“碳中和”第1讲二氧化碳的循环之路

鱼桶

在上一期的“非常研究所”里，我们初步介绍了“碳中和”的基本情况——“碳中和”就是要将大气中多余的二氧化碳除去，避免温室效应异常增强。我们还简单介绍了二氧化碳在大自然里有自己的循环体系。接下来，就让我们一起看看，二氧化碳在大自然里究竟是如何循环的吧——

岩石

碳的化身碳酸盐是形成某些岩石的基础，如形成溶洞的石灰岩、可用作建筑材料的大理岩等。石灰岩和二氧化碳的缘分可是不浅。在石灰岩的形成过程中会释放出二氧化碳气体;同时，溶有二氧化碳的水又能侵蚀石灰岩。溶洞就是在这两个过程的交替中逐渐形成的。

我们都知道，二氧化碳是一种气体，存在于我们周围的大气之中。形成二氧化碳的基础，是碳。

碳是一种神奇的元素，经过复杂的化学变化或物理变化，它不仅能化身为二氧化碳，还能变成千千万万种其他不同的形态，藏身在大自然之中。我们要说的二氧化碳的循环，其实就二氧化碳和碳的其他“化身”之间，相互“变身”的过程。

那么，都有碳的哪些“化身”会参与到二氧化碳的循环中去呢？我们去大自然里找找它们吧！

大气

在大气中，碳最主要的化身就是二氧化碳。也几乎只有在大气中，二氧化碳才能以气体的形态自由生活。可以说，大气就是二氧化碳的家，既是二氧化碳循环之路的起点，也是终点。

海洋

海洋是二氧化碳的第二个家，这里也存储着丰富的二氧化碳。海洋无时无刻不在与大气进行着二氧化碳的交换。在大气与海洋交接的地方，如果大气中二氧化碳的浓度更大，二氧化碳就会溶解在海水里;反之，二氧化碳就会逃脱大海的束缚，重新回到大气中。海洋中碳酸盐的含量也很丰富。

生态系统

你知道吗？包括人类在内，地球上的所有生物也都是碳的化身，被称为“碳基生物”。因为包括组成细胞的重要成分和生命活动的能量来源等与生命息息相关的东西，都有碳的参与。生物的活动也离不开二氧化碳，比如我们会呼出二氧化碳，植物生长需要吸收二氧化碳。

漫长又庞大的征程——无机碳循环

在大自然里，二氧化碳的循环之路主要有两条。一条主要在没有生命的物质间循环，我们称为“无机碳循环”;一条主要在生物间循环，我们称为“有机碳循环”。

我们首先来看看无机碳循环。无机碳循环是一个缓慢而漫长的过程。一个完整的无机碳循环需要数百万年，甚至数千万年才能完成。

无机碳循环的故事，要从约45亿年前讲起。

那个时候，初生的地球没有大气层的保护，不断受到来自宇宙的其他天体的直接撞击，撞击产生的岩浆席卷整个地球表面，并释放出大量的二氧化碳和水蒸气。这些温室气体逐渐形成当时的大气层，就像为地球披上了一张厚厚的保温毯。那时候的地球，气温高达1200°C，就像炙热的火焰地狱一般，任何生物都无法生存。

有了大气层的保护，撞击事件逐渐减少，地表温度和气温都开始下降。终于有一天，水蒸气开始凝结成水滴降落到地面。溶于雨水中的二氧化碳也随之降落。二氧化碳的“无机碳循环”之路，就此开始。

大气中的二氧化碳

在风化作用下，陆地上含碳的岩石被分解，又会重新释放二氧化碳回大气。

碳酸盐在大海中又变成固体的沉积岩，沉入海底。

下雨时，大气中的二氧化碳气体溶于雨水中，雨水冲刷岩石，形成碳酸盐。它们一部分留在陆地上变成不同种类的岩石，另一部分最终通过河流流向海洋。

随着地球缓慢的板块运动和地质变化，这些含碳的岩石沉入地下深处，被熔化成岩浆。

火山喷发，岩浆中的碳变回二氧化碳，被大量释放于大气中。

无处不在的短途旅行——有机碳循环

相较于漫长的无机碳循环，由地球上所有生命体参与的有机碳循环，就活跃得多了。

地球上的生命世代不息，碳就随着生命的出生、繁衍和消亡，在其中流动。这样的有机碳循环，完整走完一次只需要数十年至数百年的时间。

大气中的二氧化碳

不管吃肉的动物还是吃素的动物，在吃的过程中，“碳”都完成了从食物向动物体内的转移。同时，动物也能通过呼吸排放出二氧化碳。

植物既能通过光合作用吸收二氧化碳，将其转变成自己的养分，也能通过呼吸作用放出二氧化碳，同时释放出生存所需的能量。

动植物死亡后，遗体在自然条件下被微生物分解，这个过程也会释放出二氧化碳。

没有被分解完的生物遗体，被慢慢地掩埋到地层深处。在地下經过数百万年的复杂变化后，煤炭、石油、天然气等化石燃料就形成了。这些化石燃料在自然条件下，只能经由缓慢的地质变化被抬升至地表，再参与到无机碳循环的“大征程”中。

亿万年来，我们的地球

一直在进行着缓慢而持续的演化，大气中的二氧化碳浓度也在不断地被大自然自我调节，维持着有序的平衡。比如，大气中二氧化碳的浓度会随季节而略有变化。冬季植物凋谢，二氧化碳的浓度上升;春季植物开始生长，二氧化碳的浓度则下降。但是，随着人类的出现和发展，人类的活动正在慢慢扰乱这个平衡，打乱二氧化碳循环平静的脚步。

那么，地球上的二氧化碳都受到人类什么样的影凯响，又会有什么后果呢？敬请期待！