破解“碳黑洞”之谜(1)
20世纪下半叶，随着新技术的发展，自然资源，特别是化石能源进入了大规模开发时期，人们对以碳为核心的化石能源的大量开发，导致了一系列严重的环境问题。如何协调环境与发展的问题摆在了各国面前。
1992年，联合国在巴西当时的首都里约热内卢召开了首次环境与发展大会，史无前例地将环境与发展放到一起，试图寻找一条协调两者关系的途径，并就此通过了许多决定和公约，其中即包括《联合国气候变化公约》。联合国希望通过各国政府的努力，遏制因碳排放产生的温室气体带来的全球气候变化问题；后来，还成立了联合国政府间气候变化专门委员会(缩写为IPCC)，召开了多次全球气候变化会议，制订了《京都议定书》等多项具有强制性的全球节能减排相关规定。
四成排碳去无踪
在太阳系中，目前已知碳仅存在于地球上，它是生命存在和发展的基本元素，是参与地球水热平衡的基本要素。碳平衡则依据排放量的多少存在相对性。在全球变化研究中，碳循环是一个焦点，其中，碳平衡是其核心。在节能减排中，人们必须首先了解碳的排放量及其去向，才能有针对性地制定各项政策和措施。然而，各国科学家在全球碳平衡研究和估算中发现，排放的二氧化碳中有近40%去向不明。这就是全球变化与碳循环领域的“二氧化碳失汇”问题，科学家们形象地称之为“碳黑洞”。
, 百拇医药
失汇的碳究竟有多少呢？联合国政府间气候变化专门委员会估算，这一数值大约有1.9Pg；后续研究又将其扩大到2Pg以上。其中Pg为度量单位，1Pg相当于1015克，即10亿吨。2 Pg即每年碳失汇量有20亿吨，这是一个十分巨大的数值，大约相当于全球碳排放量的40%。由此，各国科学家试图通过大量研究工作找到“碳黑洞”。最近10～20年，科学家们针对此问题，相继研究了海洋、森林、草地、农田、湿
地和土壤有机碳，除了确认森林为微弱碳汇(碳汇是指吸收并储存二氧化碳的数量)外，其他方面进展甚微，人们仍无法准确回答“余下的碳排放去了哪里”这个问题。
为此，在国家重点基础研究发展计划项目——“973项目”支持下，中国科学院新疆生态与地理研究所牵头组织了一个年轻的科学家群体，对“碳黑洞”在干旱区的可能性进行了深入研究。
茫茫大漠觅踪迹
, 百拇医药 当各国科学家在全球其他地区专注于碳失汇中的有机碳失汇时，我国科学家在2002～2007年相继提出了我国西北干旱区、干旱性土壤中存在着巨大的无机碳库问题。他们认为，西北干旱区无机碳库是有机碳库的2～5倍，约占全国土壤无机碳库的60%以上，每年我国干旱性土壤中碳酸盐截储大气碳的规模在1.5Tg(1Tg为1012克)，即15万吨，这对全球碳固定及大气二氧化碳的调节很可能具有重大意义。
与此同时，中国科学院一个重点生态实验站——新疆生态与地理研究所阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站站长、中国科学院“百人计划”人选李彦研究员在其主持的关于准噶尔荒漠-绿洲土壤呼吸的对比实验观测中发现：荒漠盐碱土频繁出现对二氧化碳的吸收过程；采取灭菌处理剔除有机碳吸收过程后，盐碱土仍全天吸收二氧化碳。他们初步测得的无机过程强度与有机过程强度在同一量级。干旱区无机碳汇形成的载体和通道就是农田灌溉的洗盐水和荒漠区洪水以及地下水，它们将土壤中的二氧化碳带入地下咸水。干旱区咸水是比海水碱性更强的水体，可溶解大量二氧化碳，从而形成碳汇，并且这个过程几乎是单向的，最终形成了陆地上除土壤、植物之外的第三个活动碳库。这个碳库可达1000 Pg，即1万亿吨。
, http://www.100md.com
这一发现立即受到国际学术界的广泛关注。全球知名学术刊物《科学》指出：“中国西部古尔班通古特沙漠二氧化碳通量的测量得出了一个令人吃惊的结论，荒漠盐碱土正在默默地以无机方式大量吸收二氧化碳。”
令人吃惊的还不只在此，阜康站的研究同样关注了盐碱土地下有机碳的固定作用，重点关注了以往被忽视的植物地下根系这个土壤有机碳研究中的关键点。研究人员认为，根系是重要的碳汇，是地下碳库的重要组成部分。而土壤微生物关系着土壤碳库和生态系统功能，也是陆地碳循环和营养循环的重要组成部分。由此，形成了对地下碳库全面和初步的新认识。
在此基础上，2008年10月，由中国科学院新疆生态与地理研究所牵头，联合德国、比利时等国的科学家和中国科学院植物所、中国农业大学、兰州大学、石河子大学的科学家，开展多项课题研究，以亚欧内陆干旱区为对象，全面探讨了碳循环过程，在试图解决全球二氧化碳失汇问题的同时，探讨增加土壤碳库以换取工业二氧化碳减排的有效途径。
, 百拇医药
荒漠盐碱存玄机
在西方的古代传说中，普罗米修斯盗取火种，给人类的生活带来了翻天覆地的变化。在现实生活中，人类从自然界的火灾中感受到了火的力量，逐渐发明了各种取火的方法，从而改变了蛮荒的生活状态。工业革命中，蒸汽机的发明进一步改变了人类的生活。火-碳的燃烧从此始终与人类社会的发展相伴。碳排放、碳循环，从一个单纯的资源利用问题，逐步发展成为资源与环境的对立统一问题。随着碳的利用量的不断攀升，碳循环也成为一个不断变化的动态平衡。
大气中不断增加的二氧化碳，总归要排放到一些地方，这些去处被科学家们称为“碳库”。碳库以无机(二氧化碳)或有机(碳水化合物)的方式存在，呈现出一种不断变化的平衡状态。这个排放与存放过程，也就是碳循环的过程。
地球上的碳库主要是两大块：一是占全球表面积3/4的海洋，碱性海水对二氧化碳的无机吸收约为全球的一半；二是陆地，陆地上生长的植物和埋藏的土壤有机(无机)碳为另一吸收和存储地。
在很长时间内，因为干旱区生命过程微弱，各国科学家忽视了干旱区土壤的固碳能力，特别是忽视了干旱区地下碳吸收的无机过程和有机过程的并重，从而影响到人们对全球碳循环的认知。
在破解“碳黑洞”问题过程中，我国科学家发现，亚欧内陆干旱区分布着世界最大和最多的内陆河流，这些河流无法进入海洋，河水携带的大量盐分不断堆积在荒漠-绿洲复合体中，盐渍化土壤溶液的pH值高达8.5～11，远远超过河流入海后海水的碱度(pH值为8.1)。这为盐碱土不断吸收二氧化碳增添了巨大的潜力。土壤溶液pH值每增加一个单位，盐碱土对二氧化碳的溶解度可增加一个量级，即相当于原来的10倍。, 百拇医药(胡文康)
1992年，联合国在巴西当时的首都里约热内卢召开了首次环境与发展大会，史无前例地将环境与发展放到一起，试图寻找一条协调两者关系的途径，并就此通过了许多决定和公约，其中即包括《联合国气候变化公约》。联合国希望通过各国政府的努力，遏制因碳排放产生的温室气体带来的全球气候变化问题；后来，还成立了联合国政府间气候变化专门委员会(缩写为IPCC)，召开了多次全球气候变化会议，制订了《京都议定书》等多项具有强制性的全球节能减排相关规定。
四成排碳去无踪
在太阳系中，目前已知碳仅存在于地球上，它是生命存在和发展的基本元素，是参与地球水热平衡的基本要素。碳平衡则依据排放量的多少存在相对性。在全球变化研究中，碳循环是一个焦点，其中，碳平衡是其核心。在节能减排中，人们必须首先了解碳的排放量及其去向，才能有针对性地制定各项政策和措施。然而，各国科学家在全球碳平衡研究和估算中发现，排放的二氧化碳中有近40%去向不明。这就是全球变化与碳循环领域的“二氧化碳失汇”问题，科学家们形象地称之为“碳黑洞”。
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失汇的碳究竟有多少呢？联合国政府间气候变化专门委员会估算，这一数值大约有1.9Pg；后续研究又将其扩大到2Pg以上。其中Pg为度量单位，1Pg相当于1015克，即10亿吨。2 Pg即每年碳失汇量有20亿吨，这是一个十分巨大的数值，大约相当于全球碳排放量的40%。由此，各国科学家试图通过大量研究工作找到“碳黑洞”。最近10～20年，科学家们针对此问题，相继研究了海洋、森林、草地、农田、湿
地和土壤有机碳，除了确认森林为微弱碳汇(碳汇是指吸收并储存二氧化碳的数量)外，其他方面进展甚微，人们仍无法准确回答“余下的碳排放去了哪里”这个问题。
为此，在国家重点基础研究发展计划项目——“973项目”支持下，中国科学院新疆生态与地理研究所牵头组织了一个年轻的科学家群体，对“碳黑洞”在干旱区的可能性进行了深入研究。
茫茫大漠觅踪迹
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与此同时，中国科学院一个重点生态实验站——新疆生态与地理研究所阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站站长、中国科学院“百人计划”人选李彦研究员在其主持的关于准噶尔荒漠-绿洲土壤呼吸的对比实验观测中发现：荒漠盐碱土频繁出现对二氧化碳的吸收过程；采取灭菌处理剔除有机碳吸收过程后，盐碱土仍全天吸收二氧化碳。他们初步测得的无机过程强度与有机过程强度在同一量级。干旱区无机碳汇形成的载体和通道就是农田灌溉的洗盐水和荒漠区洪水以及地下水，它们将土壤中的二氧化碳带入地下咸水。干旱区咸水是比海水碱性更强的水体，可溶解大量二氧化碳，从而形成碳汇，并且这个过程几乎是单向的，最终形成了陆地上除土壤、植物之外的第三个活动碳库。这个碳库可达1000 Pg，即1万亿吨。
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这一发现立即受到国际学术界的广泛关注。全球知名学术刊物《科学》指出：“中国西部古尔班通古特沙漠二氧化碳通量的测量得出了一个令人吃惊的结论，荒漠盐碱土正在默默地以无机方式大量吸收二氧化碳。”
令人吃惊的还不只在此，阜康站的研究同样关注了盐碱土地下有机碳的固定作用，重点关注了以往被忽视的植物地下根系这个土壤有机碳研究中的关键点。研究人员认为，根系是重要的碳汇，是地下碳库的重要组成部分。而土壤微生物关系着土壤碳库和生态系统功能，也是陆地碳循环和营养循环的重要组成部分。由此，形成了对地下碳库全面和初步的新认识。
在此基础上，2008年10月，由中国科学院新疆生态与地理研究所牵头，联合德国、比利时等国的科学家和中国科学院植物所、中国农业大学、兰州大学、石河子大学的科学家，开展多项课题研究，以亚欧内陆干旱区为对象，全面探讨了碳循环过程，在试图解决全球二氧化碳失汇问题的同时，探讨增加土壤碳库以换取工业二氧化碳减排的有效途径。
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荒漠盐碱存玄机
在西方的古代传说中，普罗米修斯盗取火种，给人类的生活带来了翻天覆地的变化。在现实生活中，人类从自然界的火灾中感受到了火的力量，逐渐发明了各种取火的方法，从而改变了蛮荒的生活状态。工业革命中，蒸汽机的发明进一步改变了人类的生活。火-碳的燃烧从此始终与人类社会的发展相伴。碳排放、碳循环，从一个单纯的资源利用问题，逐步发展成为资源与环境的对立统一问题。随着碳的利用量的不断攀升，碳循环也成为一个不断变化的动态平衡。
大气中不断增加的二氧化碳，总归要排放到一些地方，这些去处被科学家们称为“碳库”。碳库以无机(二氧化碳)或有机(碳水化合物)的方式存在，呈现出一种不断变化的平衡状态。这个排放与存放过程，也就是碳循环的过程。
地球上的碳库主要是两大块：一是占全球表面积3/4的海洋，碱性海水对二氧化碳的无机吸收约为全球的一半；二是陆地，陆地上生长的植物和埋藏的土壤有机(无机)碳为另一吸收和存储地。
在很长时间内，因为干旱区生命过程微弱，各国科学家忽视了干旱区土壤的固碳能力，特别是忽视了干旱区地下碳吸收的无机过程和有机过程的并重，从而影响到人们对全球碳循环的认知。
在破解“碳黑洞”问题过程中，我国科学家发现，亚欧内陆干旱区分布着世界最大和最多的内陆河流，这些河流无法进入海洋，河水携带的大量盐分不断堆积在荒漠-绿洲复合体中，盐渍化土壤溶液的pH值高达8.5～11，远远超过河流入海后海水的碱度(pH值为8.1)。这为盐碱土不断吸收二氧化碳增添了巨大的潜力。土壤溶液pH值每增加一个单位，盐碱土对二氧化碳的溶解度可增加一个量级，即相当于原来的10倍。, 百拇医药(胡文康)