專利名稱：隔離水性環(huán)境中的二氧化碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及二氧化碳貯存。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及隔離水 性環(huán)境中的二氧化碳的方法。
背景技術(shù)：
地球資源的利用已經(jīng)導(dǎo)致全球范圍的環(huán)境問(wèn)題，包括大氣中二氧化碳(co2)濃度升高和有生命的海洋資源的大量耗竭。作為土地使用變 化和礦物燃料燃燒的結(jié)果，預(yù)測(cè)大氣C02水平僅60年就會(huì)加倍。預(yù)計(jì) C02和其它溫室氣體的大氣濃度的升高有利于大氣中貯存更多的熱量， 從而導(dǎo)致表面溫度升高和氣候快速改變。氣候改變的影響在經(jīng)濟(jì)上可 能是高代價(jià)的并且對(duì)環(huán)境有害。降低氣候改變的潛在風(fēng)險(xiǎn)將需要隔離大氣CO,。提出的俘獲和貯存大氣co2的方法包括在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的貯存，注入深海和由通過(guò)海洋繁殖的浮游植物吸收。這些方法有限的能力和持 續(xù)時(shí)間、昂貴和環(huán)境后果大量地未得到解決并且可能阻止其應(yīng)用。隔離大氣co2的在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境上看似最合理的方式是增強(qiáng)天然沉降。天然選擇方案可避免與工業(yè)化分離，俘獲，壓縮和貯存二氧化碳 相關(guān)的成本，并且可減少可能對(duì)環(huán)境造成的不良副作用。天然方法提 供了大容量的儲(chǔ)器和替代來(lái)源于其中的碳的能力，即長(zhǎng)期碳循環(huán)。加 速森林生長(zhǎng)為碳隔離的天然方法的一個(gè)實(shí)例，它對(duì)環(huán)境是良性的并且 在適當(dāng)控制下能夠?qū)沙掷m(xù)的林業(yè)采集提供價(jià)值增加的選擇。最大的 天然碳儲(chǔ)器包括海水和海洋沉積物。有機(jī)物從表層水流至深海洋對(duì)海與大氣之間co2的分配具有直接影響。 一般而言，顆粒有機(jī)碳(POC)在再礦化前沉降得越深，它作為溶解碳返回至表層水所花費(fèi)的時(shí)間就越長(zhǎng)，在那里它可以重新進(jìn)入大氣碳循環(huán)。到達(dá)中間和深海的碳被來(lái)帶在水團(tuán)中，這些水團(tuán)具有比在上 部海洋中更長(zhǎng)的返回至表面的流徑和更小的平流水速度。海洋內(nèi)部水的熱鹽換氣按照在上游海洋中(約<2 km)每年與數(shù)百年間到在深海中 (約>2 km)長(zhǎng)達(dá)1000年不等的時(shí)間發(fā)生。錄入地質(zhì)記栽的埋藏的碳將 與大氣隔離數(shù)百萬(wàn)年。因此，二氧化碳隔離的有效方法將會(huì)促進(jìn)有機(jī) 物從表層水流至深海。因此，在本領(lǐng)域中對(duì)為二氧化碳隔離目的而研 發(fā)促進(jìn)這一 流動(dòng)的方法存在需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了隔離水性環(huán)境中二氧化碳的方法。本發(fā)明基于本發(fā) 明人的觀察結(jié)果，即較高營(yíng)養(yǎng)水平的生物體(OHTL)，諸如食浮游生物的魚、食肉的魚和海洋哺乳動(dòng)物構(gòu)成了非常有效和顯著部分的生物碳 泵，即在深海中隔離二氧化碳的生態(tài)機(jī)制。按照本發(fā)明的方法，首先 評(píng)價(jià)某一區(qū)域以便確定該區(qū)域是否能夠支持添加0HTL。接下來(lái)將OHTL 添加到該區(qū)域中以便產(chǎn)生足夠快速沉降和難溶顆粒物(PM)，從而隔離 二氧化碳高于在添加OHTL前存在的二氧化碳隔離水平。最后，對(duì)這種 二氧化碳隔離水平的增加進(jìn)行定量。本發(fā)明的方法還可以包括報(bào)告二 氧化碳隔離水平的定量增加的步驟。優(yōu)選，加入天然產(chǎn)生比其它OHTL 更快速沉降和難溶PM的0HTL，例如食肉的魚?；蛘呋虼送?，給0HTL 祠喂增加快速沉降和難溶PM產(chǎn)生的膳食。例如，可以給食浮游生物的 OHTL提供富含硅藻類而不是非骨骼OHTL的膳食。優(yōu)選0HTL產(chǎn)生的PM的沉降速率明顯(即統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著地)大于由生 物碳泵的其它成分產(chǎn)生的PM的沉降速率和/或生物可降解性明顯(即 統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著地)低于由生物碳泵的其它成分產(chǎn)生的PM的生物可降解 性。優(yōu)選0HTL產(chǎn)生的PM以至少約50 m d—1-至少約5000 m d'范圍 的速率沉降。碳隔離水平優(yōu)選明顯超過(guò)由生物碳泵的其它成分隔離的 水平。取決于許多因素，包括添加的OHTL種類，如何添加OHTL和添 加區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，碳隔離相對(duì)于該區(qū)域目前碳隔離水平優(yōu)選#>曾加 約50°/。以上-約5000%以上。


本發(fā)明與其目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)閱讀下列描述并且結(jié)合附圖理解，其中圖l例示了在正文中介紹的，描述與使用沉積卩并觀察衍生的流至 深度的觀察結(jié)果相比沉降顆粒有機(jī)碳(P0C)的本發(fā)明的模型的結(jié)果。圖2顯示了按照本發(fā)明通過(guò)營(yíng)養(yǎng)泵對(duì)海洋和海洋沉積物中的C02 進(jìn)行隔離的簡(jiǎn)化圖解。發(fā)明詳述區(qū)域評(píng)估添加0HTL的區(qū)域根據(jù)0HTL的自然地理分布區(qū)確定并且對(duì)每一 0HTL具有特異性。該區(qū)域的地理范圍取決于各種因素，包括添加的 OHTL的擴(kuò)散模式，環(huán)境因素(例如海洋學(xué)和氣候)以及其它物理、化學(xué) 和生物因素。某些OHTL保留在地理受限和不同的環(huán)境內(nèi)，某些在隨季 節(jié)變化的環(huán)境與生物發(fā)育之間移動(dòng)，而某些跨越較大的距離捕食。無(wú)論海洋區(qū)域是否適合于0HTL添加，隔離C02都取決于許多因素。 將0HTL添加到某一區(qū)域必須以生態(tài)合理的方式進(jìn)行。必須確定該區(qū)域 在0HTL的物理，化學(xué)和生物容許限內(nèi)?？梢杂绊懮矬w存活的物理因 素包括光利用率、溫度、鹽度和自然污染。可能超過(guò)OHTL的生理容許 限的化學(xué)因素包括氧減少和各種形式的污染。生物因素是來(lái)自生物體 群落內(nèi)的影響并且包括營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移的強(qiáng)度、聚集、捕食、食草、寄生現(xiàn) 象、侵襲物種和對(duì)氧的竟?fàn)?。需考慮的額外因素包括OHTL在該區(qū)域水 文狀況內(nèi)的時(shí)間選擇和定位。特別地，從每日的，到季節(jié)性的，到長(zhǎng) 期氣候現(xiàn)象(例如厄爾尼諾現(xiàn)象)的規(guī)模添加0HTL的時(shí)機(jī)可以顯著影 響0HTL存活和0)2隔離的潛力。例如，對(duì)每日生物循環(huán)的考慮可以有 助于緩解過(guò)早捕食的壓力。對(duì)于水文狀況應(yīng)給予類似的考慮。例如， 對(duì)季節(jié)性海流的處理可以顯著影響依賴于OHTL被平流輸送入環(huán)境的 生態(tài)學(xué)狀態(tài)的幼年OHTL存活的潛力。必須通過(guò)確定相關(guān)參數(shù)值發(fā)現(xiàn)適合于C02隔離的區(qū)域，包括水深、海底地形和生物、化學(xué)和物理海洋動(dòng)態(tài)，諸如水柱碳酸鹽化學(xué)和生物 活性、底層水溶解氧和底棲生物群落組成。這些參數(shù)值根據(jù)添加的OHTL和它們所屬棲息地類型的不同而改變。例如，來(lái)源于將遠(yuǎn)洋OHTL 添加到上升流區(qū)域的C02隔離因水深而得以促進(jìn)，該水深足夠大至維 持與相對(duì)于具有向上流的濱岸水底流的較淺區(qū)而言的海上水底逆流。 類似地，將OHTL添加到海底溶解氧濃度處于缺氧水平的區(qū)域相對(duì)于非 缺氧區(qū)域而言會(huì)顯著促進(jìn)沉積碳隔離。優(yōu)選海底耗氧量在至少約0.3 mol 02m—2 yr-1-至少約0.9 02 m—2 yr1。添加的OHTL的生命周期可以 影響區(qū)域選擇，因?yàn)樯矬w可以在生長(zhǎng)過(guò)程中的不同環(huán)境之間遷移。棲息地恢復(fù)(例如建立海產(chǎn)儲(chǔ)量，除去水壩和其它改善水質(zhì)和生態(tài) 健康的措施)進(jìn)一步促進(jìn)OHTL存活和相關(guān)的C02隔離。區(qū)域是否適合 于棲息地恢復(fù)或0HTL添加的其它間接方式取決于許多因素?？赡苄枰?評(píng)估該區(qū)域的生態(tài)史以便確定恢復(fù)活動(dòng)的適當(dāng)性。此外，通過(guò)0HTL 促進(jìn)C02隔離的足可支撐儲(chǔ)備的建立可能需要評(píng)估提出的儲(chǔ)量大小和 形狀，所需的處理程度，鄰近棲息地的環(huán)境衛(wèi)生，關(guān)注的0HTL的運(yùn)動(dòng) 和社會(huì)人為壓力(例如養(yǎng)殖、政治和經(jīng)濟(jì)因素)。0HTL的添加如此加入有效隔離二氧化碳的0HTL適當(dāng)量取決于各種因素。如果 加入過(guò)少的0HTL，群落不能維持其自身并且繁殖受限。添加過(guò)多0HTL 可能促進(jìn)環(huán)境應(yīng)激，導(dǎo)致種群碰撞。應(yīng)優(yōu)化0HTL的數(shù)量以便維持環(huán)境 的承載能力。用于將0HTL加入到區(qū)域中的方法部分取決于添加的0HTL的性質(zhì)。 相關(guān)0HTL特征包括年齡、大小、攝食活動(dòng)、募集成功、擴(kuò)散模式和進(jìn) 行的生態(tài)作用。例如，老齡和較大的0HTL較不易于捕食且由此可以加 入到廣泛的環(huán)境中。添加0HTL的直接方法包括0HTL水產(chǎn)養(yǎng)殖(例如孵 化所生長(zhǎng)的幼年群)和隨后在海洋和相鄰環(huán)境中釋放(例如河口和河) 以及將募集喪失減少到最低限度的嘗試。可以以地理和暫時(shí)分開(kāi)的方式進(jìn)行添加以便限制OHTL竟?fàn)幉⑶掖龠M(jìn)募集成功?？梢詫HTL加入 到圍起來(lái)的海域中。OHTL的間接方法包括采取限制OHTL捕捉、促進(jìn) OHTL生長(zhǎng)和除去OHTL生長(zhǎng)阻礙的措施。實(shí)例包括棲息地恢復(fù)(例如產(chǎn) 卵和交配場(chǎng)地的恢復(fù))，建立海洋儲(chǔ)量，減少污染(例如植樹(shù)和除去流 域面積中的道路以減少?gòu)搅?，改善水質(zhì)，除去水壩和堰，減少魚業(yè)壓 力，改變管理和銷售業(yè)務(wù)，使用營(yíng)養(yǎng)物豐饒海洋，否則就促進(jìn)OHTL 募集，生長(zhǎng)和耐力和減輕OHTL相關(guān)壓力?？梢酝ㄟ^(guò)促進(jìn)足可支撐性，營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)生難溶和快速沉降 PM (例如給食浮游生物OHTL提供富含硅藻類的膳食而不是非骨骼浮游 植物)來(lái)促進(jìn)OHTL相關(guān)C02隔離的優(yōu)化。提供食骨骼或軟骨物質(zhì)的OHTL 還可以增加難溶和快速沉降PM的產(chǎn)量。還可以通過(guò)提供能夠更有效從 主要產(chǎn)生者中進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移來(lái)優(yōu)化C02隔離。實(shí)例包括覓食恒溫動(dòng)物， 諸如金槍魚，它們具有維持高速和體溫所需的提高的能量需要。優(yōu)化可以包括在添加的OHTL狀態(tài)方面進(jìn)行研究(例如豐度和應(yīng)激 物)。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康和隔離效率進(jìn)行監(jiān)測(cè)考慮到了改變OHTL添加策 略并且進(jìn)一步優(yōu)化C02隔離程度。監(jiān)測(cè)可以包括與C02隔離效率相關(guān)的 生物指示劑(例如評(píng)價(jià)總體密度、大小、生物量、生物多樣性和質(zhì)量以 及生物體的廢物產(chǎn)生量)、隔離效率的環(huán)境指示(例如上部海洋湍流度、 陽(yáng)光輻射度、水溫、污染和其它應(yīng)激物的評(píng)估)和生物地球化學(xué)指示劑 (例如OHTL相關(guān)輸出、至深度的流量、至海底的流量和地質(zhì)儲(chǔ)量的評(píng) 估)?？梢酝ㄟ^(guò)針對(duì)完整的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的嘗試進(jìn)一步促進(jìn)優(yōu)化。通過(guò)OHTL進(jìn)行二氧化碳隔離的定量用于測(cè)定OHTL相關(guān)0)2隔離的方法部分取決于OHTL的類型以及 如何添加它們。例如，對(duì)與居留于湖泊、海岸和開(kāi)放的海洋環(huán)境中的 OHTL相關(guān)的C02隔離的定量可以各自考慮到不同的測(cè)定技術(shù)。向區(qū)域 直接添加OHTL能夠利用標(biāo)記追蹤OHTL發(fā)育和環(huán)境史，且由此更精確 地預(yù)測(cè)碳隔離。通過(guò)棲息地恢復(fù)間接添加OHTL可能需要更大程度的生 態(tài)系統(tǒng)規(guī)模的監(jiān)測(cè)以便測(cè)定碳隔離。由于天然系統(tǒng)的復(fù)雜性，所以0HTL相關(guān)C02隔離的直接野外測(cè)量 是困難的并且目前使用的工具在操作和理論上受到不同程度的限制。 用于直接測(cè)定C02隔離的技術(shù)包括對(duì)生物地球化學(xué)和碳酸鹽系統(tǒng)進(jìn)行 定量，諸如對(duì)空氣-海C02交換、化學(xué)轉(zhuǎn)化和至深度的流量和沉積的PM 流量進(jìn)行定量。可以使用適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)系動(dòng)態(tài)的知識(shí)評(píng)估OHTL相關(guān)0)2隔離。重要 的生態(tài)系統(tǒng)成分包括0 H T L觀測(cè)、初級(jí)生產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移效率和生物量、 至深度的流量和沉積。例如，可以看到OHTL輸出量為初級(jí)生產(chǎn)量、營(yíng) 養(yǎng)轉(zhuǎn)移效率和OHTL生物量的函數(shù)。方法的選擇取決于種類生物學(xué)和生 態(tài)作用、所需的時(shí)間比例和使用的區(qū)域。OHTL相關(guān)C02隔離的定量可以包括在野外和或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境下進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)。定量可以進(jìn)一步包括將基于野外和實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果并入不同復(fù)雜 性的模型和數(shù)值模擬。野外實(shí)驗(yàn)可以包括對(duì)OHTL相關(guān)群體動(dòng)態(tài)、初級(jí)生產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移 和輸出量、至深度的流量和顆粒物至海底的流量的定量?；谝巴獾?試驗(yàn)可以包括或不包括圍繞物(例如籠和中型實(shí)驗(yàn)生態(tài)系)?？梢允褂?大量方法對(duì)OHTL生物量進(jìn)行定量，包括轉(zhuǎn)換機(jī)制、聲納、錄象、拖網(wǎng)、 鉤和通過(guò)空氣定位。還可以使用漁業(yè)貯存和募集評(píng)估方法對(duì)OHTL生物 量進(jìn)行定量。這類方法包括直接調(diào)查漁業(yè)活動(dòng)(例如搜尋時(shí)間、設(shè)網(wǎng)的 數(shù)量、漁業(yè)活動(dòng)頻率、拋投物的數(shù)量、操作的數(shù)量)、獨(dú)立的調(diào)查(例 如電話調(diào)查、線路入口點(diǎn)的攔截、瞬時(shí)巡回的船計(jì)數(shù)、所在地的入口 計(jì)數(shù)、航海日志數(shù)據(jù)、來(lái)自商業(yè)和娛樂(lè)漁業(yè)的數(shù)據(jù))、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和生 態(tài)和漁業(yè)模擬?？梢允褂么罅糠椒ù_定釋放的OHTL源，包括標(biāo)記、安 裝無(wú)線電發(fā)報(bào)機(jī)、讀標(biāo)、耳砂形態(tài)、地球化學(xué)(例如耳砂痕量元素、穩(wěn) 定的同位素和其它化學(xué)示蹤物)以及天然和標(biāo)記的遺傳或分子分析(例 如mt腿分析)。還可以將野外實(shí)驗(yàn)用于確定OHTL衍生的顆粒物和表層水、海洋中 層水、深水、海底沉積物的生物、化學(xué)和物理狀態(tài)和與OHTL衍生的顆 粒物相關(guān)的微環(huán)境之間的相互作用。用于測(cè)定初級(jí)生產(chǎn)量的方法包括不同技術(shù)的放射性碳測(cè)定年代 法，確定在光合作用過(guò)程中釋放的氧量，確定存在的功能性葉綠素的 量和量熱法。還使用海水的光學(xué)特性，通過(guò)不同的焚光方法確定初級(jí) 生產(chǎn)量，包括可潛入水中的原位熒光計(jì)和遙感?？梢允褂脦?kù)耳特計(jì)數(shù) 器測(cè)定細(xì)胞和顆粒數(shù)和大小。利用藻類和細(xì)菌的暗碳固定也可能需要 定量。用于確定碳從表層水中輸出量的方法包括2"Th法，質(zhì)量平衡和新生產(chǎn)量的估計(jì)。主要使用系泊的，漂浮的和中立有浮力的沉積阱表征 至深度的流量。額外的方法包括大體積過(guò)濾，豐度透射計(jì)，圖象分析(例如攝影和激光)，放射產(chǎn)生的技術(shù)(例如使用2"Th缺乏的釷模型化和測(cè) 定的流量；使用C/234Th比的顆粒有機(jī)碳流量的"Th衍生的估計(jì)值； 鉛和鈀的放射產(chǎn)生的同位素)，氧和其它元素的質(zhì)量平衡和與沉積累積 率比較。異養(yǎng)生物活動(dòng)也影響至深度的流量的估計(jì)值并且可能需要定 量。到達(dá)脫離再礦化和早期成巖的海底的流量實(shí)際上會(huì)得到永久性隔 離。用于對(duì)早期成巖過(guò)程中的分解和轉(zhuǎn)化率進(jìn)行定量的直接方法包括 測(cè)定電子受體的消耗或還原產(chǎn)物形成(在可應(yīng)用處的孔隙水和底層水 中(例如氧耗量、反硝化、鐵還原、硫酸鹽還原、甲烷產(chǎn)生、氫產(chǎn)生)、 再礦化產(chǎn)物產(chǎn)生(例如銨產(chǎn)生)和有機(jī)物再礦化(例如乙酸鹽氧化、短鏈 有機(jī)酸氧化或發(fā)酵、通過(guò)表面還原的乙酸鹽氧化、氨基酸氧化、細(xì)菌 的葡萄糖攝取、曱烷氧化、藻腐屑的再礦化、細(xì)菌聚合物、P0M的再 礦化)。間接方法包括電子受體的消耗(例如氧耗量、硫酸鹽還原)、再 礦化產(chǎn)物產(chǎn)生(例如總二氧化碳和銨產(chǎn)生)和有機(jī)物的分解(例如總體 有機(jī)物分解、有機(jī)氮和磷再礦化、可水解氨基酸的總體分解)?？梢酝?過(guò)各種方法測(cè)定細(xì)菌豐度，包括表面熒光顯微鏡檢查、氚化胸苷滴定 法、氖化腺嘌呤法和計(jì)數(shù)分裂細(xì)胞的頻率。定量早期成巖的額外技術(shù) 包括腐殖物質(zhì)的定量和分子指示劑，諸如脂質(zhì)、脂肪酸、環(huán)三萜系化 合物和其它OM級(jí)分(例如類固醇和類何帕醇(hopanoid)化合物)、烴 類、脂質(zhì)(游離和結(jié)合的)和色素。如果合適，所用的方法可以表征可應(yīng)用處的孔隙水、底層水和沉積物。應(yīng)用的工具包括孵育芯和罐、海底流量室、同位素稀釋、放射性示蹤劑(例如"C02、 "CH,和"NIU以及 元素濃度模型。生物擾動(dòng)代表了可能重要的沉積途經(jīng)并且還可以得到 表征?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)摻入微生物和其它消耗者的顆粒物、胞外酶促活性、 再礦化溶解產(chǎn)物產(chǎn)量和顆粒物的消耗進(jìn)行定量來(lái)測(cè)定顆粒廢物再礦化 率。應(yīng)用的技術(shù)可以包括使用光，熒光和掃描以及發(fā)射電子顯微鏡檢 查，分子探針，放射產(chǎn)生和穩(wěn)定同位素表征和有機(jī)化合物(例如脂質(zhì)、 碳水化合物和蛋白質(zhì)含量)和巨量元素地球化學(xué)分析?？梢允褂镁_模 擬天然湍流所需的不同復(fù)雜性的沉降管和儀器測(cè)定沉降率。在評(píng)估再 礦化和沉降率時(shí)，必須考慮到微量湍流和粘度的影響。測(cè)定不同儲(chǔ)器、腸和組織、水柱和沉積物中0HTL衍生的PM的起 源，營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化對(duì)定量0HTL相關(guān)C02隔離而言是重要的。方法包 括分析分子生物標(biāo)記(例如糞甾醇)、巨量穩(wěn)定同位素(例如5"C和 515N)、分子水平同位素、元素比(C/N和C/P)、顯微組成鑒定、微量元 素地球化學(xué)、氨基酸N、磁共振(例如13C和31P)、腐殖物質(zhì)的分光熒 光和放射產(chǎn)生的同位素分析、蛋白質(zhì)測(cè)序和遺傳物質(zhì)提取?？梢酝ㄟ^(guò) 包括穩(wěn)定氮同位素的技術(shù)估計(jì)營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移的效率。在野外這類裝置的運(yùn)用和這類方法的實(shí)施可能需要以為表征 OHTL的活動(dòng)而特別設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行。例如，來(lái)源于覓食OHTL的沉降 顆粒物不易于用傳統(tǒng)的水柱(例如系泊的沉積阱)和沉降(例如盒芯取 樣)技術(shù)表征?？赡苄枰M(jìn)行OHTL特異性觀察(例如在捕捉覓食OHTL 的飼料和廢物產(chǎn)量的具體水團(tuán)前的測(cè)量值)。例如，實(shí)驗(yàn)可以包括跟蹤 OHTL以記錄它們的原位生物能學(xué)和生物地球化學(xué)活動(dòng)。因此，定量?jī)?yōu) 選使用在針對(duì)比OLTL更不均勻空間分布的OHTL方面設(shè)計(jì)的技術(shù)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)可以包括定量在野外不易于測(cè)定的OHTL相關(guān)C02隔離 動(dòng)態(tài)。這類參數(shù)可以包括OHTL相關(guān)生物能學(xué)和生理動(dòng)力學(xué)(例如伺喂 效率和比例、代謝速率、生長(zhǎng)、再生以及固體和液體廢物產(chǎn)量)和廢物 (例如糞粒和溶解物產(chǎn)生)的表征。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)可以用于測(cè)定涉及OHTL特異性代謝需求、攝入質(zhì)量、攝入數(shù)量、排泄質(zhì)量、排泄數(shù)量和固體 和溶解物的排泄質(zhì)量和固體和溶解物的排泄數(shù)量的參數(shù)。0HTL相關(guān)0)2隔離的定量可以包括基于野外和實(shí)驗(yàn)室的觀察結(jié)果 合成為不同復(fù)雜性的數(shù)值模擬。數(shù)值模擬可以包括經(jīng)驗(yàn)算法，靈敏度 分析，基于物理學(xué)的模型化，生物能學(xué)模型化和生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境相互 作用模型化。模型可以并入環(huán)境數(shù)據(jù)，諸如陽(yáng)光輻射度、湍流度、混 合、涌流、水深、水溫、密度、生物群落組成(例如生產(chǎn)者和食腐質(zhì)者) 和溶解營(yíng)養(yǎng)物的濃度以及有生命的和腐質(zhì)的顆粒物。例如，通過(guò)直接 添加OTHL衍生的C02隔離可以通過(guò)將OHTL生態(tài)系統(tǒng)(例如群落存活和 再生成功)、生物能學(xué)(例如生長(zhǎng)、身體大小和飼喂速率和組成)、生物 地球化學(xué)(例如顆粒廢物質(zhì)量和數(shù)量)、物理學(xué)(例如湍流度和粘度對(duì)顆 粒沉降速率和再礦化利用率的影響)和環(huán)境(例如水深、湍流度和溫度) 動(dòng)態(tài)的估計(jì)值合并入數(shù)值模擬進(jìn)行定量，所述的數(shù)值模擬將個(gè)體OHTL 與其C02隔離特征容量建立相關(guān)性(例如野外和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移 效率和相關(guān)顆粒廢物沉降和再礦化速率)。類似地，因通過(guò)棲息地恢復(fù) 進(jìn)行OHTL添加的間接方法導(dǎo)致的C02隔離可能需要更多地考慮到環(huán)境 條件和生態(tài)系統(tǒng)的相互作用 優(yōu)選數(shù)值模擬基于各初級(jí)生產(chǎn)者的大小、 表層水的粘度、表層水的湍流度和表層水內(nèi)的小顆粒滯留中的至少一 種。增加的二氧化碳隔離的報(bào)告可以按照許多方式進(jìn)行報(bào)告。將報(bào)告打印在紙上或另一種基材上 或作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)貯存在磁盤數(shù)據(jù)或光學(xué)數(shù)據(jù)上。該報(bào)告可以表征隔離 的C02量，所用的具體技術(shù)以及水柱和海底條件。該報(bào)告可以包括隔 離的C02量的信譽(yù)。OHTL介導(dǎo)的二氧化碳隔離的理論基礎(chǔ)盡管本發(fā)明并不限于特定的理論，但是下文描述了本發(fā)明可能的 理論基礎(chǔ)?？梢愿鶕?jù)飼喂相關(guān)性將海洋生物體分類入營(yíng)養(yǎng)水平。例如，浮游植物為主要生產(chǎn)者并且構(gòu)成了營(yíng)養(yǎng)水平一 (TL1);以浮游植物為食 的浮游動(dòng)物構(gòu)成了營(yíng)養(yǎng)水平二 (TL2);以浮游動(dòng)物為食的魚構(gòu)成了營(yíng)養(yǎng) 水平三(TL3)等。較高營(yíng)養(yǎng)水平的生物體(OHTL)為那些高于一的營(yíng)養(yǎng)水 平的生物，諸如食浮游生物魚、肉食性魚和海洋哺乳動(dòng)物。預(yù)先認(rèn)為 浮游植物為生物泵中最決定性的部分，因?yàn)樗鼈儤?gòu)成了海洋表面上生 物量的最大部分。然而，本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，盡管OHTL對(duì)海洋表面上 生物量的貢獻(xiàn)相對(duì)較小，但是它們構(gòu)成了生物泵的高效和重要部分。 測(cè)定OHTL衍生的PM在碳隔離中的作用的第 一個(gè)步驟在于研發(fā)PM再礦 化的新分類方案。海洋PM由顆粒的連續(xù)體組成，它們各自具有獨(dú)特的 特征，包括大小、沉降率和再礦化利用率。可以將影響沉降PM再礦化 的屬性和過(guò)程分類為對(duì)顆粒而言本地的或外來(lái)的。將本地的特性定義 為那些顆粒在沉降時(shí)攜帶它的特性。顆粒的本土特性包括沉降率、物 理緊密度或密度、顆粒組成(例如二氧化硅、碳酸鹽和有機(jī)成分貢獻(xiàn))、 物理防護(hù)層(例如硅藻骨骼材料和糞便物周圍的黏液)和不穩(wěn)定性(例 如難溶性和不穩(wěn)定性有機(jī)化合物)。這些特性影響顆粒腐解的不同過(guò) 程，諸如物理崩解、化學(xué)腐敗(例如酶促分解)和微生物消耗。相反， 將外來(lái)的腐解過(guò)程定義為那些涉及在發(fā)生沉降時(shí)發(fā)現(xiàn)顆粒的環(huán)境力的 過(guò)程。這些力包括水的物理動(dòng)態(tài)(例如作為溫度函數(shù)的酶促腐解作用)、 水化學(xué)(例如作為溫度和壓力函數(shù)的碳酸鹽分解)和異養(yǎng)生物體的消耗 速率。本地的或外來(lái)的過(guò)程彼此在連續(xù)階段起作用以便有利于再礦化 (例如新鮮的PM產(chǎn)生，寄居有微生物，由浮游動(dòng)物消耗和排泄，再寄 居微生物等)。為了測(cè)定本地的或外來(lái)的屬性和過(guò)程在PM再礦化中的作用，通過(guò) 下列等式模擬沉降PM的質(zhì)量Fz(t) = Fz(t-l) 一 D本地的 一 D外來(lái)的 (等式1)其中t =從顆粒輸出低于表層水起的持續(xù)時(shí)間(天數(shù))；Fz(t)=當(dāng)前時(shí)間步驟(t)過(guò)程中碳向深度z(t)的流量(質(zhì)量/面積/天)；Fz(t—d -在先時(shí)間步驟(t-l)過(guò)程中碳向深度z(t-l)的流量(質(zhì)量/面積/天)；D本地的=因時(shí)間步驟(t-l)與(t)之間的時(shí)段過(guò)程中的本土腐解過(guò) 程(質(zhì)量/質(zhì)量)導(dǎo)致的顆粒碳喪失；D外來(lái)的=因時(shí)間步驟(t-l)與(t)之間的時(shí)段過(guò)程中的外來(lái)腐解過(guò) 程(質(zhì)量/質(zhì)量)導(dǎo)致的顆粒碳喪失。因?yàn)槌两礟M的年代和深度增加，所以沉降PM的質(zhì)量就沉降顆粒 而言以等于本土和外來(lái)的腐解過(guò)程的總和的速率下降。在構(gòu)成等式1 的參數(shù)中，D處來(lái)的為受到觀察結(jié)果的充分約束程度最小。重排等式l允 許使用沉降PM的平均速率、Fz和D本,的觀察評(píng)估值測(cè)定D外來(lái)的D外來(lái)的=Fz(t-i) 一Fz(u —D本地的(*《2)來(lái)自文獻(xiàn)中的海洋PM的平均沉降速率的通常引述的值為150 m d—1。該值用于測(cè)定每一時(shí)間步驟之間的深度差異(z(t-l) - z(t))。 已經(jīng)使用沉積阱測(cè)定了沉降PM的至深度的流量(Fz)。沉積阱為以與雨 量計(jì)類似的方式操作，從而在顆粒沉降時(shí)收集到它們的圓錐形結(jié)構(gòu)。 沉積阱測(cè)量了從已知深度，位置和期限采集到的沉降PM的質(zhì)量。從沉 積阱實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果一般報(bào)告了整批物質(zhì)(例如總碳)的觀察結(jié)果且 由此反映出完整的生物泵。流量與深度之比隨水深的增加而下降并且 在海洋區(qū)域之間改變。對(duì)用于該模型中的碳至深度的流量(Fz)的觀察 結(jié)果由Lutz (Lutz， M.. J.等，2002， Regional variability in the vertical flux of particulate organic carbon in the ocean. Global Biogeochemical Cycles 16(3)， 1037)和Suess(Suess等，1980， Particulate organic carbon flux in the oceans - surface productivity and oxygen utilization, Nature, 288， 260-263)提 供。本土再礦化速率(D本地J反映出不穩(wěn)定物質(zhì)與難溶性成分相比成比 例喪失。4% m d_1的值用于與來(lái)自文獻(xiàn)中的速率近似。使用上述獲得 的值的模型結(jié)果表明D外來(lái)的可以由下列指數(shù)式衰減等式描述D外來(lái)的=a *指數(shù)(-b * t)(等式3)其中a=0. 505且b=0. 000133。參數(shù)a和b表征了沉降PM的平均 批量碳的D外來(lái)的。D外來(lái)的隨著水深和從顆粒輸出起的時(shí)間增加呈指數(shù)下降與水深增加時(shí)異養(yǎng)活性降低一致。這種模型表明D外來(lái)的在沉降顆粒 腐解中占優(yōu)勢(shì)，其數(shù)量為500 - 1500 m之間深度的D本地的的4 - 6倍。 因?yàn)镈外來(lái)的明顯大于D本地的，所以有利于PM快速轉(zhuǎn)移至深部海洋和沉 積物的過(guò)程由此可以顯著降低PM在上部水柱中再礦化的可能性。生物泵隔離深海和沉積物中碳的能力受初級(jí)生產(chǎn)量，OHTL接受的 初級(jí)生產(chǎn)級(jí)分(即營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移效率)和由每一營(yíng)養(yǎng)水平產(chǎn)生的PM的沉降 和再礦化速率影響。營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移效率取決于食物質(zhì)量、消耗者的生理學(xué) (例如活動(dòng))和與食物相比消耗者的豐度。不穩(wěn)定食物更易于消耗和同 化。因?yàn)楦∮沃参锵鄬?duì)不穩(wěn)定，所以它們與有效營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移相關(guān)。因此， 據(jù)估計(jì)前兩種營(yíng)養(yǎng)水平之間的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移為60%-99。/。(Chapin， F. S.等， 2002， Principles of terrestrial ecosystem ecology. Springer-Verlag)。此外，消耗和同化效率取決于浮游植物種類的組成。大于二 的營(yíng)養(yǎng)水平之間的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移一般在10%-25%的范圍。這一范圍反映出 不同生產(chǎn)能力的海洋區(qū)域與它們所支撐的生態(tài)系統(tǒng)之間的可變性。此 外，某些OHTL的生理學(xué)要求表明營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移增強(qiáng)(例如維持覓食恒溫動(dòng) 物，諸如金槍魚的高速和體溫所需的能量需求提高)。使用營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移值 的估計(jì)值與等式一、二和三，上述模型用于模擬來(lái)源于營(yíng)養(yǎng)水平二、 三和四的生物泵的PM的流量與深度相比的平均效率(圖1)。導(dǎo)出了至 深度的流量的估計(jì)值，推定了初級(jí)生產(chǎn)量為1000 mg C m2 d—\該估 計(jì)值使用了營(yíng)養(yǎng)水平一與二之間75%和較高營(yíng)養(yǎng)水平之間18%的營(yíng)養(yǎng) 轉(zhuǎn)移效率。使用沉積阱觀察結(jié)果(如上所示；分別為150md—'和4"/。(T1) 估計(jì)營(yíng)養(yǎng)水平一(即植物腐殖質(zhì))的沉降和本地再礦化速率。因?yàn)槌练e阱觀察可以包括來(lái)源于其它營(yíng)養(yǎng)水平的物質(zhì)，所以將其推定為最大估 計(jì)值。沉積阱觀察更可能是較低營(yíng)養(yǎng)水平的代表，其地理分布更均勻。 在營(yíng)養(yǎng)水平增加時(shí)，據(jù)估計(jì)沉降速率增加2 1/4/營(yíng)養(yǎng)水平倍并且據(jù)估 計(jì)本地再礦化率減少0. 5%d—7營(yíng)養(yǎng)水平。如上所述估計(jì)外來(lái)的再礦化 (等式3)。在圖1中，實(shí)線210和220分別表示來(lái)自全球不同區(qū)域的至深度 的流量觀察結(jié)果的最小值和最大值(Lutz等，2002)。實(shí)線230表示至深度P0C流量的觀察結(jié)果的總體平均估計(jì)值(Suess等，1980)。星號(hào) 240代表用于測(cè)定外來(lái)腐解速率的上述至深度的流量模型的結(jié)果(等 式l， 2和3)。虛線和點(diǎn)線250， 260和270分別表示來(lái)源于第二，第 三和第四營(yíng)養(yǎng)水平的至深度的平均POC流量估計(jì)值。這種模擬表示在營(yíng)養(yǎng)水平增加時(shí)，來(lái)自每一營(yíng)養(yǎng)水平的輸出量下 降并且至深度的流過(guò)效率增加。圖1表示達(dá)到來(lái)源于營(yíng)養(yǎng)水平二(250) 的深度的流量接近區(qū)域估計(jì)值的最大值(2 2 0),并且達(dá)到來(lái)源于營(yíng)養(yǎng)水 平三(260)的深度的流量接近沉積阱觀察結(jié)果的平均值(230)。達(dá)到生 物泵的OHTL相關(guān)部分的深部海洋(在3000 m)深度的流量，即營(yíng)養(yǎng)水 平二、三和四的總和為從表層水輸出的40%(即在150 m的流量)和8% 的初級(jí)生產(chǎn)量。如果營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移更有效，如在海岸和上升流區(qū)域中(即營(yíng) 養(yǎng)水平一與二之間的90%和較高營(yíng)養(yǎng)水平之間的25%),那么達(dá)到來(lái)源 于泵的該部分的深海的流量效率達(dá)到輸出量的50%和初級(jí)生產(chǎn)量的 10%。流至OHTL衍生的顆粒物的深度的流量效率的理論最高限度為 100%的輸出量，這一結(jié)果可以在PM在1天中沉降的距離接近水深時(shí)出 現(xiàn)。上述模擬提示在較高營(yíng)養(yǎng)水平下，至深度(隨著沉降速率增加和再 礦化速率下降)的流量和埋藏(隨著再礦化速率下降)更有效。這一結(jié)果 因許多原因而是正確的。如果顆粒過(guò)小，那么它們不可能脫離混懸。 沉降顆粒越大，則其下降得越為快速。OHTL產(chǎn)生大尸體，在海洋中的 最大顆粒中，它們快速沉降至海底。OHTL還產(chǎn)生大的快速沉降的糞便 物(顆粒)。因此，OHTL衍生的顆粒的沉降速率一般高于較低營(yíng)養(yǎng)水平 的那些顆粒的沉降速率。OHTL衍生的PM快速通過(guò)水柱可以顯著降低 其上部海洋(約〈1.5 km)內(nèi)異養(yǎng)生物消耗利用率和再礦化并且增加了 它在再礦化發(fā)生前達(dá)到深海(約>1. 5 km)和沉積物的可能性。另一種可以提供更有效至OHTL衍生的PM的深度的流量和埋藏的 因素在于OHTL衍生的PM比其它沉降PM的難溶性。這可能是各種原因 所致。OHTL產(chǎn)生致密的抵抗物理崩解和化學(xué)和生物腐解的糞粒。這些 糞粒上可能覆蓋有黏液，從而進(jìn)一步抑制了腐解，并且可以成形以便促進(jìn)下降。此外，腸通道顯著減少了浮游植物衍生的腐屑的量，因?yàn)楦环€(wěn)定物質(zhì)被吸收；攝入的量遠(yuǎn)低于排泄的量。類似地，廢物的不穩(wěn)定性可以在營(yíng)養(yǎng)水平增加時(shí)下降。因?yàn)樵陲?喂過(guò)程中，優(yōu)先除去食物的不穩(wěn)定成分，OHTL產(chǎn)生具有低于其食物來(lái) 源(例如異養(yǎng)生物糞粒與植物腐殖質(zhì))的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的廢物PM。例如，以 植物腐殖質(zhì)為食的異養(yǎng)生物(例如浮游動(dòng)物和食浮游生物者)產(chǎn)生比以 浮游動(dòng)物為食的浮游動(dòng)物和肉食動(dòng)物更不穩(wěn)定的廢物。0HTL還產(chǎn)生了 在死亡時(shí)抗腐解的難溶性細(xì)胞和身體成分(例如骨和魚鱗)。消耗者的 生理學(xué)需求也可以影響排泄的PM的不穩(wěn)定性(例如因高生物體能量需 求所致)。如上所述，模擬提示生物泵的OHTL衍生的部分產(chǎn)生更易于埋藏的 顆粒物。因此，可以將這部分的生物泵加入到陸界的長(zhǎng)期碳循環(huán)中。 如上所述，再礦化速率一般隨營(yíng)養(yǎng)水平的增加而下降。因此，0HTL產(chǎn) 生的PM被海底生物再礦化的可能性較低。因?yàn)榇蟛糠衷俚V化發(fā)生在海 洋沉積物的上部10 cm內(nèi)，所以隨著沉降速率的增加，腐解作用的利 用率下降。因此，上述與OHTL相關(guān)的高沉降速率促進(jìn)了富含有機(jī)碳的 沉積物埋藏。此外，如果OHTL衍生的有機(jī)物足夠快速地累積，那么海底氧濃度開(kāi)始達(dá)到進(jìn)一步限制海底異養(yǎng)生物活動(dòng)的水平。此外，當(dāng)水 深增加時(shí)，0HTL與非0HTL衍生的PM之比增加。因此，0HTL衍生的 PM的比例量就沉降在海底的PM而言高于從表層水輸出的PM 。因此， 0HTL衍生的PM更可能被保存在沉積物中。如上所述，與其它沉降在 海底的PM(例如植物腐殖質(zhì))相比，0HTL衍生的PM更難溶。因?yàn)?HTL 衍生的PM對(duì)海底消耗者而言的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低，所以它更可能被保存在 沉積物中。因此，通過(guò)許多方式，受OHTL影響的生物泵的部分代表了 導(dǎo)致在深海和沉積物中更有效地碳隔離的部分。使用如上所示的等式1進(jìn)行的模擬導(dǎo)致理解了本文定義為營(yíng)養(yǎng)泵 的OHTL相關(guān)的海洋的源于生物的碳循環(huán)的高效成分(附圖2)。營(yíng)養(yǎng)泵 描述了 OHTL如何產(chǎn)生相對(duì)難溶性的源于生物的顆粒物，它們快速沉降 并且避免了淺水再礦化，因此，貢獻(xiàn)了長(zhǎng)期海洋碳儲(chǔ)量和在陸界中的埋藏。在圖2中，圓圏110代表營(yíng)養(yǎng)水平l(TLl),圓圏120代表營(yíng)養(yǎng) 水平2(TL2)且圓圏130代表營(yíng)養(yǎng)水平3(TL3)。圓圏代表每一營(yíng)養(yǎng)水平 內(nèi)的生產(chǎn)力和再循環(huán)。箭頭140表示由大氣144與海洋146之間的分 壓梯度驅(qū)動(dòng)通過(guò)大氣-海洋界面142的C02流量。箭頭150表示碳流， 因?yàn)樗骨叭N營(yíng)養(yǎng)水平上升。箭頭160, 162和164表示分別從表層 水166通過(guò)輸出深度基底(即流量形成過(guò)程中透光層和混合層深度的 最大值)169到達(dá)深海168的來(lái)自營(yíng)養(yǎng)水平一、二和三的碳輸出量。箭 頭170,172和174表示分別從營(yíng)養(yǎng)水平一、二和三至深度的顆粒碳流。 箭頭180， 182和184表示在分別來(lái)源于營(yíng)養(yǎng)水平一、二和三的顆粒碳 深度處的再生。箭頭190表示到達(dá)海底192的碳流。箭頭194表示在 沉積物196中埋藏的碳(即未由海底和早期成巖過(guò)程再礦化的碳)。箭 頭200表示到達(dá)表層水再生營(yíng)養(yǎng)物的移流恢復(fù)。營(yíng)養(yǎng)泵表示通過(guò)較高 營(yíng)養(yǎng)水平循環(huán)的碳比通過(guò)較低營(yíng)養(yǎng)水平循環(huán)的碳更可能被長(zhǎng)期隔離。這種差異是因?yàn)镺HTL相關(guān)顆粒碳(例如糞便物質(zhì))一般比OLTL相關(guān)碳 更難溶且沉降得更快速。OHTL相關(guān)碳由此在更深的水深度被再礦化并 且更易于摻入沉積物而在地質(zhì)上^皮貯存。本發(fā)明所述的用于碳隔離的方法并不限于海洋。本發(fā)明同樣應(yīng)用 于所有水棲OHTL (例如淡水和半咸水)以及海洋OHTL。本發(fā)明所述的方法會(huì)促進(jìn)某些污染物質(zhì)、化學(xué)化合物和元素以及 碳的隔離。例如，生物富集產(chǎn)生某些元素和化學(xué)物質(zhì)(例如重金屬、PCB 和DDT)以便集中在OHTL組織中。本發(fā)明會(huì)促進(jìn)這些污染物質(zhì)作為OHTL 產(chǎn)生的顆粒廢物或作為沉降尸體從表層水中除去。本發(fā)明所述的方法還可以強(qiáng)化初級(jí)生產(chǎn)量。OHTL快速和有效地使 營(yíng)養(yǎng)物再循環(huán)。OHTL產(chǎn)生的廢液比由其它分解者(例如細(xì)菌)產(chǎn)生的廢 液更易于被某些初級(jí)生產(chǎn)者利用。此外，OHTL恢復(fù)至它們?cè)跉v史上曾 經(jīng)被除去的環(huán)境中可以有助于生態(tài)系統(tǒng)更自然和健康地執(zhí)行。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，可以進(jìn)行各種改變，替代和變更或在 不脫離本發(fā)明原理的情況下以其它方式實(shí)施。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng) 由如下權(quán)利要求及其法定等效方案來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.隔離水性環(huán)境中的二氧化碳的方法，包括a)評(píng)估所述水性環(huán)境中的區(qū)域，以便確定所述區(qū)域是否能夠支持添加OHTL；b)將OHTL添加到所述的區(qū)域中以便產(chǎn)生顆粒物，其中所述顆粒物的產(chǎn)生足以增加的二氧化碳隔離高于目前在所述區(qū)域中二氧化碳隔離水平；和c)對(duì)所述區(qū)域中的二氧化碳隔離的所述增加進(jìn)行定量。
2. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的OHTL添加產(chǎn)生了以明 顯高于由生物碳泵中的其它成分產(chǎn)生的顆粒物的速率沉降的顆粒物。
3. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的OHTL添加產(chǎn)生了明顯 比由生物碳泵中的其它成分產(chǎn)生的顆粒物更難溶的顆粒物。
4. 如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括報(bào)告所述定量的增加。
5. 如權(quán)利要求4中所述的方法，其中所述的報(bào)告進(jìn)一步包括報(bào)告 用于二氧化碳隔離的技術(shù)，水柱條件，表面條件或海床條件。
6. 如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述的0HTL提供膳 食，它有助于所述的OHTL產(chǎn)生快速沉降和難溶的顆粒物。
7. 如權(quán)利要求6中所述的方法，其中所述的膳食富含促進(jìn)難溶顆 粒廢物產(chǎn)生的成分。
8. 如權(quán)利要求6中所述的方法，其中所述的成分包含硅藻類、軟骨物質(zhì)或骨骼物質(zhì)。
9. 如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括確定所述區(qū)域的適當(dāng) 地理范圍。
10. 如權(quán)利要求9中所述的方法，其中所述的確定基于所述添加的 OHTL的擴(kuò)散模式，環(huán)境因素，物理因素，生物因素和化學(xué)因素中的至少 一種。
11. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的評(píng)估包括確定所述的 區(qū)域是否在所述的0HTL的物理，化學(xué)和生物容許限內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的評(píng)估包括確定與二氧 化碳隔離相關(guān)的參數(shù)值，其中所述的參數(shù)包括水深、海底地形、生物動(dòng) 態(tài)、化學(xué)動(dòng)態(tài)、溫度、海底溶解氧、水文地理狀況和物理海洋動(dòng)態(tài)中的 至少一種。
13. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的添加包括將0htl直 接添加到所述的區(qū)域和誘導(dǎo)0htl遷移至所述區(qū)域或在所述區(qū)域中繁殖 中的至少一種。
14. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的ohtl為魚、海洋哺 乳動(dòng)物或海洋爬行動(dòng)物。
15. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的0htl為食肉的。
16. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中優(yōu)化添加量，以便維持環(huán)境 中的承載能力。
17. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的定量包括直接野外測(cè) 量、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、野外實(shí)驗(yàn)、基于生態(tài)系動(dòng)態(tài)的評(píng)估和數(shù)值模擬作圖中 的至少一種。
18. 如權(quán)利要求17中所述的方法，其中所述的數(shù)值模擬基于各初 級(jí)生產(chǎn)者的大小、表層水的粘度、表層水的湍流度和表層水內(nèi)的小顆粒 滯留中的至少一種。
19. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的定量包括如下步驟中 的至少一種定量與ohtl相關(guān)的群體動(dòng)態(tài)；測(cè)量顆粒物的輸出量；定 量顆粒物到達(dá)深度的流量和到達(dá)海底的流量；測(cè)量初級(jí)生產(chǎn)量；確定來(lái)自表層水的碳的輸出；定量早期成巖作用；表征生物擾動(dòng)；確定ohtl衍生的顆粒物的起源和生物地球化學(xué)變換；和對(duì)與ohtl相關(guān)的二氧化碳隔離動(dòng)態(tài)進(jìn)行定量。
20. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的定量包括測(cè)定0htl 特異性生理和生物起源相關(guān)性，其中所述的確定包括確定描述0htl特 異性代謝需求、攝入質(zhì)量、攝入數(shù)量、排泄質(zhì)量、排泄數(shù)量以及固體和 溶解物的排泄質(zhì)量和固體和溶解物的排泄數(shù)量的參數(shù)中的至少一種。
21. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的定量包括確定0htl衍生的顆粒物與如下的生物、化學(xué)和物理狀態(tài)中的至少一種之間的相互作用a)表層水；b)海洋中層水；c)深層水；d)海底沉淀物；和 e)與所述的OHTL衍生的顆粒物相關(guān)的微環(huán)境。
22. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述的定量包括考慮到OHTL 的空間分布比0LTL的空間分布更不均勻而設(shè)計(jì)的技術(shù)。
23. 如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括在所述的添加后對(duì) OHTL生物量進(jìn)行定量。
24. 如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括采取措施以便在所述 的區(qū)域供養(yǎng)所述的OHTL，其中所述的措施包括限制OHTL捕獲，促進(jìn)OHTL 生長(zhǎng)或除去對(duì)OHTL生長(zhǎng)的阻礙。
25. 如權(quán)利要求l中所述的方法，其中所述的添加以地理和時(shí)間的 分布的方式進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供了隔離水性環(huán)境中的二氧化碳的方法。在第一步中，評(píng)估區(qū)域以便確定該區(qū)域是否能夠支持添加較高營(yíng)養(yǎng)水平的生物體(OHTL)。接下來(lái)，將OHTL添加到該區(qū)域中以便產(chǎn)生足夠快速沉降和難溶顆粒物(PM)，從而隔離高于在添加OHTL前存在的二氧化碳隔離水平的二氧化碳。優(yōu)選由OHTL產(chǎn)生的PM以明顯高于由生物碳泵中的其它成分產(chǎn)生的PM的速率沉降和/或以明顯低于由生物碳泵中的其它成分產(chǎn)生的PM的速率發(fā)生生物降解。最終，對(duì)這種二氧化碳隔離水平的增加進(jìn)行定量。本發(fā)明的方法還可以包括報(bào)告二氧化碳隔離水平定量增加的步驟。
文檔編號(hào)A01G15/00GK101272984SQ200680033715
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者邁克爾·J·盧茨 申請(qǐng)人:邁克爾·J·盧茨