Проектирование и строительство экспериментальной установки для усиления минерального выветривания за счет деятельности почвенных организмов
Summary
Здесь мы представляем создание и работу экспериментальной установки для усиления минерального выветривания за счет активности почвенных организмов при одновременном манипулировании абиотическими переменными, которые, как известно, стимулируют выветривание. Репрезентативные результаты функционирования установки и анализа образцов обсуждаются вместе с замечаниями, требующими улучшения.
Abstract
Улучшенное выветривание (EW) — это новая технология удаления углекислого газа (CO2), которая может способствовать смягчению последствий изменения климата. Эта технология основана на ускорении естественного процесса выветривания минералов в почвах путем манипулирования абиотическими переменными, которые управляют этим процессом, в частности, размером минеральных зерен и воздействием кислот, растворенных в воде. РЭБ в основном направлена на снижение концентрацииСО2 в атмосфере за счет усиления секвестрации неорганического углерода. До сих пор знания о РЭБ были получены в основном в ходе экспериментов, которые были сосредоточены на абиотических переменных, которые, как известно, стимулируют выветривание минералов, тем самым пренебрегая потенциальным влиянием биотических компонентов. В то время как известно, что бактерии, грибы и дождевые черви увеличивают скорость выветривания минералов, использование почвенных организмов в контексте РЭБ остается недостаточно изученным.
В этом протоколе описывается проектирование и строительство экспериментальной установки, разработанной для повышения скорости выветривания минералов через почвенные организмы при одновременном контроле абиотических условий. Установка спроектирована таким образом, чтобы максимизировать скорость выветривания при сохранении активности почвенных организмов. Он состоит из большого количества колонн, заполненных каменным порошком и органическим материалом, расположенных в климатической камере и подаваемых водой через систему орошения с нисходящим потоком. Колонны размещаются над холодильником с канистрами для сбора фильтрата. Репрезентативные результаты показывают, что эта установка подходит для обеспечения активности почвенных организмов и количественной оценки их влияния на секвестрацию неорганического углерода. По-прежнему существуют проблемы, связанные с минимизацией потерь фильтрата, обеспечением однородной вентиляции через климатическую камеру и предотвращением затопления колонн. При такой установке предлагается инновационный и перспективный подход к повышению скорости выветривания минералов за счет активности почвенной биоты и разделению влияния биотических и абиотических факторов как драйверов РЭБ.
Introduction
Улучшенное выветривание (EW) – это относительно новая и низкотехнологичная технология удаления углекислого газа (CDR), обладающая значительным потенциалом для смягчения последствий изменения климата 1,2,3. Принцип этой технологии основан на ускорении естественного минерального процесса выветривания в почвах, приводящего к секвестрации углекислого газа (СО2) в виде неорганического углерода (ИК)3. Усиленное выветривание направлено на увеличение секвестрации IC путем искусственной оптимизации факторов, управляющих выветриванием минералов, тем самым увеличивая скорость, с которой происходит выветривание, до актуальных для человека временных масштабов3. Для того, чтобы РЭБ была наиболее эффективной, быстровыветривающиеся силикатные минералы измельчают в порошок с распределением зерен по размерам в диапазоне от микрометров до миллиметров для достижения высокой реакционноспособной площади поверхностив диапазоне ~1 м2·g-1 3,4.
До сих пор знания о РЭБ были получены в основном из экспериментов, в которых основное внимание уделялось абиотическим факторам, определяющимскорость растворения минералов. К ним относятся минеральная реакционная способность и площадь поверхности, температура, состав раствора, время пребывания в воде и кислотность 4,6,7, но в этом контексте еще предстоит провести исследования. Помимо влияния абиотических факторов, природные системы, в частности почвы, формируются огромным количеством организмов, начиная от микробов и заканчивая макрофауной, такой как дождевые черви. Несмотря на то, что некоторые исследования показали незначительное влияние биотической активности растворения минералов 8,9,10, другие исследования предоставили доказательства того, что почвенные организмы, такие как бактерии 11,12, грибы 13,14 и дождевые черви15,16 может увеличить скорость выветривания минералов. Таким образом, биотические компоненты могут быть ключом к пониманию фактического потенциала секвестрации IC EW5.
Первым распространенным механизмом, с помощью которого почвенные организмы могут ускорить растворение минералов, является высвобождениеСО2 во время дыхания, что увеличивает закисление почвы17. Кроме того, бактерии и грибы могут увеличивать выветривание минералов, выделяя протоны, хелаты, органические кислоты и ферменты, которые усиливают растворение минералов 18,19,20,21. Например, хелатирование через карбоксильные и гидроксильные группы может создавать ионный дисбаланс, транспортируя элементы с поверхности минералов и понижая состояния насыщения20,22. Это может привести к уменьшению образования вторичных минералов и повышению эффективности РЭБ. Кроме того, питаясь частицами почвы, сильное действие стенок тела дождевых червей может расщеплять минеральные зерна на более мелкие частицы, увеличивая их доступную реакционноспособную площадьповерхности 23. Микробы, обитающие в кишечнике дождевых червей и свежем помете, могут еще больше атаковать эти более мелкие частицы, которые дополнительно выделяют органические кислоты и ферменты24,25. Благодаря своей роющей активности, в дополнение к смешиванию органических и минеральных частиц, дождевые черви также создают макропоры, которые могут позволить потоку воды миновать насыщенное поровое пространство17. Это может позволить воде взаимодействовать с различными минеральными поверхностями и увеличить скорость контакта воды с горной породой.
До сих пор не было построено ни одной установки для изучения скорости РЭБ и, следовательно, секвестрации IC с использованием почвенных организмов, обеспечивая при этом возможность оптимизации различных соответствующих абиотических условий, таких как поступление воды, температура, тип минерала и размер минерального зерна. В данной статье представлен дизайн и объяснение этапов строительства инновационной установки, направленной на повышение скорости РЭБ за счет деятельности почвенных организмов в малых мезокосмах. Экспериментальная установка состоит из 203 колонн (длина 15 см, диаметр 7 см), помещенных в климатическую камеру (4,54 м х 2,72 м) при температуре 25 °C в течение 8 недель. 203 колонны разделены на 10 групп по 18 и 2 группы по 10 колонн, чтобы поместиться в климатической камере. Одна из двух групп по 10 столбцов используется для вставки еще трех столбцов, которые используются в качестве пробелов. Каждая группа размещается над холодильником и увенчана дистанционно управляемой системой орошения, которая позволяет изменять скорость полива внутри холодильников и между ними. Фильтрат каждой колонны собирается в канистру, хранящуюся при постоянной температуре в холодильнике (рис. 1). Один холодильник собирает фильтрат из группы колонн, что означает, что один холодильник можно рассматривать как единую систему из 18 или 10 колонн. Таким образом, количество столбцов в этой экспериментальной установке может быть скорректировано в соответствии с экспериментальными требованиями, но не более 203 столбцов.
Рисунок 1: Схематическое изображение сбоку, показывающее 5 колонок, но учитывающее систему из 18 колонок. Каркас, удерживающий колонны, изготовлен из пластин из нержавеющей стали, винтов из нержавеющей стали и акриловых пластин. Колонны расположены в середине каркаса и увенчаны системой орошения. Под колоннами воронки соединены с канистрами через трубы для сбора фильтрата. Канистры находятся в холодильнике, который вмещает всю систему. Холодильник можно открыть, подняв крышку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
В этой установке использование силикатных каменных порошков определенного размера зерна обеспечивает высокую скорость выветривания, в то время как инокуляция специально подобранными бактериями, грибами и дождевыми червями обеспечивает биотическую активность в этой искусственной системе. Установка позволяет одновременно количественно определять углерод, секвестрированный в твердых и жидких образцах, путем измерения как растворенного, так и твердого IC, а также общей щелочности (TA). Кроме того, другие параметры, такие как pH, электропроводность (EC) и ионы, могут быть измерены в фильтрате в качестве индикаторов выветривания. Эта установка также позволяет оценить влияние выживания и активности почвенных организмов. Показано, что репрезентативные результаты доказывают пригодность этого протокола для построения системы, в которой увеличение скорости выветривания происходит не только от абиотических, но и от биотических факторов.
Protocol
Representative Results
Discussion
В контексте текущих исследований эта установка была уникально разработана для оптимизации секвестрации неорганического углерода путем усиления минерального выветривания за счет активности почвенной биоты при одновременном манипулировании абиотическими факторами, известными как стимулирующие выветривание. Возможность сбора как твердого обработанного материала, так и фильтрата позволяет получить полную характеристику обеих фракций. Несмотря на огромное количество столбцов, сбор образцов и проведенные анализы обеспечивают качественный сбор данных. Кроме того, наличие большого количества комбинаций в одном экспериментальном запуске очень важно для анализа собранных данных с помощью современных и продвинутых статистических методов, таких как машинное обучение. Эти методы могут быть использованы для определения основных переменных, приводящих к высокой скорости выветривания и дальнейшему поглощению углерода. Следовательно, такая установка дает возможность лучше понять эффекты, которые почвенные организмы могут оказывать на секвестрацию РЭБ и ИК. Это имеет основополагающее значение для установления более реалистичных ограничений на границы РЭБ и ее эффективности в снижении концентрацийСО2 в атмосфере. Эта установка имеет несколько оригинальных особенностей по сравнению с существующими исследованиями, изучающими РЭБ и влияние почвенных организмов.
Что касается влияния абиотических факторов на ЭВ, то они уже были изучены в предыдущих исследованиях 4,29,30,31,32,33,34. В некоторых из этих исследований сравнивались различные количества, типы и размеры зерен горных пород, но их установка состояла либо из эксперимента в горшке 32,33, либо включала смешивание каменного порошка с почвой34. Другие эксперименты были сосредоточены на одном типе породы с различными нормами орошения, но не имели возможности часто орошать с помощью автоматизированной системы или были сосредоточены на нескольких скоростях и частотах орошения35. В других исследованиях была представлена установка, аналогичная той, что представлена в текущем протоколе, с возможностью регулировки норм орошения и поддержания постоянной температуры, помимо различных размеров и типов зерен породы29,30. Кроме того, конструкция этих установок была сопоставима с той, которая была предложена в настоящей рукописи и была предназначена для сбора фильтрата для дальнейшего анализа29,30. Кроме того, концентрацииСО2 варьировались в этих исследованиях как еще один фактор, усиливающий выветривание29. Однако ни одно из этих предыдущих исследований не было сосредоточено на влиянии биотических факторов на развитие РЭБ. В этой установке цель состоит в том, чтобы улучшить процесс выветривания и дальнейшей секвестрации IC путем инокуляции конкретных бактерий, грибов и дождевых червей и определения того, в какой степени они могут ускорить EW.
Что касается влияния биотических факторов на РЭБ, то лишь немногие исследования не были специально сосредоточены на РЭБ, но изучали, могут ли почвенные организмы влиять на минеральное выветривание. В этих исследованиях в основном изучалось, как на выветривание влияют почвенные организмы с использованием питательных сред 19,21, чашек Петри 36, нейлоновых мешков, закопанных в почву14, или небольших количеств каменного порошка, смешанного с другими субстратами36,37. Использование таких небольших систем или установок затрудняет отделение влияния организмов от других переменных. В некоторых экспериментах использовалась установка, аналогичная предложенной здесь, но в меньшем масштабе, с заполненными каменным порошком колоннами, инокулированными почвенными организмами38,39,40. Однако в этих экспериментах либо одновременно выращивались растения и не фокусировалось на исключительном воздействии специфических почвенных организмов13,35, либо не собирали фильтрат 36. Кроме того, большинство исследований, которые показали, что бактерии, грибы и дождевые черви увеличивают минеральное выветривание, были сосредоточены на влиянии этих организмов на высвобождение питательных веществ в качестве показателя выветривания, а не на секвестрации IC 11,13,14,19,36,37,38 . Прежде всего, ни одно из этих ранних исследований не было направлено на развитие РЭБ и не представляло возможности корректировки и поддержания абиотических факторов на протяжении всего экспериментального периода. В этой установке, вместо того, чтобы поддерживать все абиотические факторы постоянными, множество комбинаций тестируются для четырех абиотических факторов, таких как скорость и частота орошения водой, тип каменного порошка и размер зерна, с целью содействия EW через активность почвенных организмов.
Кроме того, ни в одном из предыдущих исследований, посвященных влиянию абиотических или биотических факторов на РЭБ, не было представлено возможности получения чрезвычайно большого количества столбцов и переменных в рамках одного экспериментального запуска. В этой настройке можно протестировать несколько различных комбинаций различных переменных в течение одного запуска экспериментов благодаря впечатляющему количеству столбцов, для которых была разработана установка, обеспечивая при этом высококачественные результаты. Учитывая новизну установки, ниже представлены некоторые возможные улучшения и оставшиеся проблемы, которые могут быть учтены при проектировании будущих подобных установок.
В инкубационной камере должны быть обеспечены однородные условия воздуха. Размещение установки в климатической камере обеспечивало постоянную температуру и относительную влажность. Ограничения вентиляции (например, поток воздуха) могли создавать пространственную изменчивость атмосферных условий и, таким образом, приводить к непропорциональному испарению из колонн в определенных местах, что является обычным явлением в такого рода установках35. Чтобы справиться с этим недостатком, когда репликация и рандомизация невозможны, рекомендуется рассчитать водный баланс для колонок, размещенных в различных местах по всей камере.
Колонны должны быть тщательно выровнены по воронкам после вставки в акриловую пластину, чтобы избежать потерь фильтрата. В течение рассматриваемого периода эксперимента потери фильтрата происходили со дна колонн из-за неправильного расположения воронок или из-за засорения сеток. Вместе с испарением это может частично объяснить, почему собранный фильтрат был ниже ожидаемого (рис. 13). Чтобы свести эти потери к минимуму, важно убедиться, что воронки оптимально расположены под колоннами. Использование более широких воронок также является жизнеспособным вариантом. При этом следует обращать внимание на диаметр отверстий при возведении акриловых плит и расстояние между акриловыми плитами.
Замедление потока воды в экспериментах с толщей почвы, где вода применяется часто, является повторяющейся проблемой 7,30,40. В экспериментах, проведенных с представленной установкой, в ряде случаев использовались довольно высокие нормы орошения и очень мелкие размеры минеральных зерен, которые изначально не имеют структуры, обычно наблюдаемой в почвах. Это могло привести к тому, что поры сеток в нижней части колонн, содержащих только мелкие минералы, закупорились во время проведения экспериментов. Таким образом, вода поступала недостаточно быстро через колонны, что приводило как к затоплению колонн, снижая инфильтрацию воды и сбор фильтрата, так и к бескислородным условиям внутри колонн, влияя на биогеохимические процессы. Чтобы смягчить эту проблему, важно всегда смешивать определенный процент крупных и более мелких минеральных зерен и избегать 100% очень мелких смесей минеральных зерен. Другой вариант заключается в том, чтобы позволить колоннам пройти определенное количество циклов увлажнения/высыхания, чтобы инициировать формирование структуры почвы и, таким образом, улучшить инфильтрацию воды. Кроме того, перед началом эксперимента было бы полезно определить базовую динамику почвенных вод, такую как насыщенный и ненасыщенный сток и кривая водоудержания, в нескольких мезокосмах, чтобы лучше понять газовый поток, состояние насыщенности минералами и факторы активности организмов.
Представленная экспериментальная установка удобна в использовании, представляет собой простую установку и может быть скорректирована в соответствии с потребностями исследования. В контексте минерального выветривания, с необходимыми корректировками, его можно соединить с газовой камерой, чтобы не только охарактеризовать углерод в твердой и водной фазе, но и изучить динамику углерода в газовой фазе. Кроме того, эта установка может быть использована для изучения реалистичных скоростей инфильтрации воды с сухими и влажными последовательностями, поскольку эта временная динамика может сильно влиять на выветривание41. Использование этой установки не ограничивается экспериментами, которые сосредоточены исключительно на силикатных минералах, но может быть реализовано в экспериментах с колоннами, в которых используются различные субстраты. Кроме того, продолжительность экспериментов может быть сокращена или увеличена в соответствии с экспериментальными потребностями, а количество колонок может быть изменено. Возможность отбора проб как из твердых обработанных материалов, так и из фильтрата позволяет нам проводить различные анализы, чтобы сосредоточиться на одном из двух компонентов или на обоих. Для представления знаний, это единственная установка, которая была построена до сих пор с исключительным количеством колонн, которая направлена на использование почвенных организмов для улучшения минерального выветривания при одновременном контроле абиотических условий в системе, состоящей исключительно из силикатных минералов и органических материалов.
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Выражаем признательность Тону ван дер Залму из Туполы за разработку ирригационной системы. Кроме того, мы благодарим Джако Баарса из Tupola за смех и психологическую поддержку, оказанную во время создания этой установки. Мы благодарим Петера Гарамсеги и Анхеля Веласко Санчеса за помощь в поливе колонн вручную, когда система орошения не функционировала. Мы также благодарим Стивена Хестермана, Сюмин Ли, Карен Моран Риверу, Йонну ван ден Берг и Канъин Се за помощь, оказанную во время отбора проб. Мы благодарим Пегги Барч, Тома Яппинена, Петера Нобеля, Брента Ротганса, Андре ван Леувена и Герлинду Винк за помощь в лаборатории, анализ образцов и плодотворные обсуждения. Наконец, мы благодарим Йеруна Зонневельда из «Юнифарм» за предоставление и обслуживание климатической камеры. Эта установка была построена в рамках проекта «Биоускоренное выветривание минералов» (BAM!), который финансируется рамочной программой исследований и инноваций Европейского союза «Горизонт 2020» в рамках грантового соглашения No 964545.
Materials
| Acryl sheet plates | WSV kunststoffen BV | N/A | Used for holding columns, funnels, irrigation tubes and pipes. |
| Adapter ring | Tameson | FL2S-FM-B-014G-034G | Used ot make the system to connect the PU hose to the tap. |
| Cable ties | Gamma | 456196 | Used for holding the mesh system. |
| Citric acid | Nortembio (amazon.nl) | B01BDLOGW2 | Used for cleaning pipes and funnels. |
| CytoFLEX flow cytometer | Beckam Coulter | CytoFLEX | |
| Dishwasher soap | BOOM | 77000307.9010 | Used for cleaning the jerrycans. |
| Eight relay expansion module | Control by web | X-12s | Used to control the valves of hte irrigation system. |
| End cap | Wildkamp | 819906 | Used to close one end of the main tube of the irrigation system. |
| Fridges | HorecaGemak | DIA-BVL031/6P | Used for storing the jerrycans. |
| Funnels | Praxisdienst | 135864 | Used for directing the leachate from the columns to the jerrycans. 75 mm diamater. |
| Hand punch | Wildkamp | 719928 | Used to cut holes for small tubes in the main tube of the irrigation tube. |
| HDPE Jerrycan 10 L | Glas-shop.be | 105157 | Come with lid. Used to collect the leachate. |
| HDPE Jerrycan 5 L | Glas-shop.be | 105156 | Come with lid. Used to collect the leachate. |
| Hexagon nut | Fabory | 51080.100.001 | Used to block acryl sheets on metal screws. |
| Label printer | Brother | PT-H107B | Used for printing labels to stick on acryl sheets. |
| Ldpe irrigation pipe | Wildkamp | 15382585 | Used to make main tube of the irrigation system. |
| Luggage scale | United Entertainment | 8718274546996 | Used to weigh jerrycans. |
| Mesh 10 μm | Franz Eckert | PES-10/2 | Used for the mesh system. |
| Mesh 20 μm | Franz Eckert | PES-20/13 | Used for the mesh system. |
| Metal screws | Schroeven goothandel.nl | 100975401010 | Used to install acryl sheets. |
| Micro hose for drip irrigation | Wildkamp | 15119128 | Used to make small tubes of the irrigation system. |
| Middle ring | self-made with 3D printer | self-made with 3D printer | Used for holding the columns a few centimeters above the funnels. |
| Nosepiece | Wildkamp | 15045986 | Used to connect the solenoid valve to the irrigation pipe. |
| Nylon mesh | Sefar | N/A | 1 mm mesh used for the top of the columns to prevent earthworms' escape. |
| Plastic beads | lyondelbasell | TRC 352N C12507 | Used for the mesh system. |
| Plug-in fitting with 2 connections | Tameson | F24V5 | Used at the end of the system to end the PU hose. |
| Polycarbonate enclosure | RS | 498-5387 | Used to house the electronical compontents of the irrigation system. |
| Power cable | RS | 775-6075 | Used to connect the valves. |
| pp coupling | Wildkamp | 719780 | Used to make the system to connect the PU hose to the tap. |
| Pressure regulator | Wildkamp | 719943 | Used to make sure all small tubes were releasing same amount of water. |
| PTFE tape | GAMMA | 237001 | Used ot wrap the end of hte irrigation pipe. |
| PU hose | Tameson | PU-8-1198-50-1 | Used to connect all the valves with eath other and to the tap. |
| PVC pipes | Rubbermagazijn | 99001230 | Used for connecting the funnels to the jerrycans. |
| PVC tubes | Wildkamp | 91700 | Used to make the columns. |
| Rail power supply | RS | 145-7873 | Used to supply power to the eight relay expansion module. |
| Rubber bands | PasschierTerpo | 8714603820621 | Used to hold the mesh for earthworms. |
| Solenoid valve | Tameson | CM-DA014B020E-024DC | Used for opening and closing of the waterflow. |
| Sprinklers | self-made with 3D printer | self-made with 3D printer | Used for evenly distribute the water over the columns. |
| Stainless steel plates | 24/7 tailor steel | N/A | Used as a frame for the set-up above the fridge. |
| T-piece plug in fitting | Tameson | F25DT | Used to connect the solenoid valve to the PU hose. |
| TPU 95A material | MakerPoint | 1756 | Used to print components with 3D printer. |
| Washer carriers | Fabory | 50095.100.001 | Used to put below hexagon nut. |
| Web Enabled Controller | Control by web | X-400-I(9-28 VDC) | Used for allowing online control of the irrigation settings. |
Riferimenti
- Beerling, D. J., et al. Potential for large-scale CO2 removal via enhanced rock weathering with croplands. Nature. 583 (7815), 242-248 (2020).
- Fuss, S., et al. Negative emissions – Part 2: Costs, potentials and side effects. Environmental Research Letters. 13, 063002 (2018).
- Goll, D. S., et al. Potential CO2 removal from enhanced weathering by ecosystem responses to powdered rock. Nature Geoscience. 14 (8), 545-549 (2021).
- Hartmann, J., et al. Enhanced chemical weathering as a geoengineering strategy to reduce atmospheric carbon dioxide, supply nutrients, and mitigate ocean acidification. Reviews of Geophysics. 51 (2), 113-149 (2013).
- Vicca, S., et al. Is the climate change mitigation effect of enhanced silicate weathering governed by biological processes. Global Change Biology. 28 (3), 711-726 (2022).
- Strefler, J., Amann, T., Bauer, N., Kriegler, E., Hartmann, J. Potential and costs of carbon dioxide removal by enhanced weathering of rocks. Environmental Research Letters. 13 (3), 034010 (2018).
- te Pas, E. E., Hagens, M., Comans, R. N. Assessment of the enhanced weathering potential of different silicate minerals to improve soil quality and sequester CO2. Frontiers in Climate. 4, 954064 (2023).
- Jordan, G., Pokrovsky, O. S., Guichet, X., Schmahl, W. W. Organic and inorganic ligand effects on magnesite dissolution at 100 °C and pH = 5 to 10. Chemical Geology. 242 (3-4), 484-496 (2007).
- Shirokova, L. S., et al. Experimental study of the effect of heterotrophic bacterium (Pseudomonas reactans) on olivine dissolution kinetics in the context of CO2 storage in basalts. Geochimica et Cosmochimica Acta. 80, 30-50 (2012).
- Pokrovsky, O. S., Shirokova, L. S., Zabelina, S. A., Jordan, G., Bénézeth, P. Weak impact of microorganisms on Ca, Mg-bearing silicate weathering. npj Materials Degradation. 5, 51 (2021).
- Basak, B. B., Biswas, D. R. Influence of potassium solubilizing microorganism (Bacillus mucilaginosus) and waste mica on potassium uptake dynamics by sudan grass (Sorghum vulgare Pers.) grown under two Alfisols. Plant and Soil. 317 (1-2), 235-255 (2009).
- Gouda, S., et al. Revitalization of plant growth promoting rhizobacteria for sustainable development in agriculture. Microbiological Research. 206, 131-140 (2018).
- Burghelea, C. I., et al. Trace element mobilization during incipient bioweathering of four rock types. Geochimica et Cosmochimica Acta. 234, 98-114 (2018).
- Wild, B., Imfeld, G., Daval, D. Direct measurement of fungal contribution to silicate weathering rates in soil. Geology. 49 (9), 1055-1058 (2021).
- Hu, L., et al. Earthworm gut bacteria increase silicon bioavailability and acquisition by maize. Soil Biology and Biochemistry. 125, 215-221 (2018).
- Liu, D., Lian, B., Wang, B., Jiang, G. Degradation of potassium rock by earthworms and responses of bacterial communities in its gut and surrounding substrates after being fed with mineral. PLoS ONE. 6 (12), e28803 (2011).
- Schwartzman, D. The geobiology of weathering: a 13th hypothesis. arXiv. , (2015).
- Buss, H. L., Lüttge, A., Brantley, S. L. Etch pit formation on iron silicate surfaces during siderophore-promoted dissolution. Chemical Geology. 240 (3-4), 326-342 (2007).
- Sun, L. L., et al. Differences in the gene expressive quantities of carbonic anhydrase and cysteine synthase in the weathering of potassium-bearing minerals by Aspergillus niger. Science China Earth Sciences. 56 (12), 2135-2140 (2013).
- Van Hees, P. A. W., et al. Oxalate and ferricrocin exudation by the extramatrical mycelium of an ectomycorrhizal fungus in symbiosis with Pinus sylvestris. New Phytologist. 169 (2), 367-378 (2006).
- Xiao, L., Lian, B., Hao, J., Liu, C., Wang, S. Effect of carbonic anhydrase on silicate weathering and carbonate formation at present day CO2 concentrations compared to primordial values. Scientific Reports. 5, 7733 (2015).
- Welch, S. A., Taunton, A. E., Banfield, J. F. Effect of microorganisms and microbial metabolites on apatite dissolution. Geomicrobiology Journal. 19 (3), 343-367 (2002).
- Suzuki, Y., Matsubara, T., Hoshino, M. Breakdown of mineral grains by earthworms and beetle larvae. Geoderma. 112 (1-2), 131-142 (2003).
- Carpenter, D., Hodson, M. E., Eggleton, P., Kirk, C. The role of earthworm communities in soil mineral weathering: a field experiment. Mineralogical Magazine. 72 (1), 33-36 (2008).
- Georgiadis, A., Marhan, S., Lattacher, A., Mäder, P., Rennert, T. Do earthworms affect the fractionation of silicon in soil. Pedobiologia. 75, 1-7 (2019).
- TRBA 450 classification criteria for biological agents. Available from: https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regelwerk/TRBA/TRBA-450.html (2016)
- TRBA 466 Classification of prokaryotes (bacteria and archaea) into risk groups. Available from: https://www.baua.de/EN/Service/Legislative-texts-and-technical-rules/Rules/TRBA/TRBA-466.html (2010)
- TRBA 460 Classification of fungi in risk groups. Available from: https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regelwerk/TRBA/TRBA-460.html (2016)
- Amann, T., Hartmann, J. Carbon accounting for enhanced weathering. Frontiers in Climate. 4, 849948 (2022).
- Amann, T., Hartmann, J., Hellmann, R., Pedrosa, E. T., Malik, A. Enhanced weathering potentials-the role of in situ CO2 and grain size distribution. Frontiers in Climate. 4, 929268 (2022).
- Vienne, A., et al. Enhanced weathering using basalt rock powder: carbon sequestration, co-benefits and risks in a mesocosm study with Solanum tuberosum. Frontiers in Climate. 4, 869456 (2022).
- Ten Berge, H. F., et al. Olivine weathering in soil, and its effects on growth and nutrient uptake in ryegrass (Lolium perenne L.): a pot experiment. PLoS ONE. 7 (8), e42098 (2012).
- Amann, T., et al. Enhanced weathering and related element fluxes-a cropland mesocosm approach. Biogeosciences. 17 (1), 103-119 (2020).
- Dietzen, C., Harrison, R., Michelsen-Correa, S. Effectiveness of enhanced mineral weathering as a carbon sequestration tool and alternative to agricultural lime: an incubation experiment. International Journal of Greenhouse Gas Control. 74, 251-258 (2018).
- Wood, C., Harrison, A. L., Power, I. M. Impacts of dissolved phosphorus and soil-mineral-fluid interactions on CO2 removal through enhanced weathering of wollastonite in soils. Applied Geochemistry. 148, 105511 (2023).
- Carpenter, D., Hodson, M. E., Eggleton, P., Kirk, C. Earthworm induced mineral weathering: preliminary results. European Journal of Soil Biology. 43, S176-S183 (2007).
- De Souza, M. E. P., et al. Vermicomposting with rock powder increases plant growth. Applied Soil Ecology. 69, 56-60 (2013).
- Burghelea, C., et al. Mineral nutrient mobilization by plants from rock: influence of rock type and arbuscular mycorrhiza. Biogeochemistry. 124, 187-203 (2015).
- Zaharescu, D. G., et al. Ecosystem composition controls the fate of rare earth elements during incipient soil genesis. Scientific Reports. 7, 43208 (2017).
- Van Grinsven, J. J. M., Van Riemsdijk, W. H. Evaluation of batch and column techniques to measure weathering rates in soils. Geoderma. 52 (1-2), 41-57 (1992).
- Calabrese, S., et al. Nano-to global-scale uncertainties in terrestrial enhanced weathering. Environmental Science & Technology. 56 (22), 15261-15272 (2022).
