实现碳中和既需要大幅削减温室气体排放，也需要通过碳移除抵消难以避免的剩余排放。增强岩石风化(ERW)是一种备受关注的新兴碳移除技术：将玄武岩等硅酸盐岩石磨细后施用于农田，利用矿物风化反应将CO2转化为溶解态碳酸氢盐或固态碳酸盐，实现长期储存。该技术可与现有农业生产协同开展，并可能带来土壤酸化改善等协同效益。
然而，岩石施用后并不会立即完成碳移除，其风化过程受到土壤酸碱度、温度和岩石粉末粒径等因素影响。同时，采矿、研磨、运输和施用也会产生排放与成本。如果忽略风化所需的时间和全生命周期排放，就可能高估实际的气候效益。中国拥有广泛的农田和硅酸盐岩石资源，但增强岩石风化究竟能移除多少CO2、需要多少成本，以及应优先在哪些地区部署，仍需开展系统评估。
鉴于此，清华大学能源环境经济研究所滕飞教授课题组联合剑桥大学研究人员，构建了面向中国农田的空间显式评估框架，综合分析中国增强岩石风化的碳移除潜力、成本及优先部署区域。近日，相关研究成果以Assessing the potential and cost of enhanced rock weathering in China为题，在线发表于Nature旗下期刊Communications Earth & Environment (IF=10.4)。研究所博士生王泽雨为第一作者，滕飞教授为通讯作者，合作者包括剑桥大学David M. Reiner教授。
该研究以中国农田为对象，在0.5°×0.5°网格尺度上，根据各地土壤和气候条件模拟岩石风化过程，并结合全生命周期核算，评估碳移除潜力与成本。研究比较了不同岩石类型、粒径、地球化学固碳路径和施用频率下的结果，进一步检验了监测核证成本与风化动力学参数的影响。其中，净碳移除潜力为岩石风化固碳量扣除采矿、研磨、运输和施用等环节排放后的净值。
图 1 研究方法框架
该研究的主要发现如下：
第一，岩石类型和粒径共同决定碳移除性能，超细研磨并非最优选择。研究比较发现，相同粒径下，橄榄石较玄武岩具有更高的净移除量和更低的单位成本。颗粒越细，风化越快，但研磨能耗、排放和成本也越高。2微米颗粒虽风化充分，却因研磨负担较大而降低净移除效率。因此，粒径选择需平衡风化速度与研磨投入。
图 2 岩石类型和粒径对增强岩石风化潜力与成本的影响。a. 风化潜力构成拆解;b. 潜力-成本气泡图。
第二，中国玄武岩增强岩石风化具有可观的碳移除潜力。研究估计，若在2025年单次施用玄武岩，截至2100年可累计净移除4.4亿至7.9亿吨CO2，净移除成本为每吨127至226美元(上述范围由不同地球化学固碳路径的假设确定)。在多年施用情景下，增强岩石风化具有满足中国2060年预计年度负排放需求5%至30%的潜力。这表明，该技术具备纳入中国碳移除技术组合的技术潜力。
图 3 仅施用玄武岩情景下中国增强岩石风化的最优部署(基准情景)。a. 成本最优粒径选择空间分布图；b. 最优粒径施用面积的区域统计；c. 2025年一次性施用情景下，累计净CO2移除潜力(2025–2100 年)空间分布；d. 净碳移除潜力的区域统计；e. 全国潜力加权平均净碳移除成本的空间分布；f. 全国潜力加权平均净碳移除成本的区域统计。
第三，碳移除潜力与成本存在显著空间差异，区域部署需要有优先序。研究识别出东北、中南和华东的优先部署区域，黑龙江、河南、山东等省份具有较高的部署价值，四川也表现出较强优势。在玄武岩基准情景中，黑龙江、四川、内蒙古自治区、河南和山东合计贡献约40%的全国累计净移除潜力。不同地区的土壤条件、岩石资源分布、运输距离和能源价格共同决定了部署成本。因此，全国推广不宜采取统一方案，而应优先支持潜力较高、成本较低的区域，并结合矿源布局优化运输和供应链。
图 4 全国及省级尺度增强岩石风化成本-潜力分析。a. 中国及各区域边际减排成本曲线;b. 各省潜力-成本气泡图。
第四，环境安全和实际碳保留是规模化部署的重要约束。橄榄石具有较高的理论固碳潜力和较快的风化速度，在成本和移除量方面表现更好。然而，纳入土壤镍累积约束后，其多年施用潜力大幅下降，说明橄榄石并不等于适合长期大规模施用，玄武岩仍是重要的候选材料。与此同时，细岩粉施用带来的扬尘和职业健康风险，以及下游碳排放、次生矿物形成和土壤离子滞留等过程，都需要通过田间监测与更精细的模型加以评估。
基于研究发现，团队提出以下政策启示：第一，开展区域化试点并完善碳移除技术组合。将增强岩石风化作为抵消难减排部门剩余排放的补充选项，在优先区域开展与农业生产相结合的试点，通过长期田间数据检验模型估计，并形成适合当地条件的原料选择和施用方案。第二，建立全生命周期核算与长期监测核证体系。将采矿、研磨、运输和施用排放纳入碳效益核算，重视低碳能源和物流优化，同时建立持续监测、报告与核证机制。由于碳移除随风化逐步发生，不能在岩石施用时直接将全部长期潜力计为已实现的碳移除;监测核证和融资安排也可能影响实际项目成本。第三，将环境与健康保障纳入部署全过程。筛选低毒性原料，控制重金属累积和细粉尘暴露，结合土壤—河流地球化学模型评估下游碳保留与损失。研究提供的是全国尺度的初步空间评估，实际贡献仍取决于田间风化、水文过程和环境管理，应在验证碳效益的基础上推进应用。
相关文章信息：Wang, Z., Teng, F. & Reiner, D.M. Assessing the potential and cost of enhanced rock weathering in China. Commun Earth Environ (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-04136-0
素材：王泽雨