1972年，一位年轻的生态学家Hjalmar Thiel冒险前往太平洋的一个偏远地区，称为Clarion-lipperton区（CCZ）。那里的海底拥有世界上最大的未开发稀土元素收藏之一。CCZ的深渊软泥中约有4,000米位于海面以下，拥有数万亿个多金属结核-马铃薯大小的矿床，其中载有铜，镍，锰和其他贵重矿石。
蒂尔对这个地区感兴趣，而该地区基本上没有研究过meiofauna，即生活在小结上和结节之间的小动物。他的旅伴“准矿工”更渴望收获其财富。他说：“打了很多仗。”在另一次航行中，泰尔与潜在的矿工一起前往红海，他们渴望从该地区富含金属的泥浆中提取潜在有价值的矿石。有一次，他告诫他们说，如果他们按照计划进行，将废物沉积物倾倒在海面，可能会使像浮游生物这样的小型游泳者窒息而死。泰尔回忆起他的同伴，“淭几乎快要淹死我了。”
在后来的对抗中，曾在德国汉堡大学任教的泰尔（Thiel）质疑工业界如何计划测试海底采矿对环境的影响。他被劝告他做自己的测试。1989年，他做到了。
30年以来，Thiel和他的同事设计的测试仍然是有史以来针对商业深海采矿的潜在影响的最大规模的实验。称为DISCOL的简单试验涉及用一个称为犁耙的8米宽工具在太平洋上耙开一个大约11平方公里土地的中心。模拟采矿产生了混乱的沉积物羽流，这些沉积物下雨并淹没了大部分研究区域，使海底生物窒息。该测试表明，海底采矿的影响超出了任何人的想象，但实际上并没有从海床上提取任何岩石，而岩石本身会破坏更多的海洋生物。
已经进行了许多尝试来推进DISCOL基本方法，但是没有成功，主要是由于技术和财务困难。由于技术故障，在最后一刻取消了最近计划的采矿试验，该试验于今年4月在CCZ中测试机器人结节收割机。这项由比利时承包商全球海洋矿物资源公司计划的试验，将使科学家使用25吨重的拖拉机犁海底，从而更好地掌握海床开采的影响。
“他的确是一个重大的挫折，因为它确实是尝试甚至开始看到这些大型笨重的机器与海洋环境相互作用的唯一机会，”该机构的公海政策顾问克里斯蒂娜•吉尔德（Kristina Gjerde）说。国际自然保护联盟，马萨诸塞州剑桥。
自从近半个世纪以来急切的工业家证明从海底提取稀有金属和矿物在技术上是可行的以来，这一直是深海采矿的麻烦轨迹。公司和国家经常承诺，他们将很快开始从深处开采有价值的矿石，但是由于种种原因，商业努力未能取得成功，特别是巨大的前期成本，深海矿石的历史低价和缺乏法规，这加剧了投资者的警惕。
深海采矿支援船的设计师，新加坡SeaTech的创始人Govinder Singh Chopra说：“可用的技术意味着阻碍行业发展的财务和监管不确定性”。
现在，似乎这个新生的行业时代已经到来。对电动汽车以及存储风能和太阳能的电池的需求不断增长，推高了许多稀土金属的成本，并促进了海底采矿的商业案例。此外，业界期待已久的法规（以采矿法规的形式）将在2020年最终确定，并制定了一个程序，承包商可以通过该程序为矿区指定的“防区”申请30年许可证。在国际海床的某些部分，例如CCZ。矿工已经在探索这些索赔地区的潜在财富，但是在法规到位之前不会进行商业开采。现在对该行业的投资正在增长。
上个月，位于加拿大温哥华的一家名为DeepGreen的初创公司宣布，将筹集1.5亿美元，开始在太平洋部分地区勘探矿产资源，这标志着对该行业未来的信心日益增强。
但是，科学家和保护主义者都担心，法规的制定会鼓励该行业在没有足够的信息来说明运营商如何避免造成严重环境损害之前就开始开采。现有的稀缺数据表明，深海采矿将对海洋生物造成毁灭性且可能不可逆转的影响。
自DISCOL实验完成以来，科学家已经四次返回现场，最近一次是在2015年。该站点从未恢复。在耕种的地区（至今仍像30年前一样清晰可见），很少有海绵，软珊瑚和海葵等特色动物回来。泰尔说：“他的骚乱比我们以前想象的要强大得多，持续时间更长。”
安静的地方
深海（通常定义为200米以下的境界）是一个极端的世界。在许多地方，海床附近的温度徘徊在0摄氏度附近，几乎没有光，压力可能超过1,000巴，这相当于在大脚趾上站着几只大象。但是，生活依然繁荣。深海包含着众多生态系统，研究人员才刚刚开始对其进行研究。
矿工专注于三种环境类型，以探索潜在的收获方式。CCZ等深海平原上散布着金属结节，随着矿物质沉淀在鱼齿，骨头或其他小物体周围，结节形成了数百万年。这些地区是地球上最安静，最偏远的生态系统，每1000年细沙的下雨速度约为1厘米。在这种低能耗的环境中，有多毛蠕虫，甲壳类动物，海绵，海参，海星，海蛇，海胆和各种深海鱼类以及无数的微生物物种和微小的沉积生物。
另一种类型的矿床是覆盖海山的富含金属的地壳，其上升至深海平原上方数千米。这些涂料中填充了高价值的金属，例如钴，铂和钼。海山环境主要由珊瑚，海绵和其他滤食性动物以及金枪鱼，鲨鱼，海豚和海龟组成。
引起人们注意的第三种形式的矿床是块状硫化物，富含铜，铅，锌，金和银。这些矿石形成在过热水喷口周围，过热水喷口沿着穿过海盆的火山山脊形成。热液喷口支持诸如金黄色，毛茸茸的毛茸茸的盲人雪人小蟹（Kiwa tyleri）和鳞茎蜗牛（Chrysomallon squamiferum）之类的生物，后者通过铁壳加固其柔软的内部，是第一个深层生物由于采矿威胁而宣布濒临灭绝的海洋动物。
多年来，人们一直认为，第一个要开采的深海环境将是巴布亚新几内亚领水的热液喷口。加拿大多伦多的鹦鹉螺矿业公司（Nautilus Minerals）正在推行该项目，但财政困难和当地反对派使该合资企业脱轨，使CCZ成为深海采矿最有可能的试验台。据估计，该地区的结核中钴，锰和镍的含量比陆地上所有已知矿床的总和还多（见“ unken宝藏”）。CCZ从夏威夷一直延伸到下加利福尼亚半岛，并与连续的美国一样宽。
公司正在稳步推进CCCC矿产开采计划。在过去的十年中，国际海底管理局（ISA）由联合国创建，以促进和监管海底采矿的168个成员机构，已为各国政府赞助的勘探矿物的承包商颁发了29份勘探许可证许多深海地区的财富。在授予的许可中，有16项是针对CCZ的，这些许可覆盖了总面积的大约20％。
自从1972年泰尔（Thiel）首次访问该地区以来，科学家对其进行了更为详尽的探索。檀香山夏威夷大学的深海生物学家克雷格·史密斯（Craig Smith）花了30年的时间研究CCZ的社区，在那里他收集了海参，海胆，软珊瑚，海星，海葵，蠕虫等。他的小组收集的大约90％的动物物种是科学新手或未描述。在这些物种中，深海其他地方都找不到的稀有物种。史密斯认为，即使到现在，科学家也仅对CCZ总面积的0.01％进行了采样。
在一个英国唯一的55,000平方公里的领地面积中，史密斯和他的同事惊讶地收集了1000多种动物，他们估计这种动物不到那里生活的总数的一半。史密斯说：“这不算微生物，其中有超过100,000种不同的微生物。”他说：“我们希望有数千种CCZ特有的物种。”“在那里研究生物多样性已有几十年了，但我们仍然不知道。”有些物种的范围可能很小，因此如果将其消灭，将是全球灭绝。
数据缺口
尽管深海采矿威胁其中一些物种，但也提高了人们对海底环境生物多样性的认识。根据法律，采矿承包商必须评估其索赔地区的生活，史密斯和许多其他深海生物学家进行生态调查以帮助承包商确定这一基准。潜在的矿工可以进行测试，以了解他们的设备将如何影响他们所处的环境。
此类研究的目的是帮助采矿者和ISA减少对行业的任何潜在危害并制定环境管理计划。但是许多研究人员说，该系统在实践中效果不佳，部分原因是对基线数据的要求很弱。
数据是机密的，但本月将公开可用。这将很有说服力，因为我们第一次了解承包商数据的质量和数量。我的猜测是，许多承包商没有将我们认为是全面的基线评估汇总在一起，英国南安普敦国家海洋学中心的深海生态学家丹尼尔·琼斯说。
研究人员的另一个担忧是，在开始商业开采之前，没有要求测试巨型采矿机对环境的影响。自1970年以来，仅对结节采矿进行了12次小规模试验，大多数试验使用的是狭窄的，约2.5米宽的仪器来扰动海床。其中，DISCOL被认为是最先进的，主要是因为耕地更宽，覆盖面积大以及数据序列时间长。琼斯说：“这些研究中的全部都有缺陷，DISCOL也是不完善的，但这是我们所拥有的最好的。”
许多科学家和保护主义者说，某些问题的根源在于ISA具有双重责任。ISA在1994年由联合国成立时，被赋予两项任务：保护国际海床不受严重损害；发展其资源，确保其开采对人类有利。（在国家水域中，各国可以围绕海底采矿制定自己的规则，但必须至少严格遵守ISA明年将采用的规则）。“泪SA既是偷猎者又是游戏管理员”？伦敦皮尤慈善信托基金会的海事律师汉娜·莉莉（Hannah Lily）说，他不是皮尤的代表。
ISA已经对其中一些问题做出了回应。它说：“ ISA任务授权的一个极其重要的方面是确保在其监管的活动中进行适当的环境评估和保障”。例如。
它还说：“决策是在组成其成员的168个国家中以协商一致的方式做出的，所有国家都拥有一票表决权”？到目前为止，该成员仅批准了勘探活动。
比利时承包商Global Sea Mineral Resources捍卫了采矿承包商和ISA的前进方向。它说，ISA一直积极制定一项环境管理计划，其中包括搁置九个对环境特别感兴趣的领域。目的是使这些地区（约占CCZ的30％）免于采矿，以保护生物多样性。
被沉积物窒息
如果确实如此，在CCZ上的采矿工作将近十年，而全球海洋矿产资源公司（Global Sea Mineral Resources）的目标是到2027年开设商业性深海矿井。当它开始时，海底的场景将看起来像这样：像联合收割机一样大的机器人机器将爬行，捡起金属结节，并用它们吸取大约10厘米左右的软沉积物。科学家们说，由于结核的生长如此缓慢，因此开采它们将有效地将其永久地从海底移走。
对于居住在CCZ中的许多生物而言，这些结节是不可替代的栖息地。或在附近的大多数动物，采矿都是致命的。它将消灭大多数大型动物以及附着在结核上的所有东西。我要说的就是这样，特塞尔皇家荷兰海洋研究所海洋系统科学家汉科·德斯蒂格特说，他的评估被许多研究人员所接受。
但是，在CCZ中采矿的影响远不止杀死结核周围的生态系统。当收集者越过海床移动时，他们会搅动大量的软沉淀物，这些沉淀物可能会散布成千上万公里，然后才最终重新定居。在高密度下，沉积物羽状物会掩埋并窒息海底的动物。沉积物将散布多远仍是未知数。斯蒂格特说：“只是开始看到羽流到达多远，而我们仍然远远不知道会有什么影响。”下个月，他将在地中海浅水区测试一台原型结核收获机的影响。
科学家们还在进行实验室和计算机模拟，以评估扰动沉积物的影响。一月份发表的一项计算机模型研究（B. Gillard等元素科学安特7、5; 2019年）发现，沉积物重新安置所需的时间可能比目前假设的时间长十倍，这意味着其可能会在水柱中传播更远。一些研究人员说，即使是采矿作业搅动的微量沉积物，也可能扼杀远方的海底生物。
在CCZ中，一旦结核病被收割机收集，它们将被沿着一公里长的管子分流到一个大型水面支持船上，该船每天将分拣出数百万个结核并将废泥沉积物返回海中。 ，又产生了羽毛。目前，尚不清楚废物将被释放到何处，部分原因是将沉积物运回海底既昂贵又在技术上具有挑战性。一种建议是重新注入羽流，深度为1,000米，距离海床仍数千米。科学家担心，这种做法可能会损害或杀死中等水深的生命，就像30年前的泰尔（Thiel）担心的那样。
没有关于这些深海环境的更多信息，研究人员甚至都不知道如何定义风险。帽子有什么严重危害？ISA法律与技术委员会（LTC）的三名生态学家之一，戈登·帕特森（Gordon Paterson）说，红线有一些清晰的红线，但尚未对该问题做出明确的答案。 。我们了解全球灭绝是严重危害，我们知道干扰碳固存是严重危害。科学家知道采矿将导致CCZ物种的局部灭绝，但我们是在谈论整个CCZ还是仅在矿区的物种灭绝？他说，这很复杂。
如何创业
在缺乏数据的情况下，ISA正努力在明年完成其法规。该委员会于本月在牙买加金斯敦开会，通过了采矿法草案，该法典涵盖了采矿业如何运作的所有方面，包括“环境，行政和财务”方面。ISA说，它在制定法规时正在听取科学家的意见，并吸收他们的建议。ISA秘书长迈克尔·洛奇（Michael Lodge）表示：“这是我们为任何工业活动所做的最充分的准备，”他认为矿业法规提供了总体指导，并有可能随着时间的推移制定更多的进步标准。
许多科学家都同意。“他比过去在油气生产，森林砍伐或核废料处置方面的工作要好得多，”德国基尔海洋地质研究中心赫尔姆霍兹海洋研究中心的生物地球化学家Matthias Haeckel说。
某些研究人员批评ISA仅向三位LTC生态学家寻求专家建议。但是北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学的深海生物学家辛迪·范·多佛（Cindy Van Dover）表示，ISA从诸如她自己的科学家那里获得了许多免费帮助。她说：“在这里，很多幕后科学都融入了ISA。”
ISA的另一个指控是，它对决策方式并不透明；杰德和琼斯说，例如，组织法律和技术委员会的会议已经闭幕，摘要报告缺乏细节。特别是，许多人感到沮丧的是，在授予勘探许可证时，没有向科学家提供更多咨询。例如，去年，波兰被授予勘探10,000平方公里的中大西洋海岭进行采矿的权利。索赔区域与失落的城市相邻，失落的城市是联合国教育，科学及文化组织指定的世界遗产地地位的唯一热液场。科学家和保护主义者都反对这一决定。评论家中包括苏黎世瑞士联邦技术学院的生物学家格蕾琴·弗雷格·格林（Gretchen FrBreh-Green），他是2000年发现失落之城的团队的成员。
同样清楚的是，许多人希望业界在商业开采开始之前找到一种更好的方法来判断深海采矿可能造成的危害。Thiel说：“ DISCOL的发明者，我想我们需要一个更好的实验。”但是承包商说，进行全面的采矿试验将非常昂贵。
ISA看到了前进的优势。洛奇说：“有了采矿，就可以进行监控，然后就可以制定标准，一旦有了从监控活动中获得反馈的循环，就可以逐步加强这些标准。”
并非所有人都相信这种观望方式会奏效。迄今为止，工业发展，如果他们投资，他们将需要一定的安全性以进行采矿。因此，监控采矿测试不会有太大变化，泰尔说。琼斯同意。他说：“这些法规一旦制定就很难修改。”“这将要求许多很少见面的国家达成协议”？
目前，ISA的艰巨工作是要使其168个成员国甚至就该法规草案达成一致，环保主义者和科学家希望该法案能够授权行业以负责任的态度行事。此后，矿业公司将需要花费数年的时间才能为其企业筹集资金，并建造和测试设备。考虑到这些限制，科学家们仍然有机会改善他们如何评估从海底采集矿物的风险。范多佛说：“渊源可以把你的头埋在沙子里，”但愿一切都会消失。
自然571，465-468（2019）
