文章开放获取 发表时间：2026年8月26日《自然》（2026年）引用此文章 摘要 岩石的增强风化（EW）是去除二氧化碳（CDR）的一个提议策略，依赖于硅酸盐矿物，通常是玄武岩的溶解，应用于土壤1。全球范围内通过EW进行大规模的CDR需要在矿物溶解过程中生成碱度，并通过地下水和河流保存和运输这种碱度以到达海洋2，3。尽管实地试验和模型专注于添加破碎岩石后近地表的碱度生成4、5，但这种碱度的传输受到了跨流域展开的水文和地球化学过程的调节6、7、8。在这里，我们综合了来自天然火山流域的观察，评估了从土壤到河流的完整反应路径上的碱度输出。来自玄武岩集水区的数据表明碱度通量的衰减，导致输出碱度的减少。这种衰减可能是二次粘土和碳酸盐矿物在地下流动路径和河流运输过程中沉淀的结果。尽管自然风化系统与工程化的EW部署有所不同，这些观察为流域规模的碱度输出提供了一个实证基线。我们的结果表明，关键区过程影响风化生成的碱度输出效率，这意味着需要将流域过程纳入未来的EW CDR评估中。主要的EW是一种长效去除CO2的策略，旨在通过将破碎的火山岩，通常是玄武岩，添加到农业田地中来模仿地球的自然碳循环1、9。玄武岩的风化将土壤水中的CO2转化为溶解的无机碳，包括HCO3−（碳酸氢根离子）和CO32−（碳酸根离子），它们构成了碳酸盐碱度。如果这些碱度被运输到海洋，它可能会改变海洋pH并促进大气CO2溶解到海水中，潜在地缓解因pCO2增加而导致的海洋酸化，并最终以碳酸钙矿物的形式去除CO2 2。玄武岩的丰富可获取性以及农业系统的运营规模，已被用于论证潜在的CDR在0.5至2.5 Gt每年（参考文献10、11）。然而，这一去除的规模及将主导其的各种地球化学和水文过程尚未相对公认的自然玄武岩风化速率进行评估。全球范围内，硅酸盐岩的风化将0.52 ± 0.10 Gt CO2每年从地表转移到海洋12。根据对全球河流数据的分析，基性岩石风化约占这一长期通量的15–30%13、14，或0.08–0.18 Gt CO2每年（方法），突显火山省在碳循环中的重要作用。EW旨在模仿这一过程，通过将玄武岩施加到土壤中，将风化所产生的碱度与碳去除价值等同。然而，全球自然玄武岩风化速率比目前的EW CDR潜力估计低8–30倍。到本世纪剩余时间为止的当前玄武岩CO2消耗速率为3.4–5.0 Gt CO2，占气候目标到2100年所需去除的剩余累积排放的105–335 Gt CO2目标的1.0–4.7%（气候变化政府间专门委员会IPCC 15）。尽管EW寻求放大这一自然通量，但是否能产生足够的碱度以明显超过背景速率，从而实现可测量的CDR，仍然不确定。评估通过玄武岩修正能 sequestered多大CO2是具有挑战性的16、17。许多研究中添加到土壤中的玄武岩数量只是本土土壤的一小部分。通常，添加的量为1–20 kg m−2；对于30 cm的土壤处理深度和密度为1,300 kg m−3的土壤，该修正仅占处理后土壤质量的1–5%。评估处理农业田地中EW的程度的一种常见方法是采样土壤，深度为10–30 cm，前后比较。在虽然已提出多种方法的情况下，碱基阳离子损失通常被计算为期望的钙、镁、钠和钾的质量与观测值（通常与控制区进行比较）之间的差值，将“缺失”的碱基阳离子等同于溶解的原料的部分18。这种采样策略需要进行细致的统计评估，以解决空间变异性、协方差和非正态分布19、20。一旦定义了解释的部分，风化释放的碱基阳离子就会被转化为CDR潜力，CDR pot，使用来自玄武岩的钙、镁、钠和钾的损失，通常乘以一个因子（大约1.7），代表海洋碳系统的短期反应。