朱莉·沃思，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校可持续发展、能源和环境研究所

作为增强风化项目的一部分，玄武岩被应用于伊利诺伊大学能源农场的田地。鸣谢:可持续发展、能源和环境研究所(iSEE)

根据一项首次成功量化这些气候效益的新研究，将磨碎的硅酸盐岩石应用于中西部农田可以捕获大量二氧化碳，并防止其在大气中积累。

伊利诺伊大学香槟分校和Leverhulme气候变化减缓中心(LC3M)的研究人员与Eion公司合作，开发了一种计算二氧化碳排放量的新方法2-的降低潜力玄武岩岩石改良剂施用于农田土壤，这一过程被称为增强风化。

传统的单行作物农业将大量土壤中的碳以二氧化碳的形式释放到大气中2这种温室气体是气候变化的主要驱动力。随着风化作用的增强，硅酸盐岩石被应用于农田，以在碳到达大气之前将其捕获。随着岩石风化，钙和镁被释放出来并与溶解的一氧化碳发生反应2来产生碳酸氢盐，本质上是锁住气体并将其无害地重新导入地下水。

然而，量化其碳捕获潜力一直是个挑战——直到现在。伊利诺伊州的团队能够计算出应用于玉米和芒草田的玄武岩岩石改良剂的风化率和二氧化碳减排潜力。这些因素对于优化工作至关重要碳封存对于希望获得碳信用的农民来说。

“除了减少排放，我们迫切需要有效的方法来降低大气二氧化碳。我们的研究结果表明，在农场使用玄武岩对农民和地球来说是双赢的，可以提高产量，减少二氧化碳排放2该研究的合著者Evan DeLucia说，他是可持续发展、能源和环境研究所(iSEE)的名誉主任，植物生物学的G. William阿伦兹名誉教授，也是伊利诺伊州高级生物能源和生物产品创新中心(CABBI)的合作研究员。

这项突破——伊利诺伊州能源农场五年研究的成果——发表在全球变化生物学。这项研究是由iSEE和IGB Carl r . Woese基因组生物学研究所的科学家DeLucia和Ilsa Kantola领导的。

这项工作是iSEE与英国谢菲尔德大学Leverhulme中心合作的一部分，该中心正在调查世界各地实地的增强风化以去除二氧化碳:马来西亚、澳大利亚、英国和美国。

在这种情况下，研究人员在能源农场的两块田里反复使用细磨玄武岩长达四年——一块田种植玉米/大豆作物，另一块种植芒草，这是一种多年生草，正在成为替代化石燃料的多产生物能源作物。

研磨玄武岩加速了自然风化过程，其中包括两个化学反应。首先，大气CO2溶解在雨水中产生碳酸。然后，酸与土壤中的岩石粉尘反应生成碳酸氢盐，这是一种可溶的化合物土壤水；重定向一氧化碳2从大气到水循环，它可以无害地进入水道，并可能有助于对抗海洋酸化。玄武岩含有钙和镁，以及风化过程中释放的磷和少量养分，有益于土壤肥力。

伊利诺伊团队计算了一氧化碳2通过测量加入玄武岩后土壤中稀土元素的变化，并将其与系统中的钙和镁进行比较，来确定玄武岩的还原和风化速率。稀土元素是“粘性的”，随着更多玄武岩的应用，在土壤中积累的数量很少，钙和镁通过风化释放出来，其中一些被作物吸收。

不同之处在于稀土元素表明使用了多少玄武岩，以及钙和镁的含量；钙和镁的预期含量与土壤中的实际含量之间的差异告诉研究人员土壤中的反应消耗了多少。

计算表明，在玉米地中，增强的风化减少了42%的净碳损失。配合保护性耕作或覆盖作物，玄武岩施用可以将玉米变成净碳汇。

在芒草地里，已经储存了更多的二氧化碳2与加入玄武岩之前的排放量相比，增强的风化作用使碳储量增加了一倍多。这一发现增加了这种可再生生物能源作物的潜在气候效益，这是CABBI在美国能源部资助的工作中的三个目标之一。

二氧化碳去除方法是气候缓解战略的关键部分，随着减少大气碳排放的社会和政治努力被推迟，尽快实施这些战略的压力越来越大。

农民、地主和其他寻求碳信用额都想知道应用多少玄武岩岩石，效果能持续多久，这都取决于岩石的成分和应用的环境条件。

“当我们寻找抵消碳排放的新方法时，我们需要能够量化这些方法碳以便更好地比较我们的选择，”坎托拉说。

更多信息:Ilsa B. Kantola等人，通过直接测量增强风化的影响，改善美国中西部的净碳收支，全球变化生物学 (2023). DOI: 10.1111/gcb.16903

期刊信息: 全球变化生物学