海洋儲存了地球上大約93%的二氧化碳。
而且每年都有30%以上被去除。
排放到大氣中的二氧化碳
01海洋碳匯的幾種方式
按照中國碳中和目標的要求，不減產也能實現減排和增加外匯。平均水深4000米、覆蓋地球70%的海洋成為探索“負排放”的重點區域。
目前，已知的主要海洋固碳機制包括溶解度泵、碳酸鹽泵(CCP)和生物泵(BCP)。
溶解度泵是利用大氣中二氧化碳的分壓高於海洋中的分壓，使二氧化碳溶解在海水中，在高密度海水的重力作用下被“拖”入深海。看似完美，但在二氧化碳溶解於海水的過程中，容易造成海洋酸化，破壞海洋環境和海洋生物多樣性，屬於“殺敵壹千自損八百”的類型。另外，過程很難控制，所以不是科研開發的對象。
碳酸鹽泵通過碳酸鹽沈積將二氧化碳儲存在海底。由於其化學過程，釋放出等量的二氧化碳，所以也叫反抽，屬於“好心”玩家。但科學家有可能采取措施調節邊界條件，把這種“反向泵”變成“正向泵”。
生物碳泵是通過有機物生產、消耗、傳輸等生物過程形成顆粒狀有機碳，並在重力作用下從海洋表面向深海甚至海底遷移和掩埋的過程。在這個過程中，從浮遊植物的光合作用開始，有機碳沿著食物鏈逐漸從初級生產者轉移到高營養級，並沈積顆粒有機碳，壹部分碳被長期封存在海洋中。
科學界對生物泵的碳隔離和儲存給予了高度評價，認為如果沒有生物泵，大氣中的二氧化碳含量將比現在高200ppmv。
生物泵雖然好，但是埋碳效率太低。據估計，生物泵向海底輸送和掩埋的二氧化碳量接近海洋初級生產力的65，438+0%，大部分顆粒有機碳被“傾倒”在沈降物中。如何高效地利用它成為科學家們追求的目標。
02微型生物碳泵，蠟封“肉丸”
經過多年的系統研究和科學實驗，中國科學家逐漸認識到海洋生態系統中的微生物在海洋碳庫形成中的重要作用。中國科學院院士焦念誌提出了壹種新的海洋儲碳機制——微型生物炭泵，引領了該領域的國際前沿發展趨勢。
海洋中95%的有機碳是溶解的，其中95%是惰性有機溶解碳，可以在海洋中保存5000年左右。
微型生物碳泵通過海洋中的微生物和浮遊生物等生理生態活動吸收活性有機碳，然後將活性有機碳轉化為惰性有機碳並儲存在海水中。由於惰性有機碳不易被降解，所以可以積累形成壹個巨大的碳庫。
據估計，海洋中惰性有機碳的量相當於大氣碳匯的量。因此，海洋碳儲量潛力巨大，在調節氣候變化中發揮著重要作用。
理論上，海洋表面的各種浮遊生物和微生物吸收大氣中的二氧化碳，成為顆粒狀有機碳，然後在重力作用下沈入海底，達到固碳的目的。但實際情況是，在沈降到幾千米海底的過程中，顆粒有機碳降解得非常厲害，可以說是指數衰減。結果就像壹個大漏鬥，看起來很多，但最終到達海底的數量少得可憐。
這個過程也可以理解為各種海洋生物和微生物就像美味的肉丸。吸收二氧化碳形成顆粒狀有機碳後，由於味道鮮美，被海洋微生物和細菌壹路“吃”到海底。
這不是我們想要的結果。但是，如果顆粒有機碳在沈降過程中與惰性有機碳分子碰撞，將有利於保護顆粒有機碳。這相當於在顆粒狀有機碳的美味肉丸上包裹了壹層蠟，味道變壞，細菌對其失去了興趣，因此可以沈入海底，長期保存。
這類似於海底石油形成的原理，科學界正在通過實驗驗證其相似性，為海洋碳儲存打通“最後壹公裏”。
10年前，焦念誌提出的微生物碳泵概念鮮為人知，經過多次大規模的生態系統模擬實驗驗證，才得到國內外科學界的認可。隨後，該理論被寫入IPCC報告。美國科學家表示，盡管這個巨大的惰性有機碳庫的形成仍然是壹個謎，但它在調節氣候變化方面的作用是巨大的。而且，在地球歷史上，惰性有機碳庫曾經至少比現在大500倍。
如今，科學家們仍在研究如何調節碳酸鹽泵、生物泵和微生物泵之間反應的邊界條件，以實現三泵的協同作用。屆時，有可能實現歷史上出現過的大規模儲碳現象。
事實上，在地球歷史上，確實有很多微生物導致大規模碳酸鹽沈積的例子。厭氧和好氧微生物被用作反應介質來幫助碳沈積。在英國，英吉利海峽的比奇角(Beachy Point)是壹個白色的懸崖，高度超過100米，長度為5公裏。多佛的白崖是碳酸鹽沈積景觀，由非常小的(20微米，即0.02毫米)微生物沈積而成。
如何陸海統籌，減排增匯？
早在10年前，焦念之也提出了減少土地施肥，增加近海碳匯的計劃。
美國科學家研究了各種環境和近海湖泊海洋中無機氮和有機碳的關系。結果表明，如果環境中的營養物質太多，就很難保存有機碳。這和實驗室裏的顯微鏡觀察是壹樣的。
國家統計局數據顯示，過去50年，中國化肥使用量增長了近30倍，全球化肥使用量增長了30%。過量的氮、磷等化肥進入河流，最終在雨水的沖刷下流向海洋，使近岸海域富營養化。陸源的過量營養輸入和海源的激發作用，使生產力高的河口成為釋放二氧化碳的源頭。
河口營養豐富，成了各種細菌的滋生地。細菌分解有機碳，釋放二氧化碳，將陸地有機碳活化成二氧化碳。
焦念誌建議，實施微生物驅動、無機-有機-生物-非生物綜合儲碳示範工程，實施陸海統籌、減排增匯-量化生態補償機制，促進國內循環。
目前，由焦念誌院士發起的海洋負排放國際科學計劃(ONCE)得到了國際同行的積極響應，已有15個國家的科學家報名加入。焦念誌呼籲中國全面開展海洋負排放科學規劃，及時發布相關研發成果，盡快建立相關方法和技術體系，並通過ONCE推出中國主導的海洋碳匯(負排放)相關標準體系，為構建人類命運同體提供中國方案。