科學家提出偶聯水生光合作用的碳酸鹽風化碳匯學說

　　自氣候變化的巖石風化控制學說提出至今，人們普遍認為，是硅酸鹽的風化碳匯作用(CO2+CaSiO3TCaCO3+SiO2)在控制著長時間尺度的氣候變化，而碳酸鹽的風化作用(CaCO3+CO2+H2O?Ca2++2HCO3-)不具有這一功能，因為碳酸鹽溶解過程中消耗的所有CO2又通過海洋中相對快速的碳酸鹽沉積而返回大氣。而最新的研究發現，碳酸鹽溶解的快速動力學特性(比硅酸鹽快100倍以上)，以及硅酸鹽巖流域中微量碳酸鹽礦物的風化在控制該流域溶解無機碳(DIC)濃度上的絕對重要性，使得碳酸鹽風化碳匯占整個巖石風化碳匯達到90%以上，而硅酸鹽風化碳匯可能不足10%。再加上水生光合生物對DIC的利用(Ca2++2HCO3-TCaCO3+CH2O+O2)及其形成的有機質的埋藏，使得由碳酸鹽風化形成的大氣CO2匯（如圖）以往被嚴重地低估至實際值的1/3左右，達到每年近5億噸碳。因此，碳酸鹽風化碳匯不僅影響了人類社會目前普遍關注的短時間尺度的氣候變化，而且在自水生光合生物出現以來的長時間尺度氣候變化的控制上可能也是主要的(相對于硅酸鹽風化碳匯)。這無疑對傳統的觀點，即“只有鈣硅酸鹽風化才能形成長久的碳匯并控制長時間尺度的氣候變化”提出了質疑。

　　上述觀點以《偶聯的碳酸鹽風化形成巨大且活躍的CO2匯》(Large and active CO2 uptake by coupled carbonate weathering)為題發表在《地學論評》（Earth-science Reviews）上，這是中國科學院地球化學研究所研究員劉再華聯合美國堪薩斯大學、佛羅里達州大學和西肯塔基大學等的學者首次系統提出偶聯水生光合作用的碳酸鹽風化碳匯學說，文章從“碳酸鹽礦物風化在硅酸鹽巖流域DIC產生的重要性”、“碳酸鹽風化對氣候和土地利用變化的高度敏感性”、“水生光合生物對DIC的利用”、“偶聯水生光合作用的碳酸鹽風化產生巨大的CO2匯”、“風化碳匯隨氣候和土地利用變化增加”、“偶聯的碳酸鹽風化碳匯概念模型的應用”，以及“結論和展望”等章節進行了系統全面的闡述。

　　審稿人認為該文為全球碳收支計算提供了一個新方法，即將碳酸鹽礦物風化和水生光合作用偶聯作為CO2捕獲的重要機制，其中提出的概念模型是這一機制的令人信服的理論基礎，因而是一個重要和不斷演變的議題，值得充分考慮。

　　該成果受到國家自然科學基金重點項目(41430753)和國家自然科學基金委員會-貴州喀斯特科學研究中心聯合基金重大項目(U1612441)資助。

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偶聯水生光合作用的碳酸鹽風化碳匯概念模型