迫切需要从地球环境中去除多余的二氧化碳，这促使科学家们创新新的解决方案。一种想法被称为人工海洋施肥(AOF)，旨在喂养浮游植物，并刺激它们在海洋中的生长。更多的浮游植物意味着更多的碳封存。然而，该过程受到添加营养素的低生物利用度以及AOF产生的生物质到达深海的挑战的限制。

工程纳米颗粒喂养浮游生物可以缓解气候变化

现在，一组研究人员正在探索工程纳米粒子(ENP)的潜在应用，以克服这些问题。ENP被认为可以在浓度低于海洋生态系统中可能有毒的浓度时促进浮游植物的生长。研究人员的目标是在海洋浮游生物附近播种富含铁的工程肥料颗粒(以喂养它们)并促进生长和二氧化碳(CO2)吸收。

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在自然界中，来自陆地的养分通过河流和扬尘到达海洋，为浮游生物施肥。研究小组建议进一步推动这一自然过程，以帮助去除海洋中多余的CO2。

“这个想法是为了增强现有流程，”能源部太平洋西北国家实验室的实验室研究员MichaelHochella博士说。“几个世纪以来，人类一直在为土地施肥以种植庄稼。我们可以学会负责任地为海洋施肥。”

先前的证据表明，添加精心设计的材料的特定组合可以有效地使海洋肥沃，鼓励浮游植物充当碳汇。这些生物会吸收大量的碳。然后，当它们死去时，它们会沉入海洋深处，带走多余的碳。科学家们表示，这种拟议的施肥只会加速自然过程，该过程已经以一种可以将碳从大气中移除数千年的形式安全地隔离碳。

“在这一点上，时间至关重要，”Hochella说。“为了应对不断上升的气温，我们必须在全球范围内降低CO2水平。检查我们所有的选择，包括将海洋用作CO2汇，为我们提供了冷却地球的最佳机会。”

研究人员认为，工程纳米粒子提供了几个有吸引力的特性。它们可以受到高度控制，并针对不同的海洋环境进行专门调整。表面涂层可以帮助颗粒附着在浮游生物上。一些颗粒还具有吸光特性，可以让浮游生物消耗和使用更多的CO2。还可以调整一般方法以满足特定海洋环境的需要。例如，一个区域可能从铁基颗粒中获益最多，而硅基颗粒可能在其他地方最有效，他们说。

研究人员对123项已发表研究的分析表明，许多无毒的金属-氧材料可以安全地促进浮游生物的生长。他们争辩说，这些材料的稳定性、地球上的丰富性和制造的便利性使它们成为浮游生物肥料的可行选择。

该团队还分析了创建和分发不同粒子的成本。虽然这个过程比添加非工程材料要昂贵得多，但它也会明显更有​​效。

更具体地说，作者写道，生命周期评估和成本分析表明，铁、SiO2和Al2O3ENP可以净捕获CO2，​​成本是传统AOF的2-5倍，同时提高AOF效率ENP应该大大提高净CO2捕获并降低这些成本。