“碳中和”第1講二氧化碳的循環之路

魚桶

在上一期的“非常研究所”里，我們初步介紹了“碳中和”的基本情況——“碳中和”就是要將大氣中多余的二氧化碳除去，避免溫室效應異常增強。我們還簡單介紹了二氧化碳在大自然里有自己的循環體系。接下來，就讓我們一起看看，二氧化碳在大自然里究竟是如何循環的吧——

巖石

碳的化身碳酸鹽是形成某些巖石的基礎，如形成溶洞的石灰巖、可用作建筑材料的大理巖等。石灰巖和二氧化碳的緣分可是不淺。在石灰巖的形成過程中會釋放出二氧化碳氣體;同時，溶有二氧化碳的水又能侵蝕石灰巖。溶洞就是在這兩個過程的交替中逐漸形成的。

我們都知道，二氧化碳是一種氣體，存在于我們周圍的大氣之中。形成二氧化碳的基礎，是碳。

碳是一種神奇的元素，經過復雜的化學變化或物理變化，它不僅能化身為二氧化碳，還能變成千千萬萬種其他不同的形態，藏身在大自然之中。我們要說的二氧化碳的循環，其實就二氧化碳和碳的其他“化身”之間，相互“變身”的過程。

那么，都有碳的哪些“化身”會參與到二氧化碳的循環中去呢？我們去大自然里找找它們吧！

大氣

在大氣中，碳最主要的化身就是二氧化碳。也幾乎只有在大氣中，二氧化碳才能以氣體的形態自由生活。可以說，大氣就是二氧化碳的家，既是二氧化碳循環之路的起點，也是終點。

海洋

海洋是二氧化碳的第二個家，這里也存儲著豐富的二氧化碳。海洋無時無刻不在與大氣進行著二氧化碳的交換。在大氣與海洋交接的地方，如果大氣中二氧化碳的濃度更大，二氧化碳就會溶解在海水里;反之，二氧化碳就會逃脫大海的束縛，重新回到大氣中。海洋中碳酸鹽的含量也很豐富。

生態系統

你知道嗎？包括人類在內，地球上的所有生物也都是碳的化身，被稱為“碳基生物”。因為包括組成細胞的重要成分和生命活動的能量來源等與生命息息相關的東西，都有碳的參與。生物的活動也離不開二氧化碳，比如我們會呼出二氧化碳，植物生長需要吸收二氧化碳。

漫長又龐大的征程——無機碳循環

在大自然里，二氧化碳的循環之路主要有兩條。一條主要在沒有生命的物質間循環，我們稱為“無機碳循環”;一條主要在生物間循環，我們稱為“有機碳循環”。

我們首先來看看無機碳循環。無機碳循環是一個緩慢而漫長的過程。一個完整的無機碳循環需要數百萬年，甚至數千萬年才能完成。

無機碳循環的故事，要從約45億年前講起。

那個時候，初生的地球沒有大氣層的保護，不斷受到來自宇宙的其他天體的直接撞擊，撞擊產生的巖漿席卷整個地球表面，并釋放出大量的二氧化碳和水蒸氣。這些溫室氣體逐漸形成當時的大氣層，就像為地球披上了一張厚厚的保溫毯。那時候的地球，氣溫高達1200°C，就像炙熱的火焰地獄一般，任何生物都無法生存。

有了大氣層的保護，撞擊事件逐漸減少，地表溫度和氣溫都開始下降。終于有一天，水蒸氣開始凝結成水滴降落到地面。溶于雨水中的二氧化碳也隨之降落。二氧化碳的“無機碳循環”之路，就此開始。

大氣中的二氧化碳

在風化作用下，陸地上含碳的巖石被分解，又會重新釋放二氧化碳回大氣。

碳酸鹽在大海中又變成固體的沉積巖，沉入海底。

下雨時，大氣中的二氧化碳氣體溶于雨水中，雨水沖刷巖石，形成碳酸鹽。它們一部分留在陸地上變成不同種類的巖石，另一部分最終通過河流流向海洋。

隨著地球緩慢的板塊運動和地質變化，這些含碳的巖石沉入地下深處，被熔化成巖漿。

火山噴發，巖漿中的碳變回二氧化碳，被大量釋放于大氣中。

無處不在的短途旅行——有機碳循環

相較于漫長的無機碳循環，由地球上所有生命體參與的有機碳循環，就活躍得多了。

地球上的生命世代不息，碳就隨著生命的出生、繁衍和消亡，在其中流動。這樣的有機碳循環，完整走完一次只需要數十年至數百年的時間。

大氣中的二氧化碳

不管吃肉的動物還是吃素的動物，在吃的過程中，“碳”都完成了從食物向動物體內的轉移。同時，動物也能通過呼吸排放出二氧化碳。

植物既能通過光合作用吸收二氧化碳，將其轉變成自己的養分，也能通過呼吸作用放出二氧化碳，同時釋放出生存所需的能量。

動植物死亡后，遺體在自然條件下被微生物分解，這個過程也會釋放出二氧化碳。

沒有被分解完的生物遺體，被慢慢地掩埋到地層深處。在地下經過數百萬年的復雜變化后，煤炭、石油、天然氣等化石燃料就形成了。這些化石燃料在自然條件下，只能經由緩慢的地質變化被抬升至地表，再參與到無機碳循環的“大征程”中。

億萬年來，我們的地球

一直在進行著緩慢而持續的演化，大氣中的二氧化碳濃度也在不斷地被大自然自我調節，維持著有序的平衡。比如，大氣中二氧化碳的濃度會隨季節而略有變化。冬季植物凋謝，二氧化碳的濃度上升;春季植物開始生長，二氧化碳的濃度則下降。但是，隨著人類的出現和發展，人類的活動正在慢慢擾亂這個平衡，打亂二氧化碳循環平靜的腳步。

那么，地球上的二氧化碳都受到人類什么樣的影凱響，又會有什么后果呢？敬請期待！