大规模试验将决定海洋浮游生物能否抗争气候变化
拯救地球：向海洋投放铁肥
海洋研究船“气候鸟Ⅱ”号去年11月从佛罗里达州起航，开始了有争议的航海使命：向海洋播撒铁肥旨在提高海洋浮游植物的生命力。
理论上讲，含有叶绿素的海洋有机体会从空气中摄取二氧化碳并将其转换成生物能，直至沉淀在深海区。作为附加诱因，企业家们可以向那些希望控制二氧化碳排放量的个人和企业出售碳平衡信用额度（即获得二氧化碳排放配额）。
但是他们的第一个试验还没有开始之前，船员们从葡萄牙马德拉岛被召回。原因是运营“气候鸟Ⅱ”号的加州普兰克托斯公司称投资者已经撤资。这家公司通过网站发布声明：由于反对碳平衡改革者提供的错误信息，他们被迫无限期推迟给海洋投放铁肥计划。该计划旨在建立恢复海洋植物生命和生态平衡的全球碳信用额度市场。
看来拯救地球并不像向海洋抛撒铁肥那么简单。许多国家正在寻找方法来应对由人类活动引起的气候变化，几百家像普兰克托斯这样的公司开始制定计划——清除空气中的碳并从碳信用额度中获利；通过收购并资助那些减少温室气体排放的项目，如种树或者培养浮游生物等。
来自印度、德国等国家的研究者计划用 RV Polarstern 破冰船在苏格夏海进行大规模试验
通过给海洋投放铁肥以控制大气中的二氧化碳并非一个新的观点，但是随着唯利是图的公司的加入，关于它的论述有了新的进展。环境保护主义者因担心其负面影响而反对向海洋抛洒铁肥。海洋科学家也认为给海洋投放铁肥的可行性有待于进一步研究论证。为了消除这些担心，作为全球主要的海洋环保条约的伦敦公约，其会员国今年5月在厄瓜多尔召开会议，其中就如何监管向海洋投放铁肥的项目进行了充分的讨论。
普兰克托斯公司可能已经失败了，但是还有一些公司运转良好,总部设在旧金山的克里默斯公司就是其中的一家。该公司老板丹•瓦莱（Dan Whaley）的母亲——玛格丽特•雷宁（Margaret Leinen）是一位具有多年学术研究和行政管理经验的海洋学家，去年她辞去了美国科学基金会地球科学主任助理职务，成为克里默斯公司的首席科学顾问。雷宁前些年花大量时间参阅了联合国政府间气候变化专业委员会（IPCC）关于气候变化的报告。克里默斯公司声明：他们将首先确定科学方法的有效性，然后再考虑销售碳平衡额度。雷宁说：“我们不能因为预期碳储存会成功就销售信用额度”
海洋增肥计划：从理论到试验
海洋科学家们长期以来一直在思考铁在浮游生物生长和气候变化中的作用。通过给海洋投放铁肥来实现碳隔离能否成功，最终取决于碳是否会沉入海底。浮游植物每年能摄取500亿吨碳，并且当含铁尘土飘进大海时会自然地增长。
不同阶段中，浮游植物在海洋表面繁殖，然后死亡。繁殖时，单细胞浮游植物是最先生长出的有机体，它们需要光和铁等微量营养元素来促进生长（铁元素可以在光和作用中传输电子）。海洋科学家认为，硅藻一般会沉下去，小的浮游植物会被浮游生物吃掉，它们的排泄物会和有机物质结合在一起下沉到深海。
大约在20世纪30年代，科学家们认为南极洲地区浮游植物稀缺，可能是由于该地区铁不足而引起。几十年后，曾经担任加州莫斯兰丁海洋实验室主任的海洋学家约翰•马丁（John Martin，因其提倡关注铁在海洋生物中的重要作用而享有声誉）观测到，在冰河期，海洋中铁浓度可能比较高，恰恰当时大气中二氧化碳含量较低。另外一些研究表明：当海洋生物向海底聚集下沉时，碳被运送到深海区，大气中二氧化碳含量可能会降低。
到20世纪80年代末期，科学家们一致认为：大气中二氧化碳含量增加与气候变化有关。之后，马丁提出了“铁假说”这一开拓性的观点，认为向海洋中投放铁肥将会从根本上加快海洋生物的下沉，从而促进海洋浮游植物的繁殖以减少大气中的二氧化碳。马丁曾幽默地说：“给我半油轮铁，我会给你带来一个冰川期”，这句话被广泛引用。他的热情引起了美国科学研究委员会（NRC）的关注，为此NRC在80年代末发布了一项报告，认为促进浮游植物的繁殖每年可能吸收多达两亿吨的碳，而其经济成本不到10亿美元，报告同时呼吁开展国际性的海洋投放铁肥试验。
马丁于1993年去世，他去世几个月后第一项试验就开始了。到2005年，海洋科学家们已经进行了十几项小规模的试验以验证“铁假说”。研究是在距海岸几百海里的远海进行。研究要求在100平方米的海域内以液体硫酸盐铁形式投放1~3吨铁（硫酸盐铁是海洋中最丰富的自然离子之一）。通过这些试验，研究者们证实了铁可以促进浮游植物生长，“进而可以影响海洋中碳、氮、硅和硫磺的生化循环，最终影响地球气候变化”（科学2007，315，612）。但是问题仍然存在：是否向海洋投放铁肥最终会使碳沉入海底，100年甚至更长时间之后这些碳仍然会隐藏在海底吗？
去年9月，十几位科学家、商人和政府官员在伍兹霍尔海洋研究所花了两天时间讨论大规模海洋增肥计划的有效性和安全性。他们得出结论：需要通过大规模试验来回答这一科学问题，以给政府决策和商务决定提供必要信息。到会的16位科学家概述了试验的基本要素（科学2008，319，161），他们关注的焦点为：通过测量表面的海水来验证被吸附的碳的去向，归纳氧气分布变化特征，观测温室气体，如甲烷和一氧化氮的变化循环（该试验的长期效果需要被制成模型并实时监测）。最终他们注意到：新的模型表明营养水平高的海洋往往不能吸附并隐藏更多的碳。不同于早期的预期，这个数字表明：单纯依赖向海洋投放铁肥不能解决世界日益增加的碳排放问题。他们认为，科学家必须搞清楚向海洋投放铁肥的累加效果，其效果与不采取措施相比会怎样？
海水测试；海洋投放铁肥试验小组于1993年到2005年间在不同海域进行了12个规模不等的试验。
伍兹霍尔海洋研究所生物地球化学家凯恩•布伊谢勒（Ken Buesseler）对大规模海洋增肥计划持支持态度，他说：“虽然我们没有采取任何措施，但我们已经对地球做了一些具体工程。”目前海洋研究者们正在计划2009年的两个大规模试验，目的是跟踪投放铁肥产生的有机体的去向。维克多•斯莫塔希克（Victor Smetacek）和纳威（Naqvi）正在与来自意大利、西班牙、法国和智利的科学家合作，带领一个考察队进行试验。斯莫塔希克是德国阿尔弗雷德•魏格纳极地海洋研究所的生物海洋地质学教授，纳威是印度国家海洋地质研究所的海洋地质学研究者。他们的行程安排是苏格夏海区域，苏格夏海位于南极洲和南美洲东南部之间的南部海域。
尽管斯莫塔希克曾于2004年2~3月带领过欧洲投放铁肥考察队，但其未公开的考察结果表明：在南大西洋靠近极地海域的有机体确实下沉到水下几公里深处。纳威说，即将进行的考察其目的是分析这些物质被释放到深海而不是停留在接近水面的条件。纳威说，他们计划将20吨硫酸盐铁投放到2000平方米海洋漩涡的中心区域，并用7周时间来监测这一海域的特征，做一些常规海洋测量，包括监测温度和海水营养水平等。如沉淀物捕获器和自然钍同位素测量可以跟踪下沉的碳，从而弄清碳物质从海平面的下沉数量。他们同时跟踪浮游植物的产生和下沉的海藻细胞，包括浮游生物和磷虾。印度科学工业研究委员会为这项研究提供了大量经费，其他租船费用大约400万美元则由两家研究机构共同分担。
形似硅藻的链状单细胞浮游植物长度从不足1μm到接近1 mm
由于克里默斯公司最终是为了销售碳信用额度，该公司正在计划资助科学家去做第二个试验。他们已经从投资者那里筹集到350万美元，但是雷宁还计划筹集更多的资金。她说，科学研究的细节仍然在进行中，目前正在考虑选择大西洋和太平洋作为试验地点。她提到，新的水下自动运输工具可以用来减少大规模试验的成本。然而，这种大规模的商业化运作方式则意味着不确定性因素的增加。如果海水长期被增肥，可能会引起海水pH值和水产能力的变化，进而减少深海区氧的含量，或增加海水向大气排放一氧化氮的数量；这样就会间接的影响沿海生态系统健康发展。加拿大戴尔豪森大学生物海洋学教授约翰•卡伦（John J.Cullen）评论道：“大规模的海洋投放铁肥计划足以对大气产生重大影响，同时也将会带来一些难以预测甚至无法测量的间接后果”。
利用海洋：道德和规章的讨论
除了科学上的不确定性外，人们对利用海洋的道德价值观和规章制度展开激烈的讨论。美国国家资源保护委员会资深科学家丽莎•萨托妮（Lisa Suatoni）认为，该做法的有效性仍然不明朗，并且可能存在目前无法预见的潜在副作用。对大规模向海洋投放铁肥来证实其效果，这对碳信用额度市场和海洋生态系统而言，其试验过程是一次风险很大的冒险行为。
由于大规模向海洋投放铁肥在现存法律中没有明确规定，制度制定者的工作很艰难。例如，一些小规模试验要求具体的许可证，然而，大规模的由政府资助的研究，则不需要经过单独审批程序。不管怎样，远海领域作业应遵守国际法，尤其是1972年的伦敦公约，该公约为制定时间最早的关于保护海洋环境免遭人类破坏的全球协议之一。自1975年实施以来，该公约监管向海洋倾倒杂物，并保护海洋免遭有害的商业开发。1996年制定的伦敦议定书更新了伦敦公约的内容，并于2006年生效，该议定书在向海洋倾倒杂物方面增加了限制，但2月份生效的该议定书修正案则允许在海床储存二氧化碳。根据规定，在授权任何海上倾倒活动之前，都必须获得许可证，并且对可能带来的影响附有评估报告。
美国是伦敦公约的82个会员国之一，但不是伦敦议定书33个会员国之一。美国环境保护局（EPA）是负责执行伦敦公约的机构，克里默斯已经与EPA相关官员讨论过，询问如何才能获得向海洋投放铁肥项目许可证。
去年11月召开的伦敦公约（议定书）会议讨论了向海洋投放铁肥项目，除了其他共同关注的话题外，参会国家认为，由于铁会促进生物增长，向海洋投放铁肥项目可能会对人类和海洋资源造成影响。与会官员强调：大规模作业目前还没有被充分证明有效，因此会员国在考虑提交试验设想时应该谨慎行事。世界银行资深法律顾问大卫•富利史东（David Freestone）说：“对大规模作业的担心似乎是针对商业冒险行为和即将到来的研究考察，但是这个话题仍然可以进一步讨论。”
其他关于道德问题的讨论正在进行中。例如，克里默斯提出了向海洋投放铁肥的作业行为规范，于去年9月份公布在网站上，以征求科学界的反馈意见。科学界人士建议，研究者应该保证硫酸盐铁的纯度。克里默斯的方法比普兰克托斯的方法更受科学界人士欢迎。卡伦认为，普兰克托斯没有与科学界建立沟通，且存在研究结论不足的纪录。但是，他也注意到，克里默斯从科学家那里寻求指导，并且强调道德行为规范以及对次生效应的评估。雷宁认为：“如果向海洋投放铁肥不能吸附并且隐藏碳，任何以商业盈利为目的的人不会去参与该项目；如果确实吸附并隐藏碳，另一些关于它的后果的问题就出现了，毕竟我们只有一个海洋。”