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海洋綠藻減碳的機會

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柯永澤｜海洋大學船舶系統工程學系教授

二氧化碳含量過高的危害

地球大氣中二氧化碳含量在西元1000至1800年間大致維持在280 ppm，工業化後，於1900年升至300 ppm，可是到2011年，已經急遽上升至390 ppm了。這種情況使人類對未來地球是否能維持正常運作產生極大憂慮，其中最嚴重的兩個問題是全球氣候異常以及對海洋生物的威脅。

造成全球氣候異常的原因是二氧化碳會引起溫室效應，使地球大氣平均溫度增加。而地球表面不是海洋就是陸地，海洋表面溫度升高，就會造成水氣交換（即蒸發）更旺盛。一般海洋溫度若超過攝氏30度，水溫就不易再上升，這就是為什麼早年低氣壓與颱風的形成大多在北緯5度附近的原因。

近年來由於海洋暖化，低氣壓的形成有往較高緯度移動的趨勢。這些現象造成颱風形成頻率比以往高及海洋上的水氣含量比以往高，因此只要颱風往陸上移動，會比以往帶來更多水量。反觀內陸，若大氣溫度升高，則相對溼度下降，蒸發增加，造成乾旱的地區愈乾旱。

為什麼大氣中二氧化碳含量增高會威脅到海洋生物的生存呢？眾所周知，大氣中的二氧化碳每年約有23億公噸（約占25％）溶入並儲存在海洋中，造成大洋中的碳酸含量過高，海水酸化更加嚴重。這不但危及珊瑚礁的生存，也直接危及海洋中很多動植物的成長。這些動植物的骨骼、外殼及構造很多是由碳酸鈣所構成，當海水酸度持續增加時，身體的成長就受到影響。

要如何解決這問題呢？一般人也許認為可以在陸地上大量種樹呀！但那真的可行嗎？地球人口愈來愈多，可耕作面積愈來愈少，因此樹林只會愈來愈少。更何況樹木行光合作用後，樹葉大量生長後又掉到大地，若被焚燒或掩埋，最後大部分還是以二氧化碳的形式回到大氣中，因此以樹林固定吸收二氧化碳未必如大家想像的那麼有效。

另外，工程科學研究者提出各種二氧化碳捕捉儲藏技術，也就是所謂的「碳捕獲和儲存」，先把二氧化碳從電廠排氣中純化出來，再用各種方法把它注入陸上或海中開發過的廢礦坑或深海中。然而要把電廠排氣中的二氧化碳純化出來，每公噸約要40美元，這還不包含固化或其他方式的儲存。而現在光是台電每年就約排放7,500萬公噸，使用這方法所費不貲。

那麼目前有無其他有效的方法可以固定地球上的二氧化碳？其實是有的，只是願不願意投入人力及財力而已。大海中的植物性浮游生物如綠藻，可行光合作用來固定二氧化碳，只不過行光合作用時另外需要營養鹽，即陸上一般所稱的「肥料」。

一般海洋表層常年行光合作用，營養鹽常是缺乏的。另表層海洋生物死亡後沉降至海底，而使深層海水營養鹽濃度比表層海流高很多。因此，有湧升流的海域可以把海底層的高營養鹽帶至表面，使藻類容易生長，而藻類是海洋浮游動物的食物，又是海洋食物鏈中小魚的食物，小魚又是中魚的食物，中魚又是大魚的食物，自然就容易形成漁場。因此，大海中藻類的含量是海洋基礎生產力的重要指標之一。

營養鹽雖然是行光合作用必須的基本物質，然而全世界有很多海域是所謂的高營養鹽低葉綠素的海域，如南北極海域、熱帶東太平洋、亞寒帶北太平洋等。這些區域有的是海域溫度太低，行光合作用效率較低，但大部分海域是缺乏微量元素鐵，無法有效行光合作用。

容易缺鐵元素主要是它在海中容易形成三氧化二鐵而沉降至海底，海洋科學家曾在前述海域投入鐵元素做實驗，發現海水表層的葉綠素增量超過15倍以上，海洋生產力因而大幅提升，可是無法持久。因此，如何在這些地區適量適時投入鐵元素，以有效維持行光合作用是非常關鍵的事。

這些海域有幾百萬平方公里，是一個很大的生化工廠，若能有效行光合作用，就能大量固定海中的二氧化碳，而海中的含量下降後，大氣中的二氧化碳自然就能再溶入海裡而降低含量。這方法應是可以大量減低大氣中的二氧化碳含量及保護海洋，又能生產優良食物的做法。

海洋有機會解決地球大氣中二氧化碳過量的問題，但誰來做？這種工作若無大量持續的經濟支援是無以為繼的，因為其產生的利益目前幾乎無法轉成自身的經濟來源，降低的碳量也無法準確計算，而對海洋環境的改善又無國家可以支付費用，所產生的漁場自己也無法利用，這些都是目前這類工作無法展開的主要原因。

資料來源

《科學發展》2012年11月，479期，68 ~ 71頁

海水酸化(12) 綠藻(4) 碳捕捉(5) 肥料(19) 乾旱(23) 深層海水(3)

海洋綠藻減碳的機會

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