“不为人知”的碳汇效应

 

地球存在已有46亿年之久，地球大气的演变经历了三个阶段：原始大气、次生大气和现代大气。原始大气的主要成分是氢和氦；次生大气的主要成分是水、二氧化碳、甲烷、氮、硫化氢和氨等，与现代的火星有类似之处，其二氧化碳的浓度高达25%以上；现代大气的主要成分是氮和氧，二氧化碳浓度仅为 0.03%~0.04%。地球大气中如此巨量的二氧化碳去了哪里？经过地质学家长期的调查研究，认为地球上的碳主要以有机碳和无机碳的形式存在。其中赋存于页岩、碳酸盐岩中的分散微粒有机碳占比很小，而现代地球上最大的碳库实为储存在碳酸盐岩中的高达61×1015tC的无机碳，其碳量占全球总碳量的 99.55%。这也就解释了二氧化碳的去向问题：古老的硅酸盐岩与地球大气中二氧化碳和水反应，产生碳酸盐岩沉积、有机碳和氧气，即碳汇效应。伴随着氧气的出现和二氧化碳的减少，地球，这个原本沉默的星球才得以慢慢变成一个巨大的生命体。

 

碳酸盐岩在地质学中被归类为可溶岩，即可以在雨水作用下发生溶解的岩石。大量的野外和室内模拟结果显示，碳酸盐岩的溶解过程是十分敏感和快速的，岩溶地下洞穴中大量石笋、钟乳石的沉积，就能充分说明这一点。石笋、钟乳石的沉积是雨水对可溶岩的溶解，随水流至洞穴，因饱和或过饱和的岩溶水在运移过程中条件的改变，水体中部分二氧化碳溢出，重新变成碳酸钙沉积而成，洞穴顶板的厚度常常为几米甚至到几百米不等，洞内形成石笋的滴水对地表降雨的响应时间最短可以不足1小时。同时，水体中无机碳的浓度变化会随着地表温度、降雨、植被、土壤情况的变化而变化。这一过程悄无声息，但效果惊人。长年的测试结果表明：只桂林片区就因土下石灰岩的溶解过程，使得土壤向大气释放二氧化碳的年通量降低 25%。