蘇光路

“三九”不冷、“九九”結(jié)冰，這是典型的極端天氣，也是溫室效應的常態(tài)化表現(xiàn)。除了通過節(jié)能減排來減少碳排放之外，人類是否還有其他辦法處理溫室氣體呢？

2014年，全世界二氧化碳排放量在2013年的基礎上上升了2.5%，將總排放量推向了400億噸大關。雖然關于2015年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)還沒有最終發(fā)布，但相信情況仍不容樂觀。溫室氣體導致的氣溫上升會引發(fā)一系列不可逆的極端自然災害，比如干旱、洪水、冰川融化和海平面上升等等。

世界氣象組織表示，2013年全球碳排放量以近30年來最快的速度增長，截止2013年的14年間，總量已經(jīng)增長了34%。如今，大氣中二氧化碳的濃度已經(jīng)達到了工業(yè)革命前的142%，去年它的空氣濃度量已高達400ppm，遠遠超過了地球可以承載的極限值。

為了遏制溫室效應，科學家們進行著各種實驗，希望找出一些對付二氧化碳行之有效的方法。

擱淺的海洋增鐵計劃

25年前，美國海洋學家約翰·馬丁說過一句意味深長的話：“給我半船鐵，我能還給你一個冰川期。”在美國加利福尼亞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。鐵的缺乏會抑制海洋浮游植物的生長，因為這些浮游植物需要鐵來完成酶的制造。馬丁說，如果給缺鐵的海域“補鐵”，使其中的鐵含量增加，那么浮游植物就會生機勃勃，進而通過光合作用，將海洋表面的二氧化碳剝離，從而遏制全球變暖。

因為種種原因，馬丁沒能在有生之年進行相關實驗。直到1993年，他的繼承者們才將設想付諸實施。結(jié)果表明，缺鐵的水域含鐵量一旦提高，確實能使海藻茂盛。在許多人眼里，這絕對是一個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。

但某些持反對意見的科學家卻認為，誰也無法只通過小范圍的增鐵實驗，就能推測出大面積水域增鐵的效果，誰也不知道持續(xù)增鐵會帶來怎樣的影響。至少從表面來看，增鐵帶來的最直接的影響僅是改變了這些生物的食物鏈結(jié)構(gòu)。

也有人認為，海水增鐵還可能產(chǎn)生比二氧化碳更劇烈的溫室氣體，比如乙炔——浮游植物腐爛后釋放出來的氣體。德國大氣科學家馬可·勞倫斯在給《科學》雜志寫的一封信中說道：“浮游植物會產(chǎn)生能夠改變大氣中云的含量的二甲硫化物和腐蝕臭氧層的二甲鹵化物，這是海水增鐵可能帶來的出人意料的氣候和大氣變化，也是反對增鐵做法的最有力依據(jù)?！?/p>

其實，馬丁在生前已對這種不良后果提出過警示，他曾在著作中寫道：“我認為，最大的危險是，在給海水增鐵前我們根本不了解海水增鐵可能會給增鐵水域帶來的后果，小至細胞，大到生態(tài)系統(tǒng)將會發(fā)生什么變化?！?/p>

深海的歸宿

如果依靠增鐵的方法難以避免對環(huán)境造成影響，那我們有沒有可能就把碳蘊藏在海洋里呢？

浮游植物的繁殖局限在海洋表層水域，這樣它們才可以憑借陽光的照射進行光合作用。如果大氣中的二氧化碳溶解在海里，那么生物就可以利用海水中的二氧化碳進行光合作用。在這個過程中，氧原子將被釋放，碳會成為固體有機物的構(gòu)成成分。

不過這也有問題，當浮游植物的獵食者在食用植物和吸入二氧化碳時，以這種方式被 “固定”起來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(fā)生。倘若真能如此，那顯然把碳封存得越深越好。

美國馬薩諸塞州沃茲霍勒海洋學研究所的海洋化學家肯·比塞勒表示，如果人們想要把碳封存在水里，那水深至少要在500米左右，畢竟那些富含碳的質(zhì)量較重的物質(zhì)，一般都會落到這個深度，譬如死后浮游生物的細胞、獵食者的尸體以及它們的固體糞便。

初試井藏法

想要將碳貯藏在合適的區(qū)域，就得依靠碳捕捉與封存技術，這也是目前防止溫室效應加劇的重要手段之一。日本科學家多年來一直在積極探索碳封存的方法。為了能獲得足夠的資金支持，他們甚至還成立了擁有法人資格的實體企業(yè)，其中最著名的就是日本碳捕捉與封存調(diào)查公司。目前，該公司已經(jīng)獲得了來自電力、石油等領域35家公司的出資支持。據(jù)該公司負責人石井正一介紹，他們在陸地和海底采用挖掘深井封存二氧化碳的實驗進展順利，這是人類首次以這種方法阻遏溫室效應的蔓延。

在美英等國，碳捕捉與封存也在石油生產(chǎn)基地進行。他們通常是把二氧化碳壓入油層，然后快速采掘原本較難采集的石油，這是一箭雙雕的好辦法。

不過，回收和儲存從氫制造設備中排出的二氧化碳，且不使其排放到大氣中，這過程看似簡單，但技術含量卻極高。目前，日本碳捕捉與封存調(diào)查公司的科學家已經(jīng)建成了二氧化碳分離和回收設施。此外，他們還于2014年8月中旬開始，在陸地上開鑿了3500米和5800米兩口深井，并已成功注入了二氧化碳。為了確認被封存的二氧化碳不會泄漏，設施周圍還配備了用于測定溫度、壓力和振動的設備，并利用電腦模擬試驗來驗證效果。

當然，向海底深井灌注二氧化碳比陸地操作要麻煩一些，必須附加相當于230倍標準大氣壓的壓力才能將二氧化碳貯存。此外，設施的溫度還要恒定在40℃，使二氧化碳處在介于氣體和液體之間的“超臨界”狀態(tài)，然后方可使其進入地層縫隙中。

科學家期望，被灌注入海的二氧化碳能夠慢慢地溶解到周圍的水中，并像鐘乳洞那樣，與礦物發(fā)生化學反應而固定起來。

由于有“遮蔽層”的存在，溶入二氧化碳的水不會有較大的位置移動。只要附近的斷層不發(fā)生嚴重的地層錯位或人為移動，二氧化碳就會一直停留在該處。不過也有科學家擔心，二氧化碳對地層縫隙間的水產(chǎn)生的壓力會促使斷層移動，一旦斷層出現(xiàn)移動，那么二氧化碳就會重新跑回到大氣中。

這種方法固然有弊有利，但似乎除了依靠科技手段處理二氧化碳外，目前人們還找不到其他更好的方法。澳大利亞已經(jīng)率先啟用了全球第一座大規(guī)模的碳捕捉和碳封存設施，很多發(fā)達國家甚至已經(jīng)開始把二氧化碳直接封存于地下深部咸水層（超過800米深），或用其提高石油采收率，以此優(yōu)化環(huán)境、增加社會效益。這些舉措對于類似我國這樣的富煤國家而言，相信會是一個可資借鑒的選擇和對策，未來十年將是決定全球碳捕獲、利用與封存技術進步最重要的時期。

CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage），即碳捕獲、利用與封存技術，這是我國低碳發(fā)展的必然選擇。雖然與發(fā)達國家相比，中國在這方面還處于起步階段，但通過近幾年的不斷實踐，我國已在該領域取得了突破性進展。例如，中國首個二氧化碳封存至地下咸水層的全流程示范工程已建成投產(chǎn)4年多，累計封存二氧化碳15萬噸。