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美科學家試驗以氮捕碳

2009-07-31 02:21:11  
  美國科學家經(jīng)過10多年的研究發(fā)現(xiàn),向環(huán)境中釋放污染物氮有可能幫助捕獲另一種污染物二氧化碳。

  據(jù)每日氣候網(wǎng)(dailyclimate)報道,美國國家科學基金會的科學家公布的這項研究顯示,向土壤中添加氮可以促使北方闊葉林吸收更多的二氧化碳。

  作為大氣中含量最豐富的元素,氮在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,也引起了科學家和政策制定人士更多關(guān)注。不斷增加的證據(jù)表明,人類活動向周圍環(huán)境釋放的氮越多,森林的碳匯功能就越強,從而可能幫助減輕氣候變化。但專家警告說,這是一種危險的實驗,可能引發(fā)嚴重后果。

  氮的來源有很多,包括農(nóng)業(yè)肥料、車輛尾氣、工廠排放等??茖W家預計,本世紀,氮沉積物將在目前水平上增加2到3倍,這將給地球的環(huán)境和溫度自動調(diào)節(jié)機制帶來極大影響。

  “認識到人類活動對氮循環(huán)的影響會進而嚴重作用于氣候是相當重要的。”國際氮素行動組織北美區(qū)負責人艾倫·唐恩森德(Alan Townsend)說。

  這也是內(nèi)華達大學里諾校區(qū)的庫爾特·普萊基澤(Kurt Pregitzer)及其同事開展這項研究的目的。他們對密歇根州北部的4個森林實驗區(qū)施加了濃度為當前水平2到3倍的氮,相當于隨著肥料和燃料消耗量不斷增加,氮含量在一個世紀以后可能達到的水平。

  樹木的生長如同預期中的一樣加快了,更多的碳被新生的林木吸收并貯存起來。

  令研究人員驚異的是森林植被所發(fā)生的變化。他們發(fā)現(xiàn),小樹枝和其它萎謝物分解的速度變慢了。貯碳能力很好的木質(zhì)素對森林植被中微生物的抵抗力增強了。

  普萊基澤說,這些微生物是“碳轉(zhuǎn)換的守門人”。

  “我們沒有預料到的是,氮的添加直接改變了土壤的貯碳量。”他說,“我想,真正異常的是微生物群落實際上被改變了。”

  這很有意義,小組成員之一、密歇根大學的唐納德·扎克(Donald Zak)說。微生物分解的木質(zhì)素少了,存留在土壤中的死亡植物物質(zhì)也就更多。

  扎克說,這些萎謝物捕獲的碳與茁壯生長的樹木一樣多,這將極大地增進森林的貯碳能力。

  科學家目前還不了解分解變慢的機制,扎克警告說。如果他們希望認識森林在碳貯存方面所起的作用,這將是一個必須解答的關(guān)鍵問題。

  這一研究成果將有助于未來建立更準確的氣候模型,小組成員、密歇根科技大學的安德魯·伯頓(Andrew Burton)說。

  但普萊基澤警告說,氮不應該被看作氣候的“救世主”。

  其一,向大氣中釋放氮有很多負面影響,包括會導致生物多樣性缺失、煙霧形成以及森林、河流和湖泊酸化。

  其二,實驗中所使用的森林都達到了一定飽和度,已經(jīng)無法再吸收氮,使得氮滲漏到地下水中。研究小組的模型預測表明,將來的森林也會同樣飽和,扎克說。

  “如果該地區(qū)的森林也做出像這些(實驗區(qū))一樣的反應,那么滲漏到水生生態(tài)系統(tǒng)中的氮將會增加。”他說。

  某些滲漏可能不是什么壞事情,伯頓說,因為多余的氮可能被附近區(qū)域的植物吸收。但如果飲用水中的氮含量超標,人體健康將面臨威脅,最引人關(guān)注的就是藍嬰綜合征,一種可能致命的嬰幼兒血液疾病。

  而且,氮一旦進入水路,就會流向湖泊,匯入海洋,導致沿海地區(qū)氮營養(yǎng)過度,刺激浮游植物繁殖,形成“死亡地帶”,使水生動物缺氧死亡。

  最后,恐怕也是最令人不安的,達到氮含量飽和的森林“將非常有可能”導致一種有力的溫室氣體、—氧化亞氮的排放增多,密歇根州立大學生物地球化學環(huán)境研究計劃的聯(lián)合主管納撒尼爾·奧斯特羅姆(Nathaniel Ostrom)說。

  人為造成的氮沉積物到底是通過這些排放加速了氣候變化,還是通過刺激植物生長、減慢分解速度而延緩了氣候變化,目前還沒有定論,唐恩森德說。

  “但我懷疑我們使它加速了,”他說,“我們改變氮循環(huán)的速度和規(guī)模相當令人恐慌。”

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