量繁殖可能会吞噬氮和磷等营养物质，否则这些营养物质最终会循环到海洋的其他地方，并支持那里的浮游植物大量繁殖。其结果可能是南大洋的水华增多，而其他地方的水华减少，这可能会对气候造成冲击，但对食物链造成重大破坏。
尽管如此，劳德代尔表示，他支持对铁施肥进行进一步的研究，尽管他补充说，他担心“一些营利性公司可能会在这些问题得到回答之前‘全力以赴’进行铁施肥”。
事实上，McGillicuddy说，科学家们需要二三十年的时间才能知道，海洋一部分的铁施肥是否正在从另一部分掠夺营养物质。这是因为洋流需要几十年才能完成一个周期。
研究人员还强调，海洋铁施肥永远无法取代减排。相反，考虑到大气中已经存在的所有碳，如果它起作用，即使是最激进的减排，它也将是一个要求。
“这些二氧化碳去除策略中没有一种能够解决所有问题。他们都是拼图的一部分，”McGillicuddy说。“几乎所有这些都有可能产生预期的后果，但也有意想不到的后果。在我看来，所有这些策略都需要审查。”
当涉及到铁施肥时，审查过程将很快重新开始。
横幅图片:哥白尼哨兵2号任务拍摄的波罗的海浮游植物繁盛。图片由哥白尼哨兵通过Flickr (CC by - sa 2.0)提供。
重新碳化海洋:科学家开始测试一个大型海洋碳的想法
