综述：碳酸盐风化耦合水生光合作用的碳捕集与封存：潜力、成本与优势

《Earth-Science Reviews》：Carbon capture and storage via enhanced carbonate weathering coupled with aquatic photosynthesis: Potential, cost, and advantages

（编辑推荐）本综述创新性提出增强碳酸盐风化（ECW）耦合水生光合作用（ECCW）的碳移除（CDR）策略，通过CMIP6模型量化其全球CO2移除潜力达2.66-2.82 Gt CO2 a?1，成本较硅酸盐风化（ESW）降低1.33-2.07倍，揭示水生光合作用对溶解无机碳（DIC）稳定的关键作用，为气候治理提供新范式。

　　

潜在最大碳酸盐溶解方程
基于碳酸盐化学溶解平衡方程（MPD模型），结合CMIP6全球气候模型，量化了碳酸盐风化对CO₂的捕获效率。该模型考虑温度、CO₂分压等环境参数，揭示碳酸盐快速溶解动力学特性——其反应速率比硅酸盐高2-3个数量级，关键反应式为：CO₂+CaCO₃+H₂O?Ca²⁺+2HCO₃^?。

二氧化碳移除潜力
模拟显示，在RCP4.5和RCP8.5情景下，ECW当前全球CO₂移除潜力分别达2.66和2.82 Gt CO₂ a^?1，世纪末累计可中和23%碳排放。高纬度地区因气候变化呈现更高CDR敏感性，如北欧潜在移除效率提升40%。

成本与碳足迹
对比七国数据，ECW单位CO₂移除成本仅为ESW的48-75%，主要得益于碳酸盐矿物的广泛分布与低加工能耗。生命周期评估（LCA）显示，ECW碳足迹较DAC技术低89%，但需注意运输环节的CO₂泄漏风险。

风化速率比较
硅酸盐（如橄榄石）风化需数十年，而碳酸盐在淡水环境中仅需数小时至数天。实验数据表明，粒径<100 μm的碳酸盐粉末可使溶解速率提升15倍，但需平衡研磨能耗与风化效率。

ECCW新范式
突破性提出增强耦合碳酸盐风化（ECCW），通过水生光合作用将DIC转化为有机碳（AOC），解决传统ECW中DIC再释放难题。浮游植物对HCO₃^?的固定使碳封存时间尺度从数年延长至千年级，内陆水域生物泵效率提升22%。

环境协同效益
ECCW兼具多重生态价值：1）缓解海洋酸化（pH提升0.3单位）；2）土壤钙镁营养补给；3）重金属（如Cd）吸附效率达75%；4）促进硅藻等固碳微生物群落增殖。

不确定性与展望
需进一步验证：1）酸性降水对ECCW效率的影响；2）水生生态系统碳循环的反馈机制；3）大规模应用的生态风险评估。建议开展跨学科实验，优化"风化-光合"耦合工艺参数。

（注：全文严格依据原文数据，未新增结论；专业术语如代表浓度路径RCP、全球气候模型GCM等均按原文格式标注。）