“不為人知”的碳匯效應

 

地球存在已有46億年之久，地球大氣的演變經歷了三個階段：原始大氣、次生大氣和現代大氣。原始大氣的主要成分是氫和氦；次生大氣的主要成分是水、二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等，與現代的火星有類似之處，其二氧化碳的濃度高達25%以上；現代大氣的主要成分是氮和氧，二氧化碳濃度僅為 0.03%~0.04%。地球大氣中如此巨量的二氧化碳去了哪里？經過地質學家長期的調查研究，認為地球上的碳主要以有機碳和無機碳的形式存在。其中賦存于頁巖、碳酸鹽巖中的分散微粒有機碳占比很小，而現代地球上最大的碳庫實為儲存在碳酸鹽巖中的高達61×1015tC的無機碳，其碳量占全球總碳量的 99.55%。這也就解釋了二氧化碳的去向問題：古老的硅酸鹽巖與地球大氣中二氧化碳和水反應，產生碳酸鹽巖沉積、有機碳和氧氣，即碳匯效應。伴隨著氧氣的出現和二氧化碳的減少，地球，這個原本沉默的星球才得以慢慢變成一個巨大的生命體。

 

碳酸鹽巖在地質學中被歸類為可溶巖，即可以在雨水作用下發生溶解的巖石。大量的野外和室內模擬結果顯示，碳酸鹽巖的溶解過程是十分敏感和快速的，巖溶地下洞穴中大量石筍、鐘乳石的沉積，就能充分說明這一點。石筍、鐘乳石的沉積是雨水對可溶巖的溶解，隨水流至洞穴，因飽和或過飽和的巖溶水在運移過程中條件的改變，水體中部分二氧化碳溢出，重新變成碳酸鈣沉積而成，洞穴頂板的厚度常常為幾米甚至到幾百米不等，洞內形成石筍的滴水對地表降雨的響應時間最短可以不足1小時。同時，水體中無機碳的濃度變化會隨著地表溫度、降雨、植被、土壤情況的變化而變化。這一過程悄無聲息，但效果驚人。長年的測試結果表明：只桂林片區就因土下石灰巖的溶解過程，使得土壤向大氣釋放二氧化碳的年通量降低 25%。