综述：利用增强岩石风化实现碳中和：中国的潜力与挑战

《Earth-Science Reviews》：Harnessing enhanced rock weathering for carbon neutrality: potential and challenges in China

　　本文系统评述了增强岩石风化（ERW）技术在中国实现碳中和目标中的应用前景。通过生命周期评估（LCA）框架，重点分析了玄武岩粉末在不同土壤条件（温度、pH、粒径）下的碳封存潜力与能耗成本平衡。研究表明，中国广袤的酸性土壤农田与丰富玄武岩资源为ERW规模化部署提供独特优势，但需解决重金属释放、长期风化速率不确定性等挑战。该研究为发展中国家CDR（二氧化碳移除）技术路径提供了关键数据支撑。

　　

增强岩石风化技术原理与全球背景

全球气候变暖问题日益严峻，亟需有效策略控制大气CO₂浓度。增强岩石风化（ERW）作为一种新兴的碳移除（CDR）技术，通过将富含钙镁的硅酸盐岩石（如玄武岩）粉碎后施加于土壤表层，加速其与大气CO₂和水的反应过程，形成溶解性无机碳（DIC）并最终输送至海洋实现长期碳封存。该技术本质上是模拟并加速自然岩石风化这一地球化学过程，但其规模化应用涉及采矿、破碎、运输及施用等全生命周期环节。

中国实施ERW的独特优势与潜力评估

中国作为全球最大碳排放国，其"2030年前碳达峰、2060年前碳中和"目标对碳移除技术提出迫切需求。中国大陆玄武岩储量约占陆地面积5%，兼具多样化的气候条件与广袤农田生态系统，为ERW部署创造了理想环境。研究采用改进的缩核模型量化不同粒径玄武岩的风化速率：粒径1μm的颗粒10年内溶解度达65%，而1mm颗粒需数千年。高温与酸性土壤条件可显著提升溶解速率，预示热带、亚热带酸性农田区域更具实施潜力。模型预测显示，全国范围内施用p₈₀=100μm玄武岩粉末，至2100年可封存0.2Gt CO₂；若采用更细颗粒（p₈₀=10μm），2060年即可实现0.5Gt封存量。

技术瓶颈与环境权衡

尽管潜力巨大，ERW实践仍面临多重挑战：首先，精细研磨虽提升反应效率，但能耗与碳排放随之激增，需通过优化破碎工艺与清洁能源使用实现净碳效益；其次，玄武岩中重金属元素（如镍、铬）的释放可能引发土壤污染风险，要求开展区域性地球化学评估与安全阈值研究；此外，长期风化速率受降水模式、微生物活动等动态因素影响，现有模型仍需野外实证数据验证。生命周期评估（LCA）表明，运输距离、土地利用方式等变量显著影响技术净效能，需建立多指标协同优化方案。

结论与展望

增强岩石风化技术在中国实现碳中和路径中具有独特价值，其规模化应用需重点突破三方面瓶颈：一是建立基于区域特征的动态风化速率预测模型，二是研发低能耗智能研磨与精准施用装备体系，三是构建覆盖全生命周期的环境风险监测网络。未来研究应加强多学科交叉融合，通过野外试验验证实验室模型，并探索ERW与农业增产、土壤改良的协同效应，最终形成兼具气候效益与经济可行性的中国方案。