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除了熄灯一小时,减少“碳排放”,我们还可以实现“碳中和”!

作者:张道锋(河海大学海洋学院)来源:《知识就是力量》杂志

3月27日 是“地球一小时”活动日在这一天晚上20:30家庭及商界用户关上不必要的电灯及耗电产品一小时,以此来表明他们对应对气候变化行动的支持。熄灯本身带来的节电量可能微不足道,但你我的心声在今晚20:30这一刻与全球共鸣。为应对气候变化,今年全国两会提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现中和”等庄严的目标承诺。在今年的政府工作报告中,“做好碳达峰、碳中和工作”被列为2021年重点任务之一;“十四五”规划也将加快推动绿色低碳发展列入其中。煤炭、石油等化石燃料在使用过程中排放了大量的二氧化碳,导致温室效应、海洋酸化、冰川融化等问题接踵而至。当通过节能减排、植树造林等措施吸收固定的二氧化碳,和生活、生产排放的二氧化碳相互抵消时,我们称之为“碳中和”。实现“碳中和”的关键在于如何提升二氧化碳的吸收量。森林、草原可以吸收二氧化碳,那么占据地球总面积71%的海洋就只能作壁上观了吗?在这个特殊的日子里,让我们认识一下那些参与“碳中和”的海洋微生物吧。

海洋中的碳循环

海岸线上的大型海藻可以通过光合作用吸收二氧化碳,而95%的海域都是深度在1000米以上的远海,大型海藻无法在这里生存,但凭借微藻、细菌、病毒等海洋微生物的作用,远海也可以吸收并储藏数量庞大的碳!在海洋的生态环境中以生物或生物行为为动力,将碳元素从海洋表面向深层传递的过程首先,海洋自身的特性可以保障不同深度的海域都能得到源源不断的二氧化碳供应。气态的二氧化碳在海洋表面很容易溶解在海水中形成碳酸,因为海水的pH值通常在7.8~8.2之间,呈弱碱性,所以碳酸会迅速解离形成碳酸氢盐并维持相对稳定的浓度。这些溶解的二氧化碳在一定程度上会受到海洋水体物理运动的影响而向深层海域转移。在极地区域,表层富含二氧化碳的低温海水由于密度高和其他因素推动,可垂直下沉到2000~4000米的深处;而海洋深处的海水又可以通过上升流到达海洋表面。温度升高时,溶解的二氧化碳就会挥发并重新进入大气中。另外,由于海洋表面风力等因素引起的湍流及温度梯度变化的影响,海水还会在一定范围内形成水循环,促进二氧化碳的溶解和在海水中扩散。这一过程,我们称为海洋二氧化碳循环的溶解度泵。溶解度泵为表层海水以下海域的微生物通过光能或化学能吸收二氧化碳提供了可能。

“食量”惊人的微藻

在远海的透光层(约100~200米处),存在着许多我们肉眼无法直接观察到的单细胞藻类,称之为微藻。它们可以像绿色植物一样利用光能吸收二氧化碳并合成有机物。微藻个体微小,需要在显微镜下才能看清它们的形态。因此很多人对它们并不熟悉,其实近岸的赤潮有时候就是由于硅藻等微藻过量繁殖导致的,可见微藻的繁殖能力不容小觑。

说起微藻,就不得不提在海洋中分布非常广泛的类群――蓝藻。蓝藻也叫蓝细菌,与硅藻、甲藻等真核微藻不同,它属于原核生物。真核细胞具有线粒体、高尔基体等细胞器,而原核细胞没有这些复杂的结构。正因为细胞结构简单,所以蓝藻更能适应远海营养贫瘠的环境。在海洋中,含量最高的两种蓝藻是原绿球蓝细菌和聚球蓝细菌,它们是海洋二氧化碳的主要吸收者,可以为海洋食物链提供15%~40%的碳源。

病毒也参与“碳中和”

在植被生长旺盛的湖底、河床和潮间带,沉积物中往往夹杂着一层黑泥。这些就是难以被分解而被储藏起来的“碳”。那么,远海也能储藏碳吗?答案是肯定的,病毒就是远海碳储藏的主要参与者之一。病毒是如何在海洋碳储藏中发挥作用的呢?在远海透光层存在着大量以自养生物及其分泌物、细胞碎片等为食的原生动物和异养细菌。这些生物生长的后期,很容易受到病毒(包括噬菌体)的侵染而加速死亡。它们死亡后释放出来的大部分物质会被其他生物再次吸收利用或通过呼吸作用变为二氧化碳回到大气中;另一方面,大约有0.3%的概率会以微米颗粒的有机碳形式向深海或海床沉降而不再进入碳循环。在深度200米以上的海域,有时候这些颗粒有机碳会碰撞和凝结成直径可以达到几厘米的聚集体。当这些聚集体被光线照亮时,就像降落的雪花一样,我们将这种现象称为“海洋雪”。这种有机碳从海洋表层垂直向深层转移过程被称为生物碳泵,生物碳泵每年可以将大约30亿吨的碳沉降到海底。而可溶的有机碳在微生物的分解作用下,根据从释放到活细胞外到再次被生物体利用的时间可分为:周转时间只有几分钟到几个小时的活性溶解有机碳;周转时间为几周到几年的半活性溶解有机碳;周转时间几十年到上千年的惰性溶解有机碳。惰性溶解有机碳由于很难被利用或分解,便会逐渐沉降到深海或海床,从而永久地被海洋储藏起来。海洋中惰性溶解有机碳的含量非常大,大约为6500亿吨,约占所有溶解有机碳的95%,与大气中的总碳量相当。微生物齐心协力,将二氧化碳从海洋的表层永远地“留”在了海洋里,从而减少了大气中的二氧化碳。小小的海洋微生物成为了实至名归的“碳中和”小帮手。微生物尚且如此我们可以做得更多希望大家超越一小时在生活处处践行环保理念一起为地球发声与万物共生!(责任编辑/ 黄盈盈美术编辑/ 李子夜)注:本文部分内容来自央视新闻、WWF世界自然基金会