2009 年12月底，在哥本哈根召開的聯(lián)合國氣候變化大會(huì)上，直到閉幕一刻，也未能在發(fā)達(dá)國家中期減排目標(biāo)的問題上取得任何進(jìn)展，碳排放分配所觸動(dòng)到的國家利益成為了絆腳石。

在一些科學(xué)家看來，這樣的結(jié)局并不難預(yù)料，倒是“改變地球”的預(yù)想多少有些硬傷，因?yàn)樗年P(guān)鍵前提是認(rèn)為人類可以通過減排和低碳的方式來影響氣候。問題在于：這樣的命題成立否?人類在多大程度上可以改變地球?此刻，或許地質(zhì)學(xué)家的觀點(diǎn)更為客觀。在他們看來，地球上的碳元素分別以不同的形態(tài)分布于地球表層的大氣圈、生物圈、水圈和巖石圈系統(tǒng)中，碳循環(huán)就是發(fā)生在四個(gè)圈層之間碳元素的相互轉(zhuǎn)換、運(yùn)移的過程。只要能夠找到有效途徑，將我們認(rèn)為過剩的碳從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)中，那么人類改變?nèi)颦h(huán)境與氣候的假設(shè)就不難成立。

碳酸鹽巖——地球最大、最活躍的碳庫

地球存在已有46億年之久，地球大氣的演變經(jīng)歷了三個(gè)階段：原始大氣、次生大氣和現(xiàn)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(xiàn)代的火星有類似之處，其二氧化碳的濃度高達(dá)25%以上;現(xiàn)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(jīng)過地質(zhì)學(xué)家長期的調(diào)查研究，認(rèn)為地球上的碳主要以有機(jī)碳和無機(jī)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(jī)碳占比很小，而現(xiàn)代地球上最大的碳庫實(shí)為儲(chǔ)存在碳酸鹽巖中的高達(dá)61×1015tC的無機(jī)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(yīng)，產(chǎn)生碳酸鹽巖沉積、有機(jī)碳和氧氣，即碳匯效應(yīng)。伴隨著氧氣的出現(xiàn)和二氧化碳的減少，地球，這個(gè)原本沉默的星球才得以慢慢變成一個(gè)巨大的生命體。

碳酸鹽巖在地質(zhì)學(xué)中被歸類為可溶巖，即可以在雨水作用下發(fā)生溶解的巖石。大量的野外和室內(nèi)模擬結(jié)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(diǎn)。石筍、鐘乳石的沉積是雨水對(duì)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(yùn)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(nèi)形成石筍的滴水對(duì)地表降雨的響應(yīng)時(shí)間最短可以不足1小時(shí)。同時(shí)，水體中無機(jī)碳的濃度變化會(huì)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(cè)試結(jié)果表明：只桂林片區(qū)就因土下石灰?guī)r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%。

碳酸鹽巖溶解——沉默而驚人的碳匯效應(yīng)

大氣中溫室氣體如二氧化碳濃度的升高被認(rèn)為是全球氣候變暖的最主要因素。全球氣候模型顯示，大氣中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)每上升1倍，則大氣溫度將上升6℃。而通過對(duì)大氣二氧化碳的長期監(jiān)測(cè)表明，大氣二氧化碳濃度在工業(yè)革命時(shí)期，開始呈現(xiàn)持續(xù)的上漲，即人類對(duì)化石燃料的大量使用，將埋藏在巖石圈中的有機(jī)碳燃燒成大氣圈里的二氧化碳，成為地球變暖的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。

為應(yīng)對(duì)氣候變化，1992年6月4日在巴西里約熱內(nèi)盧舉行的聯(lián)合國環(huán)境發(fā)展大會(huì)上通過了第一個(gè)全面控制二氧化碳等溫室氣體排放的國際公約——《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(以下簡稱《公約》)。1995年至今，《公約》規(guī)定每年召開一次締約方會(huì)議，提出了一系列緩解大氣升溫的措施，包括二氧化碳減排、植樹造林、二氧化碳回收等措施。

《公約》中大力倡導(dǎo)的植樹造林是基于綠色植物的光合作用，將 大氣中的二氧化碳與水結(jié)合形成植物體，從而完成的“看得見、摸得著”的碳匯過程。這一過程通俗來說，就是把本應(yīng)釋放到大氣中的碳給固定住。最常被提到的碳匯形式 通常就是森林碳匯。除此之外， 還包含藻類碳匯、海洋碳匯、巖石碳匯、漁業(yè)碳匯，等等。植物光合作用過程，將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)移到生物圈中，被認(rèn)為對(duì)緩解地球變暖有良好效果。那么，與之相比，巖溶作用將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)移到水圈中，是否也能產(chǎn)生足夠大的碳匯效應(yīng)，對(duì)地球變暖產(chǎn)生有效緩解作用呢?

巖溶作用將大氣中的二氧化 碳轉(zhuǎn)移到水圈中，是否也能產(chǎn)生足夠大的碳 匯效應(yīng)，對(duì)地球變 暖產(chǎn)生有效緩解作用呢?#e#

根據(jù)我國1981年至2000年間的統(tǒng)計(jì) ,森林、灌草、陸地植被年均碳匯通量分別為0.075PgC/a、0.019PgC/a和0.101PgC/a，而基于九大水流域數(shù)據(jù)的估算，中國碳酸鹽巖溶解的過程中產(chǎn)生的碳匯通量為0.03~0.072 PgC/a，取中間值0.051PgC/a與上述三種碳匯方式對(duì)比，即碳酸鹽巖溶解的碳匯通量分別是陸地植被的 50.5%、森林的 68%、灌草叢的2.68倍。換個(gè)更為形象的角度，中國陸地植被年碳匯通量相當(dāng)于同期中國工業(yè)二氧化碳排放量的 15.35%，則碳酸鹽巖溶解產(chǎn)生碳通量相當(dāng)于排放量的7.75%。

對(duì)全球而言，植物的光合作用將消耗大氣二氧化碳。每年陸地森林生態(tài)系統(tǒng)將產(chǎn)生1.71PgC/a 的凈碳匯通量，土壤有機(jī)碳庫可產(chǎn)生凈碳通量0.80PgC/a;全球碳酸鹽巖溶解轉(zhuǎn)移碳匯通量為0.55PgC/a，這一數(shù)值相當(dāng)于全球森林碳匯通量的33%、土壤碳匯通量的70%，相當(dāng)于全球化石燃料排放碳量的7.80%。

與植物碳匯不同的是，由于碳酸鹽巖溶解過程是以清潔、透明的 巖溶水的形式存在，肉眼無法察覺，只有通過專門的儀器設(shè)備才能監(jiān)測(cè)到，故而，碳酸鹽巖溶解產(chǎn)生的碳匯過程也被稱為靜悄悄卻有大作為的碳匯。