轉載：“碳”竟然也分五顏六色？快來更新你的碳中和知識庫

發佈時間：2022-10-14      來源：可持續發展經濟導刊作者：朱琳

 

隨著人們對碳排放的了解加深，僅僅一個“碳”字如今已經不能輕鬆概括所有和雙碳問題有關的研究與討論。一篇發表在《自然》期刊上的文章指出，如今為了推動碳研究的跨學科發展，人們已經開始結合顏色光譜，來定義不同“碳”的性質和分佈，通過不同的以顏色為基礎的術語來幫助更多人加深對碳排放與碳循環的理解。本文就為大家介紹了其中幾個相對主流的類別。

 

 

黑碳（也可稱為碳煙）無疑是知名度最高的碳顏色之一。它指的不是無色無味的氣體二氧化碳，而是化石燃料等不完全燃燒的副產品，在森林火災、磚窯燒製所產生煙霧以及煤煙中，經常會存留這類黑色固體小微粒。黑碳對氣候有許多直接或間接的影響，比如，作為一種吸光性物質，黑碳可以強烈吸收太陽短波輻射、釋放紅外輻射、加熱周邊大氣，並在大氣中留存數日至幾週，因而產生區域增溫效應；再如，黑碳附著到冰山雪蓋等白色表面後，會一邊吸收熱量，一邊阻礙反射，加速冰山、冰原和北極冰蓋融化並引發海平面上升，在喜馬拉雅等地區，黑碳對冰川融化的影響可能等同於二氧化碳。
期刊JGR（Journal of Geophysical Research）在2013年發表的一項研究指出，黑碳的增溫效應約為二氧化碳的三分之二，在某些地區，例如美國北部、加拿大、歐洲北部和亞洲北部，其實際影響可能比甲烷還要顯著。反過來，這也就意味著，減少黑碳排放可被視為是在短期內減緩區域範圍氣候變化的最有效途徑之一。

 

 

 

當前，北極地區正以全球其他地區兩倍的速度快速變暖，冰川融化、海冰減少等導致全球大氣環流異常、地區生物多樣性減少，進而引發了一系列環境、生態和經濟問題，這一現象與碳的另一種顏色——棕碳，也有著密不可分的關係。棕碳是由化石燃料燃燒、生物質燃燒等釋放的一種吸光性有機氣溶膠，常與黑碳共存，但相比黑碳具有更加複雜的化學組成和來源。其對近紫外波段的太陽輻射有很強的吸收效應，可以增加地球獲得的淨輻射通量，從而導致氣候變暖。
由於突出的吸光性，棕碳對高原、極地地區的氣候影響在近年來逐漸受到研究人員的關注。近期在期刊《地球》（One Earth）上發表的一項由天津大學地球系統科學學院、德國馬普化學所等多家國內外單位合作的研究顯示，在北極地區，水溶性棕碳的增溫效果約相當於黑碳的30％，北半球中高緯度的生物質燃燒貢獻了北極地區約60％的棕碳增暖效應。如果未來中高緯度地區的野火頻率、強度、範圍繼續增加，就可能釋放出更多的棕碳氣溶膠，進一步加速這些地區的氣候變暖，並造成更頻繁的野火燃燒，形成一種惡性循環。因此，盡快明確棕碳的增暖效應及其主要來源，對於緩解高原、極地乃至全球氣候變化都至關重要。

 

紅碳是新近被提出的一種碳顏色，它主要指的是“冰雪上所有減少反照率存活的活生物顆粒”，例如紅色的雪藻。 “紅”在這裡則指代的是這些微生物所產生的一些紅色、黃色、紫色的常見色素，這些顏色可以吸收綠色和藍色波長的光，從而融化冰雪，並釋放出冰晶中的其他物質，如氮和磷。近年來，科學家們陸續在極地地區、阿爾卑斯山等山脈發現的“西瓜雪”，其實就是寄居了大量紅雪藻的雪。紅雪藻需要液態水以及水中的營養物質才能茁壯成長，因此當足夠多的紅雪藻聚集在一起，它們就會吸收更多的太陽能量，使冰川融化速度加快。
氣候變暖會導致兩極冰蓋融化，空氣微粒的沉積增加（例如含有營養的農業塵埃），這些變化都會給紅雪藻創造更有利的生長環境，進而引發更多的冰川融化，造成海平面持續升高。因此，紅碳概念的提出，正是為了推動人們加快展開關於微生物如何作用於冰川的研究，並儘早找到避免惡性循環發生的方法。

 

 

綠碳如今已經可以算是廣為人知的概念，即“被陸地生態系統吸收的碳”，之所以稱之為“綠色”，是因為這種二氧化碳是陸地上的植物通過光合作用來吸收的，而光合作用依賴於植物葉片中的綠色葉綠素。
毫無疑問，作為溫室氣體積累的潛在緩衝，綠色碳生態系統在影響大氣中溫室氣體濃度水平方面發揮著關鍵作用。覆蓋了地球上三分之一土地的森林不但為80%的陸地物種提供了棲息地，還吸收了地球上近30%的碳排放。然而，如今的森林正面臨著森林砍伐、森林火災等威脅的影響，根據世界銀行的數據，在1990年至2015年期間，全球範圍內平均每小時就要損失相當於1000個足球場的森林。天然森林的消失會導致植物中的二氧化碳重新被釋放到大氣中，從而加劇氣候危機。因此，最大限度保護並擴大世界各地的森林對於延緩氣候變化至關重要。

 

 

 相對於陸地上的綠碳，利用海洋活動及海洋生物吸收大氣中的二氧化碳，並將其固定、儲存在海洋的過程被稱為“藍碳”。其定義最初集中於紅樹林、鹽沼和海草，但現在也包括更廣泛的海藻和沈積物。
藍碳具有固碳量大、效率高、儲存時間長等特點，是地球上最大、最活躍的碳庫，每單位海洋生態面積吸收和儲存的碳，比陸地森林要多幾十倍，且海洋儲碳週期可達數千年以上。按全球平均值估算，僅我國的紅樹林、海草床和濱海鹽沼這三大濱海藍碳生態系統的年碳匯量就最高可達308萬噸左右。如今，發展藍碳已成為有效減緩溫室氣體排放、實現碳中和目標的最前沿領域之一，特別是對於中國來說，我國是世界上少數幾個同時擁有三大藍碳生態系統的國家之一，發展藍碳會是中國參與全球氣候治理、積極應對氣候變化的重要抓手。

 

 

 青碳也是一個較新的概念，它與“內陸淡水濕地中儲存的碳”有關。內陸淡水濕地介於陸地生態（綠碳）和潮汐鹽水生態（藍碳）之間，因此被稱為青碳。相關估計表明，僅佔陸地表面的7%的內陸淡水濕地可以佔陸地土壤碳庫的20%-30%，在一些內陸濕地面積更廣闊的國家和地區，青碳在區域碳儲存、調節溫室氣體等方面的重要性並不比藍碳要低。例如，2016年的一項研究就顯示，美國淡水內陸濕地的碳含量比研究所評估的潮汐鹽水地點多近10倍。
然而，自十八世紀初以來，全球87%的濕地已經消失，它們不斷受到土地利用變化、污染、水資源開采和景觀改造等人為活動的威脅，很可能會將大量二氧化碳和甲烷重新釋放回大氣中。因此，如今正有越來越多的研究人員開始嘗試量化內陸濕地生態系統對碳儲存的貢獻，並呼籲改進對內陸淡水濕地保護與管理策略以增加全球碳彙的總量，助力碳中和目標的實現。

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