一个有效的气候变化解决方案可能就在我们脚下

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一个有效的气候变化解决方案可能就在我们脚下

为什么地球的气候在地质年代里保持如此稳定?答案可能会震撼你。

岩石,尤其是火山活动形成的岩石,在保持地球气候长期稳定以及二氧化碳在陆地、海洋和大气之间循环方面发挥着关键作用。

几十年前,科学家们就知道岩石的风化作用。山脉和土壤中矿物的化学分解–从大气中去除二氧化碳,并将其转化为行星表面和海洋沉积物中的稳定矿物。但由于这一过程持续了数百万年,不足以抵消人类活动造成的现代全球变暖。

然而现在,新兴科学–包括加州气候变化解决方案合作会议;(C4)耕地创新中心表明加速岩石风化速率是可能的。增强的岩石风化既能减缓全球变暖,又能改善土壤健康,使更有效地种植作物成为可能,并加强粮食安全。

岩石化学

在化学、生物、气候和板块构造的影响下,地球表面的许多气候变化过程都受到了影响。当二氧化碳与土壤和海洋中的水结合产生碳酸时,化学风化的主要形式就发生了。

约95%的地球地壳和地幔。行星地壳和地核之间的厚层。硅酸盐是硅和氧的化合物。硅酸盐是大多数火成岩的主要成分,当火山物质冷却和硬化时,就会形成火成岩。这样的岩石约占地球陆地表面的15%。

当碳酸与某些硅酸盐矿物接触时,它会触发一种称为Urey反应的化学过程。这个反应从大气中吸收气态二氧化碳,并将其与水和钙或镁硅酸盐结合,产生两个碳酸氢盐离子。一旦二氧化碳被困在这些土壤的碳酸盐中,或者最终被冲刷到海洋中,它就不再使气候变暖。

当富含硅酸盐的山脉(如喜马拉雅山)将新鲜物质暴露到大气中时,尤里反应的速度就会加快。例如,在滑坡之后–或者当气候变得更热更潮湿的时候。最近的研究表明,人类可以大大加快这一过程,以帮助对抗现代全球变暖。

加速风化

风化的最大限制是硅酸盐矿物在任何给定时间暴露的数量。将火山硅酸盐岩石磨成细粉末可以增加反应的表面积。此外,添加这些岩石粉尘到土壤中会使土壤暴露在植物根系和土壤微生物面前。根系和微生物在分解土壤中的有机物时都会产生二氧化碳。反过来,这会增加碳酸的浓度,加速风化。

英国和美国科学家最近的一项研究表明,向中国、印度、美国和巴西的所有农田土壤中添加被碾碎的硅酸盐岩石,如玄武岩,可能引发风化,每年将从大气中移除20亿吨以上的二氧化碳。相比之下,美国2018年的二氧化碳排放量约为53亿吨。

农业用石块

增强风化作用的一个引人注目的方面是,在对土壤进行玄武岩改良的控制环境研究中,谷物的产量大约提高了20%。

随着玄武岩风化,它增加了能够提高产量和作物产量的重要植物养分。钙、钾和镁等矿物质营养物质创造了更健康的土壤。几个世纪以来,农民们一直在用岩石矿物来改良土壤,所以这个概念并不新鲜。

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在耕地创新中心,我们正在世界上最大的真正农场上进行增强风化试验。我们正在与加州的农民、牧场主、政府、采矿业和美国土著部落合作,进行大约50英亩的农田土壤修正试验。我们正在测试石尘和堆肥修正案对土壤温室气体排放、碳捕获、作物产量以及植物和微生物健康的影响。

我们的初步结果表明,加入玄武岩和硅灰石(一种硅酸钙矿物),第一年的玉米产量增加了12%。通过与加州的温室气体排放交易计划以及我们州的农业利益多元化合作,我们希望建立一条途径,为那些允许岩石在其土地上增强风化作用的农民和牧场主提供金钱激励。我们的目标是为农民和牧场主创建一项协议,让他们从种植到土壤中的碳中赚钱,并帮助企业和工业实现他们的碳中和目标。

在鲍尔斯农场,6英亩的岩石灰尘(玄武岩)除了农田土壤,大规模的二氧化碳捕获项目正在进行,还有40英亩!!@ucdavis @UCDavisJMIE pic.twitter.com/Ub2WoCiLfJ

本;本杰明·Z·霍尔顿(@BenHoulton) 2019年10月15日

负排放为什么重要

根据2015年巴黎气候协议,各国承诺将全球变暖控制在比工业化前水平高出不超过2摄氏度的范围内。这将需要大幅削减温室气体排放。

从空气中提取二氧化碳;也称为负排放–也是避免最糟糕的气候变化结果所必需的,因为大气中二氧化碳的平均寿命超过100年。通过燃烧化石燃料或清理土地而释放到大气中的每一个二氧化碳分子都将在那里滞留热量并使地球表面变暖几十年。

研究表明,杀虫剂、塑料和合成化学制品对健康的影响在过去五年中翻了一番。

这篇文章是在知识共享许可下从对话中转载的。阅读原文。Benjamin Z. Houlton,全球环境研究教授,名誉研究员,加州大学戴维斯分校约翰·缪尔环境研究所主任