2009 年 12 月底，在哥本哈根召开的联合国气候变化大会 上，直到闭幕一刻，也未能在发达国家中期减排目标的问题上取 得任何进展，碳排放分配所触动到的国家利益成为了绊脚石。 

        在一些科学家看来，这样的 结局并不难预料，倒是“改变地球”的预想多少有些硬伤，因为它的关键前提是认为人类可以通过减排和低碳的方式来影响气候。问题在于：这样的命题成立否？人 类在多大程度上可以改变地球？此刻，或许地质学家的观点更为客观。 在他们看来，地球上的碳元素分别以不同的形态分布于地球表层的大气圈、生物圈、水圈和岩石圈系统中，碳循环就是发生在四个圈层之 间碳元素的相互转换、运移的过程。只要能够找到有效途径，将我们 认为过剩的碳从一个系统转移到另一个系统中，那么人类改变全球环境与气候的假设就不难成立。

碳酸盐岩——地球最大、最活跃的碳库

        地球存在已有 46 亿年之久，地球大气的演变经历了三个阶段：原始大气、次生大气和现代大气。 原始大气的主要成分是氢和氦； 次生大气的主要成分是水、二氧 化碳、甲烷、氮、硫化氢和氨等， 与现代的火星有类似之处，其二 氧化碳的浓度高达 25% 以上；现 代大气的主要成分是氮和氧，二 氧化碳浓度仅为 0.03%~0.04%。 地球大气中如此巨量的二氧化碳 去了哪里？经过地质学家长期的 调查研究，认为地球上的碳主要 以有机碳和无机碳的形式存在。 其中赋存于页岩、碳酸盐岩中的 分散微粒有机碳占比很小，而现 代地球上最大的碳库实为储存在 碳酸盐岩中的高达 61×1015tC 的 无机碳，其碳量占全球总碳量的 99.55%。这也就解释了二氧化碳 的去向问题：古老的硅酸盐岩与地球大气中二氧化碳和水反应， 产生碳酸盐岩沉积、有机碳和氧 气，即碳汇效应。伴随着氧气的出现和二氧化碳的减少，地球， 这个原本沉默的星球才得以慢慢变成一个巨大的生命体。

        碳酸盐岩在地质学中被归类 为可溶岩，即可以在雨水作用下 发生溶解的岩石。大量的野外和室内模拟结果显示，碳酸盐岩的溶解过程是十分敏感和快速的， 岩溶地下洞穴中大量石笋、钟乳 石的沉积，就能充分说明这一点。 石笋、钟乳石的沉积是雨水对可溶岩的溶解，随水流至洞穴，因 饱和或过饱和的岩溶水在运移过 程中条件的改变，水体中部分二 氧化碳溢出，重新变成碳酸钙沉 积而成，洞穴顶板的厚度常常为 几米甚至到几百米不等，洞内形 成石笋的滴水对地表降雨的响应时间最短可以不足 1 小时。同时， 水体中无机碳的浓度变化会随着地表温度、降雨、植被、土壤情况 的变化而变化。这一过程悄无声息，但效果惊人。长年的测试结果 表明：只桂林片区就因土下石灰岩的溶解过程，使得土壤向大气释 放二氧化碳的年通量降低 25%。

碳酸盐岩溶解——沉默而惊人的碳汇效应

        大气中温室气体如二氧化碳浓度的升高被认为是全球气候变暖 的最主要因素。全球气候模型显示，大气中二氧化碳体积分数每上 升 1 倍，则大气温度将上升 6℃。而通过对大气二氧化碳的长期监测表明，大气二氧化碳浓度在工业革命时期，开始呈现持续的上涨， 即人类对化石燃料的大量使用，将埋藏在岩石圈中的有机碳燃烧成大 气圈里的二氧化碳，成为地球变暖的“罪魁祸首”。 

        为应对气候变化，1992 年 6 月 4 日在巴西里约热内卢举行的联合 国环境发展大会上通过了第一个全面控制二氧化碳等温室气体排放的国 际公约——《联合国气候变化框架公约》（以下简称《公约》）。1995 年至今，《公约》规定每年召开一次缔约方会议，提出了一系列缓解大 气升温的措施，包括二氧化碳减排、植树造林、二氧化碳回收等措施。

       《公约》中大力倡导的植树造林是基于绿色植物的光合作用，将 大气中的二氧化碳与水结合形成植物体，从而完成的“看得见、摸得着” 的碳汇过程。这一过程通俗来说， 就是把本应释放到大气中的碳给 固定住。最常被提到的碳汇形式 通常就是森林碳汇。除此之外， 还包含藻类碳汇、海洋碳汇、岩 石碳汇、渔业碳汇，等等。植物 光合作用过程，将大气中的二氧 化碳转移到生物圈中，被认为对 缓解地球变暖有良好效果。那么， 与之相比，岩溶作用将大气中的二氧化碳转移到水圈中，是否也 能产生足够大的碳汇效应，对地 球变暖产生有效缓解作用呢？

        根据我国 1981 年至 2000 年 间 的 统 计 , 森 林、 灌 草、 陆 地 植被年均碳汇通量分别为 0.075 PgC/a、0.019 PgC/a 和 0.101 PgC/a， 而基于九大水流域数据的估算， 中国碳酸盐岩溶解的过程中产 生的碳汇通量为 0.03~0.072 PgC/ a，取中间值 0.051 PgC/a 与上述 三种碳汇方式对比，即碳酸盐岩溶解的碳汇通量分别是陆地植被的 50.5%、森林的 68%、灌草丛的 2.68 倍。换个更为形象的角度，中国 陆地植被年碳汇通量相当于同期中国工业二氧化碳排放量的 15.35%， 则碳酸盐岩溶解产生碳通量相当于排放量的 7.75%。 

       对全球而言，植物的光合作用将消耗大气二氧化碳。每年陆地森 林生态系统将产生 1.71 PgC/a 的净碳汇通量，土壤有机碳库可产生净 碳通量 0.80 PgC/a；全球碳酸盐岩溶解转移碳汇通量为 0.55 PgC/a，这 一数值相当于全球森林碳汇通量的 33%、土壤碳汇通量的 70%，相当于全球化石燃料排放碳量的 7.80%。 

        与植物碳汇不同的是，由于碳酸盐岩溶解过程是以清洁、透明的 岩溶水的形式存在，肉眼无法察觉，只有通过专门的仪器设备才能监测到，故而，碳酸盐岩溶解产生的碳汇过程也被称为静悄悄却有大作为的碳汇。

来源：国土资源科普与文化