關(guān)于碳循環(huán)，有一個(gè)未解之謎：根據(jù)物質(zhì)守恒定律，陸地生物圈與大氣圈之間，碳循環(huán)本應(yīng)是守恒的平衡狀態(tài)。然而，科學(xué)家在估算全球碳平衡時(shí)驚訝地發(fā)現(xiàn)，近20%的二氧化碳排放去向不明，即所謂的“迷失碳匯”。如果找到迷失的碳匯，將有助于了解全球碳循環(huán)機(jī)制。

 

    近日，中科院新疆生態(tài)與地理所的一項(xiàng)最新研究表明，荒漠下的“咸水海洋”形成了吸收二氧化碳的巨大碳匯，形成了迷失碳匯的一部分。這一成果發(fā)表在最新一期的美國(guó)《地球物理研究快報(bào)》上。

 

    回憶起十年的研究經(jīng)歷，中科院新疆生地所研究員李彥覺得“挺好玩的”，而這項(xiàng)“好玩的”研究或?qū)㈤_辟全球碳循環(huán)研究的另一片天地。

 

    沙漠下的“海洋”

 

    海洋、森林通常被認(rèn)為是碳匯的主要所在，沙漠并不在其列。

 

    然而，10年前，中外科學(xué)家?guī)缀跬瑫r(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)出人意料的現(xiàn)象——二氧化碳源源不斷地消失于沙漠或荒漠區(qū)。據(jù)此，科學(xué)家推測(cè)，荒漠區(qū)很可能是一個(gè)很大的碳匯。

 

    “沙漠里的二氧化碳是怎么被吸收的，成了個(gè)問題。”李彥在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說，“通常理解的‘土壤呼吸’主要是土壤釋放而非吸收二氧化碳的過程，因?yàn)樗型寥览锏纳^程都沒有光的參與，只可能釋放二氧化碳，不可能吸收。”

 

    遺憾的是，盡管公布了對(duì)沙漠碳匯的推測(cè)，但長(zhǎng)期以來科學(xué)家并未找到其中的“玄機(jī)”。

 

    為了解決這個(gè)問題，李彥帶著幾個(gè)人組成的科研團(tuán)隊(duì)，開展了為期10年的研究。他們從沙漠的鹽堿土壤著手，最后發(fā)現(xiàn)被吸收的二氧化碳既不在植物中，也不在土壤中，而是在荒漠下的咸水層里。

 

    “原理其實(shí)很簡(jiǎn)單�；哪雀珊档貐^(qū)的土壤、地下水絕大多數(shù)為鹽堿性，二氧化碳溶于水后呈弱酸性。任何自然系統(tǒng)總有趨于中性的、穩(wěn)定的趨勢(shì)。因此，荒漠區(qū)的地下咸水對(duì)二氧化碳的溶解度極高。”李彥說。

 

    根據(jù)研究組的初步估計(jì)，全球范圍內(nèi)，儲(chǔ)存在沙漠區(qū)地下咸水中的碳總量可達(dá)1000億噸。“這個(gè)‘沙漠下的海洋’與真正的海洋一樣也是碳匯。”李彥說，或許這些二氧化碳經(jīng)過復(fù)雜的地球化學(xué)變化后，將變成碳酸鈣永遠(yuǎn)藏于地質(zhì)結(jié)構(gòu)中。

 

    在修正中摸索前行

 

    這項(xiàng)“原理簡(jiǎn)單”的研究持續(xù)了10年，也修正了10年。這10年里，研究組還“犯過錯(cuò)”。

 

    2009年，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇關(guān)于土壤吸收二氧化碳的論文，認(rèn)為沙漠鹽堿土具有吸收二氧化碳的作用。“我們預(yù)測(cè)沙漠碳匯，是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了有進(jìn)入土壤的二氧化碳，所以在之后很長(zhǎng)時(shí)間里，我們都盯著土壤作研究。”李彥說，當(dāng)時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)一直認(rèn)為鹽堿土本身可以吸收二氧化碳。

 

    當(dāng)時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)從準(zhǔn)噶爾沙漠運(yùn)回了各類鹽堿土，用壓力鍋進(jìn)行高溫滅菌，排除生物影響，再將土壤放回野外，發(fā)現(xiàn)各類鹽堿土對(duì)二氧化碳的吸收非常明顯。

 

    “之后我們發(fā)現(xiàn)，這篇文章完全是錯(cuò)的。”李彥說，高溫高壓的蒸煮將土中的二氧化碳排空了，放到野外后二氧化碳會(huì)有一個(gè)緩慢的擴(kuò)散平衡過程，所以研究人員當(dāng)時(shí)測(cè)到的并非鹽堿土真正吸收的二氧化碳。

 

    接下來，是不斷的修正。經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間，科研人員開始推測(cè)可能是土壤溶液對(duì)二氧化碳有吸收作用。于是，他們將土壤換成了化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的石英沙，加入土壤溶液，最后發(fā)現(xiàn)確實(shí)是土壤溶液在起作用，和土壤基質(zhì)沒關(guān)系。最后，科研人員才將目標(biāo)鎖定為沙漠下的咸水層，并在地下水深度較淺的塔克拉瑪干沙漠里完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

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