怎样用海洋封存二氧化碳？

海洋封存二氧化碳，是控制化石燃料燃烧导致气候变化的有效手段。地球上三个主要的天然碳储层(海洋、陆地、大气)中，海洋碳储层的储量到目前为止是最大的，海洋碳储层的储量比陆地碳储层要高出数倍，而陆地碳储层的储量要大于大气碳储层的储量。因此，海洋的开发空间潜力巨大。

目前，利用海洋封存二氧化碳的方法至少有两种：1.从大规模工业点源捕集二氧化碳并把二氧化碳直接注入深海；2.通过添加营养素使海洋肥化来增强大气二氧化碳的捕捉和提取。上述两种方法在原理上存在较大差异，但是两种方法均能提高海洋储层封存碳的速率，从而减少大气储层所承受的碳负荷。目前海洋肥化方面仍存在极大的不确定性，因此国际上把注意力更多地放在第一种方法上。

全球海洋较温暖的表层海水二氧化碳呈饱和状态，而低温深层海水是不饱和的，且具有巨大的二氧化碳溶解能力，这表明深层海水具有巨大的碳封存能力。把大气中的二氧化碳天然“泵送”到深层海水存在两种机理：

1.溶解泵。二氧化碳更易溶解于高纬度海区的低温、高密度海水中，这些高密度海水将下沉至海底。这就导致海水出现“温盐环流”现象，为此，在北大西洋的低温深层海水（富含二氧化碳）向南流经南极洲，最终在印度洋和赤道太平洋上翻，变成表层海水。在那里，二氧化碳再次释放到大气中。同样，南极深层水在上涌至表面之前在南极洲周围循环，然后从高纬度海区高密度海水下沉到重现于热带海区表面，这之间的时间间隔估计为1000年。

2.生物泵。海洋中的植物吸收表层海水中溶解的二氧化碳，通过光合作用维持生命。浮游植物的生长和繁殖速度常取决于营养素的利用率。浮游植物的尺寸仅为1~5毫米，海洋浮游动物通常能快速吃掉这些浮游植物，而这些浮游动物也将依次被较大的海洋动物捕食。表层海水中超过70%的这种有机物质可以再循环，但深层海水的平衡主要是通过微粒有机物质的沉淀来完成。所以，这种生物泵把二氧化碳从表层海水向深层海水运送，并有效地把二氧化碳封存于局部深层海水区域。大多数这种有机物质都通过细菌再矿化而释放出二氧化碳，最终这些二氧化碳将又返回至表层海水，完成一个循环。这个过程所需的时间间隔大约也是1000年。

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