Введение
Тип климатической инженерии информация о схемах оплодотворения океана железом в частности Океанское оплодотворение или питание океана является типом технологии удаления углекислого газа из океана, основанной на целенаправленном введении растительных питательных веществ в верхние слои океана для увеличения производства морской пищи и удаления углекислого газа из атмосферы. Океанское питательное оплодотворение, например, железное оплодотворение, может стимулировать фотосинтез в фитопланктоне. Фитопланктон превращает растворенный углекислый газ в углеводы, часть которых погружается в глубокие воды океана, прежде чем окисляться. Более десятка экспериментов на открытом море подтвердили, что добавление железа в океан увеличивает фотосинтез в фитопланктоне в 30 раз. Это один из наиболее хорошо изученных подходов к удалению углекислого газа (CDR), однако этот подход будет откладывать углерод только в течение 10 100 лет, в зависимости от времени смешивания океана. В то время как кислотность поверхностного океана может уменьшиться в результате оплодотворения питательными веществами, когда погружающаяся органическая материя реминерализуется, кислотность глубокого океана увеличится. В докладе о CDR за 2021 год указывается, что существует средняя высокая степень уверенности в том, что технология может быть эффективной и масштабируемой при низкой стоимости и со средними экологическими рисками. Одним из ключевых рисков удобрения питательных веществ является похищение питательных веществ, процесс, при котором избыточные питательные вещества, используемые в одном месте для повышения первичной производительности, как в контексте удобрения, затем недоступны для нормальной производительности в дальнейшем. Это может привести к воздействию на экосистему далеко за пределами первоначального места оплодотворения.
information on ocean fertilization schemes with iron in particular
Ocean fertilization or ocean nourishment is a type of technology for carbon dioxide removal from the ocean based on the purposeful introduction of plant nutrients to the upper ocean to increase marine food production and to remove carbon dioxide from the atmosphere. Ocean nutrient fertilization, for example iron fertilization, could stimulate photosynthesis in phytoplankton. The phytoplankton would convert the ocean's dissolved carbon dioxide into carbohydrate, some of which would sink into the deeper ocean before oxidizing. More than a dozen open sea experiments confirmed that adding iron to the ocean increases photosynthesis in phytoplankton by up to 30 times. This is one of the more well researched carbon dioxide removal (CDR) approaches, however this approach would only sequester carbon on a timescale of 10 100 years dependent on ocean mixing times. While surface ocean acidity may decrease as a result of nutrient fertilization, when the sinking organic matter remineralizes, deep ocean acidity will increase. A 2021 report on CDR indicates that there is medium high confidence that the technique could be efficient and scalable at low cost, with medium environmental risks. One of the key risks of nutrient fertilization is nutrient robbing, a process by which excess nutrients used in one location for enhanced primary productivity, as in a fertilization context, are then unavailable for normal productivity downstream. This could result in ecosystem impacts far outside the original site of fertilization.
Пелагическое перекачивание
Местная волновая энергия может быть использована для перекачки воды, богатой питательными веществами, с глубины более ста метров в эуфотическую зону. Однако глубоководные концентрации растворенного CO2 могут быть возвращены в атмосферу. Некоторые океанские районы сравнительно ограничены более чем одним питательным веществом, поэтому режим оплодотворения, который включает все ограниченные питательные вещества, с большей вероятностью будет успешным. Вулканический пепел снабжает систему множеством питательных веществ, но избыток ионов металлов может быть вредным. Положительные последствия отложения вулканического пепла потенциально перевешиваются потенциальным вредом. Ясные свидетельства свидетельствуют о том, что пепел может составлять до 45 процентов от веса в некоторых глубоководных морских отложениях. В Тихом океане оценки утверждают, что (в тысячелетнем масштабе) атмосферное осаждение воздушного вулканического пепла было столь же высоким, как осаждение пустынной пыли. Это указывает на потенциал вулканического пепла как значительного источника железа. В августе 2008 года извержение вулкана Касаточи на Алеутских островах, Аляска, отложило пепел в северо-восточной части Тихого океана, где питательные вещества ограничены. Этот пепел (включая железо) привел к одному из крупнейших цветений фитопланктона, наблюдавшихся в субарктике. Ученые из Канады связывают повышенную продуктивность океана из-за вулканического железа с последующим рекордом количества лосося в реке Фрейзер два года спустя
Наблюдаемые питательные вещества
Подход, рекомендованный Ocean Nutrition Corporation, заключается в ограничении распределения добавленных питательных веществ, чтобы позволить концентрациям фитопланктона расти только до значений, наблюдаемых в районах восходящего потока (5-10 мг Chl / m3). Сохранение здорового уровня фитопланктона, как утверждается, позволяет избежать вредного цветения водорослей и истощения кислорода. Концентрация хлорофилла является легко измеряемым прокси-показателем концентрации фитопланктона. Компания заявила, что значения примерно 4 мг Chl/m3 соответствуют этому требованию. СС
Осложнения
В то время как манипулирование наземной экосистемой в поддержку сельского хозяйства в интересах людей уже давно принято (несмотря на его побочные эффекты), непосредственное повышение производительности океана не было. Среди причин:
Открытая оппозиция
По словам Лизы Шпеер из Совета по защите природных ресурсов, "существует ограниченное количество денег, времени, которые мы должны иметь дело с этой проблемой. Худшее, что мы могли бы сделать для технологий изменения климата, было бы инвестировать в то, что не работает и имеет большое влияние, которое мы не ожидаем". В Science Уоррен Корнуолл упоминает "Уилла Бернса, эксперта по морскому праву в Северо-Западном университете", который заявляет, что "приоритет исследований по фертилизации железа является "безумием", поскольку" недавний обзор 13 прошлых экспериментов по фертилизации показал, что только один увеличил уровень углерода в глубине океана ".
Эффективность
Химический состав водорослей часто предполагается, чтобы соблюдать соотношение, где атомы 106 углерода: 16 азота: 1 фосфора (соотношение Редфилда): 0,0001 железа. Другими словами, каждый атом железа помогает захватить 1060 000 атомов углерода, а один атом азота - только 6. Считается, что на больших участках океана такой органический рост (и, следовательно, фиксация азота) ограничивается скорее недостатком железа, чем азота, хотя прямые меры трудно измерить. Кроме того, на эффективность удержания углерода путем оплодотворения океана сильно влияют такие факторы, как изменения стехиометрических соотношений и газообмена, что позволяет точно прогнозировать эффективность проектов ферализации океана. Удобрение также не создает постоянного поглотителя углерода. "Поддержка вариантов океанического оплодотворения имеет смысл только в том случае, если они будут применяться в течение тысячелетий, а добавление фосфора может иметь больший долгосрочный потенциал, чем железное или азотное оплодотворение".
Цветение водорослей
В прибрежных районах распространены токсичные водоросли. Оплодотворение может вызвать такие цветения. Хроническое оплодотворение может привести к созданию мертвых зон, таких как в Мексиканском заливе.
Влияние на рыболовство
Добавление мочевины в океан может вызвать цветение фитопланктона, который служит источником пищи для зоопланктона, а в свою очередь питает рыбу. Это может увеличить рыбный улов. Однако если цианобактерии и динофлагеляты доминируют в фитопланктоне, который считается недоброкачественной пищей для рыб, то увеличение количества рыбы может быть не большим. Некоторые данные связывают железное удобрение от извержений вулканов с увеличением производства рыбной продукции. Количество крилл резко сократилось с тех пор, как началась китобойная охота.
Нарушение экосистемы
Многие места, такие как риф Таббатаха в море Сулу, поддерживают высокое морское биоразнообразие. Загрузка азота или других питательных веществ в районах коралловых рифов может привести к перемещению сообщества в сторону перерастания водорослей кораллов и нарушения экосистемы, что означает, что оплодотворение должно быть ограничено районами, в которых уязвимые популяции не подвергаются риску. Когда фитопланктон спускается вниз по водному столбу, он разлагается, потребляя кислород и вырабатывая парниковые газы метан и оксид азота. Богатые планктоном поверхностные воды могут согреть поверхностный слой, влияя на схемы циркуляции.
Реакции
В 2007 году Рабочая группа III Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата рассмотрела методы оплодотворения океана в своем четвертом докладе об оценке и отметила, что оценки полевых исследований количества удалённого углерода на тонну железа, вероятно, были завышены, и что потенциальные неблагоприятные последствия не были полностью изучены. В июне 2007 года Лондонская конвенция по демпингу выпустила заявление о беспокойстве, отметив "потенциал крупномасштабного океанического железного удобрения, оказывающего негативное воздействие на морскую среду и здоровье человека", но не определила "большой масштаб". Считается, что определение включает операции. В 2008 году Лондонская конвенция/Лондонский протокол в резолюции LC LP.1 отметили, что знаний об эффективности и потенциальном воздействии на окружающую среду оплодотворения океана недостаточно для оправдания деятельности, отличной от исследований. В этой не имеющей обязательного характера резолюции говорилось, что оплодотворение, за исключением исследований, "должно рассматриваться как противоречащее целям Конвенции и Протокола и в настоящее время не подлежит какому-либо исключению из определения демпинга". В мае 2008 года на конференции по биологическому разнообразию 191 страна призвала запретить оплодотворение океана, пока ученые не поймут, что это означает. В августе 2018 года Германия запретила продажу сева в океане в качестве системы секвестрации углерода, в то время как этот вопрос обсуждался на уровне ЕС и EASAC.
Международное право
Международное право ставит перед океаническими ферментациями некоторые дилеммы. Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН, 1992) приняла меры по смягчению последствий.
Морское право
Согласно Конвенции Организации Объединенных Наций по морскому праву (LOSC 1982), все государства обязаны принимать все необходимые меры для предотвращения, сокращения и контроля загрязнения морской среды, запрещать перенос ущерба или опасностей из одной области в другую и запрещать преобразование одного типа загрязнения в другой. Неизвестно, как это связано с оплодотворением.
Управление солнечным излучением
Удобрение может создавать сульфатные аэрозоли, которые отражают солнечный свет, изменяя альбедо Земли, создавая охлаждающий эффект, который уменьшает некоторые последствия изменения климата. Это может быть достигнуто путем улучшения естественного цикла серы в Южном океане путем удобрения железом для повышения производства диметилсульфида и отражения облаков.