碳酸盐风化碳汇或控制长时间尺度气候变化

目前，全球气候变化与陆地岩石风化碳汇的关系，仍是国际研究的前沿热点。至今地学界仍普遍认同：只有硅酸盐风化才能形成长久的碳汇并控制地质长时间尺度的气候变化。而碳酸盐的化学风化作用不具有这一功能，因为碳酸盐溶解过程中消耗的所有CO₂又通过海洋中相对快速的碳酸盐沉积而返回大气。然而，中外科学家合作的最新研究成果，对这一沿用了几十年的传统观点提出了质疑。

 

来自中科院地球化学研究所刘再华研究员和德国的Dreybrodt教授（国际著名岩溶动力学研究专家）等，在二十余年的合作研究中，通过大量野外观测数据的分析、室内模拟实验和理论分析发现：碳酸盐溶解的快速动力学特性以及硅酸盐流域中少量碳酸盐矿物在控制流域溶解无机碳（DIC）上的重要作用，加上水生生物光合作用对DIC的利用，使得由碳酸盐风化形成的大气CO2汇以往被严重地低估至实际值的1/3左右，达到4.77亿吨C/a，从而使得碳酸盐风化碳汇占整个岩石风化碳汇的94%，而硅酸盐风化碳汇仅占6%左右。

 

该研究认为，碳酸盐风化碳汇不仅控制了人类社会目前关注的短时间尺度的气候变化，而且在自水生光合生物出现以来的地质长时间尺度气候变化的控制上可能也是主要的。这无疑对“只有硅酸盐风化才能形成长久的碳汇并控制地质长时间尺度的气候变化”提出了质疑。

 

这一关于碳酸盐风化大气CO₂汇的新认识的重要性主要体现在几个方面。首先，人们必须重新认识自水生光合生物出现以来的海洋和湖泊中碳酸盐的来源，即它们主要源自硅酸盐的风化还是碳酸盐的风化。由于碳酸盐风化较硅酸盐风化快得多，因此，自水生光合生物出现以来，海洋和湖泊中的碳酸盐很可能源自碳酸盐的风化。

 

其次，必须重新评估自水生光合生物出现以来由岩石风化形成的大气CO₂汇。由上述研究发现可以推测，岩石化学风化形成的碳汇可能主要源自碳酸盐溶解形成的无机碳DIC以及随后水生生物光合作用对形成的DIC的吸收和掩埋状况。

 

最后，在自然水生生态系统中，通过光合作用产生有机碳，而后通过沉积和掩埋使其进入岩石圈，暗示由碳酸盐风化引起的CO₂汇不仅对于人类社会目前普遍关注的短时间尺度气候变化有控制作用，而且对于长时间尺度的气候变化同样具有控制作用。

 

这一研究成果已发表于最新一期的《应用地球化学》（Applied Geochemistry）专刊和《第四纪研究》。国际权威审稿专家认为，“该论文是对大气CO₂浓度变化科学争论的重要贡献”。