一提起“吸收二氧化碳”，你會(hui) 想到什麽(me) ？樹木和海洋可能會(hui) 此刻閃現在你的腦海，順便勾起你去戶外親(qin) 近大自然的願望。

不過，有一個(ge) 答案可能常被忽視，那就是岩石。在捕獲與(yu) 儲(chu) 存大氣CO2的過程中，它也扮演著重要角色。為(wei) 了實現“碳中和”的目標，青藏高原的石頭很努力。

什麽(me) 是碳中和？

全球變暖已成為(wei) 科學界和各國政府關(guan) 注的熱點問題，為(wei) 應對這一問題，各國政府紛紛提出相關(guan) 目標與(yu) 方案。2020年9月，中國國家主席習(xi) 近平在第七十五屆聯合國大會(hui) 上發表重要講話，宣布了中國的碳中和目標。根據彭博新能源財經2020年12月發布的《中國加速低碳進程》白皮書(shu) 顯示，全球60%碳排放的國家和地區已製定碳中和目標，包括中國、歐盟、英國、日本、韓國等。

碳中和是指國家、企業(ye) 、產(chan) 品、活動或個(ge) 人在一定時間內(nei) 直接或間接產(chan) 生的CO2或溫室氣體(ti) 排放總量，通過使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排等形式，以抵消自身產(chan) 生的CO2或溫室氣體(ti) 排放量，實現正負抵消，達到相對“零排放”。簡單來說，我們(men) 一邊產(chan) 生CO2，又一邊消耗它，當我們(men) 消耗的量和產(chan) 生的量正負抵消了，就實現了零增長。

在實現碳中和的道路上，除各國主要通過節能減排和CCS (carbon capture and storage)技術增加碳捕獲和儲(chu) 存來抑製氣候變暖外，自然界如岩石化學風化等某些物理化學過程也能實現捕獲和儲(chu) 存大氣CO2，被稱作自然界的CCS。

自然界的CCS之一——岩石化學風化

首先，我們(men) 需了解岩石的化學風化是什麽(me) 。風化作用是指，**在自然界中，地表上的岩石、礦物與(yu) 大氣、水、空氣以及生物接觸時，產(chan) 生了物理變化、化學變化，從(cong) 而在原地形成鬆散堆積物的全過程。**岩石在物理機械作用下崩解、破碎的過程稱為(wei) 物理風化，而能夠使岩石化學成分發生改變的風化作用稱為(wei) 化學風化。

溫差風化導致受熱不均，收縮不一致，岩石發生裂解

拍攝地點：納木錯曲嘎切流域，拍攝者：於(yu) 正良

花崗岩裏的黃鐵礦氧化（當含鐵物質岩石被風化後，就染上了富有特征的紅褐色，即化學風化）拍攝地點：納木錯曲嘎切流域，拍攝者：於(yu) 正良

按照礦物組成分類，岩石主要分為(wei) 矽酸鹽岩和碳酸鹽岩。矽酸鹽岩在化學風化過程中吸收大氣CO2，隨後以CaCO3的形式封存CO2，形成地質時間尺度的碳匯效應(>100萬(wan) 年)，而碳酸鹽岩風化也能吸收大氣中的CO2，以HCO3-的形式形成較短時間尺度的碳匯(<10萬(wan) 年)。矽酸鹽岩風化的簡化模式：

碳酸鹽岩風化的簡化模式：

作為(wei) 廣泛存在的表生地質過程，陸地岩石的化學風化與(yu) 全球碳循環和氣候變化之間存在著強烈的耦合關(guan) 係：大氣CO2濃度上升導致全球氣候變暖，更高的氣溫導致岩石的化學風化增強，從(cong) 大氣中吸收CO2的量也會(hui) 增加，從(cong) 而抑製大氣CO2的過快增長，導致全球降溫，如此便形成一個(ge) 負反饋機製。

另一方麵，當地球溫度較低時，化學風化強度也處於(yu) 較低水平，吸收大氣CO2的通量十分有限，因而火山活動和岩石變質作用排放的CO2得以累積，促使地球向變暖方向發展，防止地球溫度過低。可以看出，地表岩石的化學風化(尤其是矽酸鹽岩風化)是調節大氣CO2濃度和推動全球氣候變化的重要因素，是地球係統演化的“穩定器”，素有“地質空調”之稱。

青藏高原是個(ge) 大空調？

青藏高原高寒缺氧、地勢高亢，有地球第三極之稱。作為(wei) “亞(ya) 洲水塔”，青藏高原發育了眾(zhong) 多的冰川、湖泊與(yu) 河流，**遠離人類活動中心，受人類活動影響較小，是研究地球係統各圈層間相互作用的“天然實驗室”。**科學家們(men) 通過采集青藏高原地表水比如河水、湖泊、冰川徑流等水體(ti) ，測定它們(men) 的化學成分來反映研究流域的化學風化過程，進而認識風化作用下對大氣CO2的消耗量。

從(cong) 空間分布來看，喜馬拉雅山脈的隆升造成其南坡的降水豐(feng) 沛，但由於(yu) 地形阻擋，使得青藏高原腹地的氣候較幹旱。因此，雖然喜馬拉雅山脈的隆升造成了南坡較高的化學風化速率，但其引起的內(nei) 陸幹旱對青藏高原整體(ti) 的化學風化強度起到了負反饋作用。從(cong) 年內(nei) 變化來看，青藏高原內(nei) 陸流域化學風化速率的季節差異十分顯著，季風期遠大於(yu) 非季風期。

此外，科學家通過對比青藏高原內(nei) 陸的冰川流域與(yu) 非冰川流域化學風化過程及速率的差異，得到了青藏高原內(nei) 陸的冰川作用促進了岩石化學風化的結論。也就是說，在青藏高原內(nei) 陸，冰川流域的化學風化可能對大氣中CO2濃度的上升起到負反饋的調節作用。

**在全球氣候變化背景下，青藏高原的增溫速率是全球平均值的2倍。**冰川作為(wei) 氣候的產(chan) 物，氣候變暖必然導致冰川融化速度加快，以流域為(wei) 空間尺度的岩石化學風化作用可能也呈增強態勢，進而加強流域碳循環過程。但是，**上述理論推導還未得到野外實地觀測數據的驗證。**在未來，仍需對青藏高原典型冰川流域的化學風化過程及其碳匯效應進行長期的定位觀測，以解答冰川變化對岩石化學風化及其碳匯效應可能產(chan) 生哪些影響的謎題。

青藏高原東(dong) 南部阿紮冰川冰舌末端的變化曆史

如何利用好岩石風化？

那麽(me) ，岩石化學風化具備的重要碳匯功能能否被人類利用呢？這個(ge) 問題的答案很可能是正麵的。

通過人為(wei) 增強岩石化學風化來抑製大氣CO2濃度的過快增長，部分研究已證明這一設想可行。如比爾林（Beerling）等人認為(wei) ，將碾碎的玄武岩或其他矽酸鹽礦物添加至土壤中，**這些物質在化學風化過程中既能為(wei) 植物生長提供必要的K和Si等營養(yang) 元素，也能增強對大氣CO2的吸收（每年多吸收5-20億(yi) 噸CO2）。**這一技術操作簡單，成本較低，因而在未來推廣這一技術，可助力早日實現“碳中和”的宏偉(wei) 目標。

根據美國國家海洋和大氣管理局的觀測數據，全球大氣CO2濃度由工業(ye) 革命前的280 ppm升高到2021年3月的416.74 ppm。采取多種手段降低大氣中CO2濃度，阻遏全球氣候變暖的勢頭已是刻不容緩。雖然普羅大眾(zhong) 難以直接參與(yu) 到相關(guan) 的科學研究中，但仍可通過生活方式的調整為(wei) 節能減排做出貢獻，助力實現“碳中和”目標。

參考文獻：

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本文作者：燕妮、於(yu) 正良、鄔光劍、安寶晟

作者單位：中國科學院青藏高原研究所

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