作者:赵斌 来源:中国科学报 发布时间:2017-4-28
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碳,并非人类宿敌

 

■赵斌

不管是传统媒体,还是新媒体,都有意无意间向人们灌输着一个信条:碳是有毒的废物,是气候变化的罪魁祸首。虽然这并非地球化学家、生态学家的本意,但人们的注意力似乎更容易被引入到在气候科学中研究不全面或不充分的地方,让普罗大众得出,碳是邪恶的。

二氧化碳固然是地球温室效应的重要化学成分,但同时,二氧化碳也赋予了浓厚的政治色彩,在某种程度上甚至成为政治家们推进某项计划或争取大众支持的“帮凶”,更让碳在自然界中本身的角色变得扑朔迷离。例如,在美国的两党争斗中,民主派人士希望制定规则减少向大气中的碳排放,而当选的共和党新总统唐纳德·特朗普则试图废弃这种规则。

2016年10月,世界知名建筑师、设计师和城市规划师威廉·麦克唐诺在美国知名科技网站SXSW召开的生态会议主旨演讲中指出:这一切都是错误的,碳不是人类的宿敌。并在当年11月17日的Nature上以同名标题发表了一篇文章。他认为是人类自己制造了碳的毒性,在正确的地方,碳是资源和工具。

在麦克唐诺的宣言中,气候变化是因为人类自己打破了碳循环所造成的结果:大气中的人为温室气体是以错误的存留时间、错误的剂量进入了错误的地方,正如饮用水中的铅和河流中的硝酸盐,我们自己产生了碳毒性。总体上,这是一种人类的设计失败。

为了厘清人类对碳的误解,麦克唐诺在文中诠释了几个文字概念,认为这都是“言语驱动的行动”惹的祸。在目前有关描述碳的语言中,有“低碳”(Low carbon)、“零碳”(zero carbon)、“脱碳”(decarbonization)、“负碳”(negative carbon)、“中性碳”(neutral carbon),甚至“碳战争”(a war on carbon),等等。这些词由于缺乏明确的定义,别说大众,就是许多气候谈判专家也迷失了。

在英文世界里,negative和positive是一对反义词。作为名词使用的时候,前者表达负面、消极和否定的意味,后者指正面、积极和肯定的含义。可有时候又作为形容词表达进出大气的方向,negative carbon(负碳)用于从大气中清除二氧化碳,而positive carbon(正碳)指增加了大气中的二氧化碳。由此,carbon negative(碳消极)和negative carbon则表达了完全相反的含义。

例如,不丹总理表示,他们的国家是carbon negative的,因为该国现有森林吸收的二氧化碳比全国释放的二氧化碳还要多。与此同时,许多企业宣布希望做到carbon positive(碳积极),即通过生产超过自身运行所需要的可再生能源或者植树吸收碳来实现这个夙愿。

另外,不同的部门和机构看待二氧化碳也有不同的角度。例如,在美国,土地管理局将之归类为物品,环保局视之为污染物,芝加哥气候交易所则把它看成金融工具。

为了厘清二氧化碳的原料属性和品质属性,麦克唐诺认为可根据碳的材质进行辨别,将地球上的碳框定为活跃碳(Living carbon)、耐久碳(Durable carbon)和逸散碳(Fugitive carbon)。这相当于在碳的领域提出了一种新的表达方式,未来就可以利用这些运转性碳(working carbon)实现新的前景和战略。

那么,我们该如何利用自然碳循环才能保持和加强其所提供的福利,也就是碳积极策略呢?答案是,从土壤开始。

碳是土壤健康的核心。在健康的生态系统中,当植物将二氧化碳转化为碳基糖(液态碳)时,一些碳流入植物的枝条、叶片和花朵中,其余的则滋养土壤食物网,从植物的根部流向土壤微生物群落。作为交换,微生物共享对植物健康至关重要的矿物质和微量营养成分。微量营养成分被吸收到植物的叶子中,提高了光合作用的速率,这样又能够为微生物产生更多的液态碳,进而为真菌和植物创造更多的微量营养成分。

在地下,液态碳通过食物网循环转化为土壤碳——这种碳蕴藏丰富、稳定可靠,具有赋予生命的作用。这种有机物质也使土壤呈海绵状,从而提高其肥力、持水力和滤水力。一个健康的碳循环就是这样支持生命的。这种流动使碳以合适的浓度保存在合适的场所中,调节气候,促进增长,并滋养了人类社会持续发展一万年。

许多土壤研究人员认为,目前的碳循环过程仍然能够做到这些。生态学家兼土壤科学家Christine Jones是“惊奇碳工程”的创始人,她描述了大气碳与液态碳之间的“光合桥”,以及植物与生物活性之间的“微生物桥”,她认为碳富集土壤是景观健康和气候恢复的双重基石。新墨西哥州立大学能源与环境研究所的DavidJohnson研究了碳—微生物桥。

根据这些认识,麦克唐诺说,我们应该为生活而设计,让所有的地区,不管是农村还是城市都打开这个碳桥:用大气中的碳促进生物过程、构建土壤碳并逆转气候变化;用再生农业和城市设计来提高光合作用能力,增强生物活性,建立城市食品体系,培育碳素营养的闭环;把污水处理厂变成肥料工厂等等,将碳作为资产,将生命馈赠的碳循环作为人类设计的典范。

所有的设计,从产品到建筑、城市和农场,可能都是碳积极的做法。我们将学会如何进行设计来恢复自然碳循环,并利用它来获取人类福利,创造积极的环境影响而不是伤害。碳积极并不是限制或封存碳的简单声明,而是一个让我们洞悉有关整个气候变化的混乱状态,将大气碳按照有意义的方法进行重新调整,重塑更符合自然本身的运作方式,而不是严格的好坏二元判断。(http://blog.sciencenet.cn/u/lionbin)

《中国科学报》 (2017-04-28 第2版 博客)
 
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