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海洋綠藻減碳的機會

地球大氣中二氧化碳含量到2011年,已經急遽上升至390 ppm了。目前全球大氣中二氧化碳含量持續急遽上升,造成各種天然災害頻傳。是否有有效且無副作用的解決方法?海洋是個巨大的世界生化工廠,是否能為我們解決這個問題?
 
 
 
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。
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