岩石风化碳汇综述12zt0095.pdf

2012 年 第 57 卷 第 2-3 期：95 ~ 102 《中国科学》杂志社 特邀评述 SCIENCE CHINA PRESS 岩石风化碳汇研究的必威体育精装版进展和展望 刘再华 中国科学院地球化学研究所, 环境地球化学国家重点实验室, 贵阳 550002 E-mail: liuzaihua@ 2011-08-24 收稿, 2011-10-31 接受 中国科学院“百人计划”(2006-067) 、中国科学院战略性科技先导专项重大课题(XD和国家自然科学基金资助 摘要 自气候变化的岩石风化控制学说提出至今, 学界普遍认为, 是硅酸盐的化学风化碳汇 关键词 作用在控制着长时间尺度的气候变化, 而在短时间尺度上硅酸盐风化碳汇与碳酸盐风化碳汇 碳汇 也是旗鼓相当的. 然而, 必威体育精装版的研究发现, 碳酸盐溶解的快速动力学和硅酸盐岩流域中微量碳 碳酸盐风化 酸盐矿物的风化在控制该流域溶解无机碳(DIC)浓度和碳汇上的重要性, 使得碳酸盐风化碳汇 硅酸盐风化 水生光合作用 占整个岩石风化碳汇的94%, 而硅酸盐风化仅占6%左右. 另一方面, 水生光合生物对DIC 的 内源有机碳 利用及其形成的有机质( 内源有机碳) 的埋藏, 使得碳酸盐风化碳汇在任何时间尺度气候变化 碳汇动态 的控制上可能都是重要的. 此外, 岩石风化碳汇研究的另一重要进展是发现了碳汇随全球变 暖和土地利用变化显著增加, 即形成了气候变化的负反馈机制. 未来应通过岩石风化碳捕获 和储存过程及其控制机理的进一步研究, 揭示岩石风化碳汇过程及其气候和土地利用调控潜 力, 以服务于各国应对气候变化的国家政策制定. 重点研究: ① 岩石风化碳汇过程及其物理、 化学和生物控制机理; ② 硅酸盐岩流域中微量碳酸盐矿物的风化在控制流域DIC 浓度及其碳 汇上的重要性; ③ 陆地水生光合生物利用 DIC 产生内源有机碳的效率; ④ 气候变化和土地 利用调控岩石风化碳汇的潜力. 全球大气中 CO2 的浓度已由工业革命前的 280 物过程, 如岩石风化作用和生物光合作用也可实现 ppm 升高到 2010 年的 389 ppm, 并继续以每年约 2 对大气CO2 的捕获和储存, 可称作自然CCS 过程. ppm 的速度增加(/gmd/ccgg/trends/), 自气候变化的岩石风化控制学说提出至今, 学 到 21 世纪末 CO2 浓度将可能达到 700 ppm, 由此引 者普遍认为, 是硅酸盐的化学风化碳汇作用(CO2+ CaSiO CaCO +SiO )在控制着长时间尺度的气候变 起的全球变暖已成为学术界和各国政府关注的焦点 3 3 2 化, 而碳酸盐的化学风化作用(CaCO +CO +H O (1 ppm=1 µL/L). 3 2 2 2+  未来数十年, 与温室气体增加有关的全球气候 Ca +2HCO )不具有这一功能, 因为碳酸盐溶解过程