综述:扩大增强风化用于二氧化碳去除的挑战与机遇

【字体: 时间:2025年09月24日 来源:Nature Reviews Earth & Environment 71.5

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  本综述系统探讨了农业土地实施增强风化(EW)技术以去除二氧化碳(CDR)的科学潜力与规模化障碍。文章指出全球EW的碳去除潜力达0.5–2 Gt CO2/年,但需建立从土壤到海洋的碳追踪体系、完善监测报告与验证(MRV)框架,并解决碳信用方法学与全生命周期排放问题,同时强调政策激励与社区参与对可持续发展的重要性。

  

增强风化技术的科学基础与碳去除机制

增强风化(Enhanced Weathering, EW)是一种基于自然过程的地球化学技术,通过将粉碎的基性岩(如玄武岩)施加于农业土壤,加速硅酸盐矿物与大气二氧化碳(CO2)的化学反应,生成溶解性无机碳并最终通过径流输送至海洋形成长期碳封存。该过程模拟地质尺度上的风化作用,但通过人为干预将时间尺度从千年缩短至数十年。

全球部署现状与碳去除潜力

目前全球EW初创企业已筹集超过2.5亿美元资金,推动该技术从实验向田间规模化应用转变。模型研究显示,到2050年EW技术全球年碳去除潜力可达0.5–2 Gt CO2,相当于当前全球年排放量的1.5%–6%。这一潜力高度依赖于岩石类型、粉碎粒度、气候条件与土壤特性等因素。

碳追踪与监测验证框架的挑战

实现可靠碳核算需建立"从摇篮到坟墓"(cradle-to-grave)的碳追踪体系:包括土壤中碳酸盐的形成、流域尺度溶解无机碳的迁移、以及最终海洋沉积的量化。其中关键科学难点在于量化碳去除的滞后效应——从岩石施用至碳最终封存可能存在数年至数十年的时间延迟。当前缺乏标准化监测、报告与验证(MRV)框架成为制约碳信用认证的主要障碍。

政策与治理需求

EW的可持续发展需要政策层面解决三方面问题:建立基于科学验证的碳信用签发标准、制定全生命周期碳排放评估规范(包括岩石开采、粉碎、运输等环节的排放)、以及构建农业社区参与的利益分配机制。特别是在自愿碳市场(VCM)中,高昂的初始成本与碳信用方法学的不一致性亟待解决。

协同效益与未来研究方向

EW技术除碳去除外还可带来显著农艺协同效益:玄武岩风化释放的钙、镁、钾等营养元素可改善土壤肥力,中和酸性土壤,并提升作物产量。未来研究需重点开展十年尺度的仪器化田间试验,量化CDR效率与农艺效益的关联机制,探索EW与生物炭、土壤固碳等其他CDR技术的协同部署模式。

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