沒時間為碳排放悲傷了，下一個登場的是——海洋固碳？

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想把全球變暖扼制在可控范圍內(nèi)，就得把空氣中的二氧化碳挪走、找個地方穩(wěn)妥地“封印”起來。而占了地球七成面積的大海，或許就是那個天選之地。

在加拿大最東端附近，新斯科舍省風景絕美的哈利法克斯港，一家本地企業(yè)正沖在對抗氣候變化的第一線。這家2019年成立的行星科技公司（Planetary Technologies），琢磨出了個神操作：把發(fā)電廠的冷卻水，改造成吸取二氧化碳的“超級海綿”，大幅提升它從空氣里吸走溫室氣體的能力。

這家公司，正是全球新興“海洋碳封存”賽道的排頭兵。目前這個賽道還處在起步階段——絕大多數(shù)企業(yè)還停留在概念驗證或試點工廠階段，想真正實現(xiàn)大規(guī)模減排，還有一大堆坎要邁。但不少氣候領(lǐng)域的專家都認為，海洋儲碳，會是未來碳中和路上極具潛力的利器。

留給人類把全球變暖鎖死在災(zāi)難閾值內(nèi)的時間，已經(jīng)不多了。越來越多專家達成共識：想阻止氣候徹底失控、實現(xiàn)大氣二氧化碳凈零排放，光靠逐步淘汰化石燃料遠遠不夠——我們必須把已經(jīng)排到空氣里的碳，再給“奪”回來。

“不把二氧化碳從空氣里挪走，凈零排放就不可能實現(xiàn)。”澳大利亞國家科學機構(gòu)CSIRO旗下碳封存研究項目CarbonLock的負責人安德魯·倫頓（Andrew Lenton）如是說。

到目前為止，人類移除大氣二氧化碳的努力，基本都局限在陸地上：要么是種樹造林，要么是用人造碳捕獲設(shè)施直接從空氣里捕集二氧化碳。但這些辦法大多這個關(guān)鍵問題——要跟人搶土地、搶資源。“這也是大家把目光投向大海的核心原因之一。”弗吉尼亞大學生物地球化學家斯科特·多尼（Scott Doney）說。他在2025年《海洋科學年度評論》上聯(lián)合發(fā)表了一篇關(guān)于海洋碳移除技術(shù)的論文。

其實大海早就成了人類對抗氣候變暖的好隊友，已經(jīng)吸走了全球變暖產(chǎn)生的90%以上的多余熱量。它還是一個巨型碳庫：自工業(yè)革命以來，人類排放的碳有三分之一都被它存了起來，總儲碳量是大氣的42倍。“大自然已經(jīng)做好了示范，證明這事行得通，我們何不借鑒呢？”行星科技的聯(lián)合創(chuàng)始人格雷格·勞（Greg Rau）說。他同時也是加州大學圣克魯茲分校的海洋生物地球化學家。

海洋，也是海綿

利用大海的巨大潛力封存二氧化碳，這個領(lǐng)域有個專業(yè)名字，叫海洋二氧化碳移除（marine carbon dioxide removal）。不管是哪種技術(shù)，本質(zhì)都是強化海洋里天然的生物或化學過程，把碳轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的無機形態(tài)，在海水里鎖上幾百甚至上千年。還是用海綿打比方：如果海洋是一塊從空氣里吸CO?的巨型海綿，那海洋儲碳技術(shù)，要么是讓這塊海綿的吸水性變得更強，要么是直接把海綿的尺寸做大。

其中一條很有潛力的路線叫做海水增堿，行星科技公司就是這個流派。“只要能想辦法提升海水的堿度，就能實打?qū)嵲鰪姾Ｑ笪斩趸嫉哪芰Α！毙录悠履涎罄砉ご髮W的海洋生物地球化學家帕特里克·馬丁（Patrick Martin）解釋道，他并未參與行星科技的項目。

拜巖石風化這個天然過程所賜，表層海水的平均pH值是8.04，本身就是堿性的。這個過程是這樣的：大氣里的CO?溶解在雨水里，和陸地上的堿性巖石發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸根和碳酸氫根離子，這些離子最終會被雨水沖進大海。這個過程就像地球自帶的恒溫器，在地球歷史的絕大多數(shù)時間里，正是它把大氣中的二氧化碳含量、還有全球氣溫，穩(wěn)穩(wěn)地控制在了合理范圍內(nèi)。

但壞消息是，巖石風化的速度，完全跟不上人類排碳的速度——這個過程要花上幾萬年，對于正在飛速變暖的地球來說，實在是太慢了。而海洋提堿技術(shù)，就是要靠人工手段，給這個天然過程猛踩油門。

行星科技的操作，是和新斯科舍省的達爾豪斯大學合作，在發(fā)電廠的冷卻水排進港口之前，往里面加一種氫氧化鎂的白堊質(zhì)漿液。格雷格·勞說，這種漿液在海水里會慢慢溶解，不會讓海水的pH值突然飆升，“就像個緩釋膠囊”。

氫氧化鎂會讓海水的堿性變強，讓水里已經(jīng)溶解的二氧化碳，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的碳酸氫根和碳酸根離子——這些離子能在海水里被封存長達10萬年。而溶解態(tài)的CO?被轉(zhuǎn)化后，海水的化學平衡被打破，為了恢復平衡，海水就會自動從大氣里吸收更多的二氧化碳。

來源：S.ONG KNOWABLE 雜志

在加拿大哈利法克斯的行星科技工廠，氫氧化鎂被添加到海水中，提高其堿度。這最終從空氣中吸收二氧化碳，并將其以碳酸根和碳酸氫根離子的形式儲存在海洋中。

自2023年9月投產(chǎn)以來，行星科技的這家新斯科舍省工廠，已經(jīng)移除了超過3600噸二氧化碳，成了海洋儲碳賽道的領(lǐng)頭羊。2025年6月，這家公司交付了全球首批經(jīng)過獨立驗證的海洋提堿碳信用額，買家包括支付平臺Stripe、電商平臺Shopify和英國航空公司。兩個月后，它又和碳信用額采購聯(lián)盟Frontier簽下了3130萬美元的大單，要在未來四年交付115211噸碳移除信用額——這個聯(lián)盟的背后，站著Meta、谷歌等科技巨頭。

同樣走提堿路線的，還有意大利初創(chuàng)公司Limenet，它在西西里島東海岸的工廠走的是另一條技術(shù)路線：把本地采石場的石灰，和海水、附近沼氣廠產(chǎn)生的二氧化碳混在一起，生成碳酸氫鈣水溶液，再把這些溶液排回大海，以碳酸氫根離子的形式把碳存起來。

除此之外，美國的Vycarb、Vesta、CREW Carbon，還有澳大利亞的Capture6等公司，也都在開發(fā)海洋提堿項目。

有意思的是，在局部區(qū)域，給海水提堿還能順便解決化石燃料排放的另一個惡果——海洋酸化。因為工業(yè)碳排放，全球表層海水的平均pH值，已經(jīng)從8.2降到了8.04，酸度飆升了30%。

這對海洋生物來說簡直是滅頂之災(zāi)：珊瑚、甲殼類、軟體動物還有部分浮游生物，都要靠碳酸鈣來造外殼和外骨骼。pH值下降，海水里的碳酸根離子就不夠用了，最終會給整個海洋食物網(wǎng)和漁業(yè)帶來連鎖打擊，耶魯大學環(huán)境工程師大衛(wèi)·克瓦比（David Kwabi）解釋道。而提升海水堿度，至少能在局部區(qū)域緩解這種影響，不過這種好處不太可能遍及全球。“理論上，海洋生物的生存環(huán)境能得到改善”，克瓦比說。

隨著更多的二氧化碳進入大氣層，它使海水變得更加酸性。這會讓海洋生物——例如這些被稱為有孔蟲的微小單細胞生物——難以利用碳酸鈣制造外殼。努力提升海洋堿性，或許能為這些生物在局部區(qū)域緩解酸化的影響。圖源：HOLGER KRISP / 維基共享資源

道阻且長

海洋儲碳的潛力再誘人，想讓這些技術(shù)真正實現(xiàn)大規(guī)模落地，還有一大堆難關(guān)要闖。首當其沖的，就是生態(tài)風險。科學家們必須搞清楚，人為干預海水化學，會給海洋生物和生態(tài)系統(tǒng)帶來什么影響。多尼說，如果在小片海域里猛加大量堿性物質(zhì)，操作不當?shù)脑挘Ｋ瘜W環(huán)境變化太快，會給海洋生物帶來巨大的生存壓力。

“魔鬼永遠藏在細節(jié)里。”馬丁補充道，“歸根結(jié)底，我們要處理的物質(zhì)濃度到底是多少？稀釋的速度有多快？這些才是關(guān)鍵。”

到目前為止，關(guān)于提升海水pH值對海洋生物的影響，現(xiàn)實世界里的實測數(shù)據(jù)幾乎是空白（行星科技等公司都強調(diào)，他們在測試期間會嚴密監(jiān)控海洋生態(tài)健康）。“我們還沒做過足夠多的生物實驗，覆蓋的物種范圍也不夠廣，還無法對結(jié)果給出確定的答案。”馬丁說。

其次，就是棘手的國際治理問題。畢竟海水是流動的，你在自家海域搞的工程，影響很可能會漂出國界。“在陸地上做類似干預，治理起來相對簡單，畢竟只涉及一個國家。”巴黎索邦大學的海洋學家讓-皮埃爾·加圖索說（Jean-Pierre Gattuso），“但現(xiàn)在，公海領(lǐng)域完全沒有相關(guān)的監(jiān)管規(guī)則。”

行星科技的設(shè)施（位于湍急水流旁的小建筑）向哈利法克斯港沿岸電廠排放的冷卻水中添加氫氧化鎂。該設(shè)施每年從大氣中去除約 10,000 公噸二氧化碳。圖源：行星科技公司

還有一個繞不開的問題：這些海洋儲碳項目，真的能實現(xiàn)“碳負”嗎？2022年有一項針對“海洋施石灰”（一種往海里撒加工石灰石的提堿技術(shù)）的分析報告，給出了肯定的答案。研究人員計算得出：要從大氣里移除1000公斤二氧化碳，需要往海里撒1321公斤生石灰。而開采、加工、播撒這些石灰的全過程，只會排放449公斤溫室氣體，算下來整體還是實現(xiàn)了凈減碳。他們還提到，如果加工過程中釋放的部分或全部二氧化碳也能被捕集封存，減碳效果還會更好。

除此之外，還有一堆實操問題要解決。海洋儲碳技術(shù)想真正落地、企業(yè)想在碳市場里賣碳信用額，就必須和政府一起，建立一套精準、可靠的監(jiān)測、報告和驗證體系，實打?qū)嵥闱宄降追饬硕嗌偬肌?br/>

馬丁說，目前關(guān)于“凈儲碳量”的量化研究，“還處在非常初級的階段”。想追蹤海里封存的碳，難度堪比登天——洋流和海水混合，會把信號在廣闊的海洋里稀釋、擴散。“這就像你在咖啡杯表面倒了點奶油，時間一長，它就會混到整杯咖啡里，再也分不開了。”多尼打了個比方。

最后，也是最現(xiàn)實的問題：規(guī)模。行星科技的工廠，目前每年能從大氣里移除約1萬噸二氧化碳。但專家估算，到本世紀中葉要實現(xiàn)凈零目標，我們每年需要封存70億到90億噸二氧化碳。這1萬噸，簡直就是大海里的一滴水，連塞牙縫都不夠。想對全球氣候問題產(chǎn)生實質(zhì)性影響，就必須以極快的速度實現(xiàn)大規(guī)模擴產(chǎn)。這背后需要的采礦規(guī)模，可能會趕上甚至超過全球水泥行業(yè)——要知道，2024年全球水泥產(chǎn)量已經(jīng)達到了驚人的42億噸。

“我們要么得建上百萬座這樣的工廠，要么就得把單座工廠的規(guī)模擴大1000倍。”多尼說，“顯然，我們不可能在全球建上百萬座工廠。”

但倫頓也提到，海洋提堿技術(shù)有個天然優(yōu)勢：它能完美搭上現(xiàn)有水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的便車，比如污水處理廠、海水淡化廠，根本不用從零開始建一大堆新設(shè)施。

他還說，海洋儲碳，只是碳中和工具箱里的一件好用的工具而已。希望靠一整套減碳策略的組合拳，能幫全球?qū)崿F(xiàn)凈零目標。“沒有任何一種方法，能單打獨斗搞定所有問題。”他說。

作者：Sandy Ong

翻譯：姬子隰

審校：virens

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今天我們將送出由中國人民大學出版社提供的《熟食動物烹飪與人類演化》。

自達爾文的《人類的由來》問世以來，我們一直將人類的演化與全球擴散視為智慧與適應(yīng)力的結(jié)果。然而，著名靈長類動物學家理查德·蘭厄姆卻在本書中提出了另一種驚人的觀點：我們的成功演化其實是烹飪的功勞。他在這套論述人類起源的開創(chuàng)性理論中證明，人類演化的關(guān)鍵因素在于由吃生食改為吃熟食。在我們的古人類祖先開始烹飪食物后，人類的消化道便不斷縮短，腦部則變得越來越大。原本花在咀嚼堅韌生食上的時間，此時可以用于狩獵或照料營地。同時，烹飪成為配偶關(guān)系與婚姻的基礎(chǔ)，創(chuàng)造了家庭，甚至造成了勞動性別分工。簡而言之，在我們的祖先學會用火之后，人類才算真正誕生。

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陸地種樹、直接空氣捕碳 vs 海洋碳封存，你更看好哪一種減碳手段？】

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編輯：姬子隰

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不代表中科院物理所立場