馬薩諸塞大學(xué)阿姆赫斯特分校的一組研究人員專門研究溪流、河流和湖泊釋放的二氧化碳，他們最近證明，被稱為“碳酸鹽緩沖”的化學(xué)過程可以解釋高堿性水域的大部分排放。此外，碳酸鹽緩沖作用扭曲了最常用的追蹤溪流中二氧化碳來源的方法。

這項(xiàng)發(fā)表在《全球生物地球化學(xué)循環(huán)》雜志上的研究提出了一種更好的方法來追蹤河流二氧化碳排放的來源。

包括溪流、河流和湖泊在內(nèi)的內(nèi)陸水域每年大約排放55億噸二氧化碳，約占人類排放量的15%。馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校地球、地理和氣候科學(xué)助理教授、該論文的第一作者馬修·溫尼克(Matthew Winnick)說，但目前的氣候模型在計(jì)算這些碳方面存在困難，部分原因是這些碳似乎是通過碳酸鹽緩沖作用神秘地產(chǎn)生的。

“這個過程有點(diǎn)奇怪，”溫尼克說。“它就像一種隱藏的二氧化碳儲備庫，補(bǔ)充流失到大氣中的碳，最終增加可用于排放的二氧化碳量?！?/p>

為了展示這個隱藏的水池是如何運(yùn)作的，溫尼克和他的合著者，當(dāng)時麻省理工大學(xué)的研究生布萊恩·薩卡迪(Brian Saccardi)研究了專注于海洋碳含量的研究。“碳酸鹽緩沖在海洋中是一種眾所周知的現(xiàn)象，”溫尼克說，“盡管海洋與內(nèi)陸水域的工作方式不同，但我們能夠借用地球化學(xué)方程來建立一系列模型，這些模型可以解釋大范圍的河流和溪流狀況?！?/p>

那么什么是碳酸鹽緩沖呢?首先是二氧化碳——它無處不在:在空氣中，在土壤中，在水中。當(dāng)二氧化碳溶解在水中時，它可以反應(yīng)形成碳酸，通過進(jìn)一步的反應(yīng)，碳酸可以變成碳酸氫鹽和碳酸鹽。這個反應(yīng)也可以反向進(jìn)行，這意味著高濃度的碳酸氫鹽和碳酸鹽可以作為二氧化碳的儲備池，推動排放。二氧化碳、水和碳酸鹽的整個平衡被稱為“碳酸鹽緩沖”，碳酸鹽儲量可以作為溫室氣體從河流系統(tǒng)排放出去。

事實(shí)上，Winnick和Saccardi發(fā)現(xiàn)，在堿性條件下，這個隱藏的水池可以占到60%以上的二氧化碳排放量。

碳酸鹽緩沖還有另一個妙招。在全球變暖的時代，至關(guān)重要的是要知道總的碳排放量是多少，以及這些碳來自哪里?！半m然我們不認(rèn)為河流排放會導(dǎo)致全球變暖，但這些排放是否會隨著氣候變暖而變化，這是一個很大的問題，這可能會加劇未來的變暖?！睘榱祟A(yù)測變化，我們需要知道二氧化碳來自哪里，”溫尼克說。

但要弄清楚哪個二氧化碳分子來自哪個來源并不是一項(xiàng)簡單的任務(wù)。為了追蹤碳，尤其是水體排放的碳，科學(xué)家們經(jīng)常使用碳同位素，或不同質(zhì)量的碳版本，作為一種法醫(yī)特征，可以表明碳的來源。

然而，Winnick和Saccardi發(fā)現(xiàn)，河流中的同位素信號對碳酸鹽緩沖反應(yīng)非常敏感。溫尼克說:“我們使用同位素追蹤來源的主要方法是通過它們與二氧化碳濃度的關(guān)系，但碳酸鹽緩沖導(dǎo)致這些關(guān)系破裂?！比绻麤]有適當(dāng)?shù)慕忉專@種分解可以指向錯誤的碳罪魁禍?zhǔn)住?/p>

新的研究表明，一種解釋碳酸鹽緩沖作用的方法是測量碳的多種同位素?？茖W(xué)家們通常只關(guān)注兩種示蹤同位素中的一種，因?yàn)榉治鲞@兩種示蹤同位素的成本很高，但研究小組發(fā)現(xiàn)，追蹤這兩種同位素的來源可以幫助揭開二氧化碳的隱藏來源。