■本报记者 倪思洁 丁佳
关于碳循环，有一个未解之谜：根据物质守恒定律，陆地生物圈与大气圈之间，碳循环本应是守恒的平衡状态。然而，科学家在估算全球碳平衡时惊讶地发现，近20%的二氧化碳排放去向不明，即所谓的“迷失碳汇”。如果找到迷失的碳汇，将有助于了解全球碳循环机制。
近日，中科院新疆生态与地理所的一项最新研究表明，荒漠下的“咸水海洋”形成了吸收二氧化碳的巨大碳汇，形成了迷失碳汇的一部分。这一成果发表在最新一期的美国《地球物理研究快报》上。
回忆起十年的研究经历，中科院新疆生地所研究员李彦觉得“挺好玩的”，而这项“好玩的”研究或将开辟全球碳循环研究的另一片天地。
沙漠下的“海洋”
海洋、森林通常被认为是碳汇的主要所在，沙漠并不在其列。
然而，10年前，中外科学家几乎同时发现了一个出人意料的现象——二氧化碳源源不断地消失于沙漠或荒漠区。据此，科学家推测，荒漠区很可能是一个很大的碳汇。
“沙漠里的二氧化碳是怎么被吸收的，成了个问题。”李彦在接受《中国科学报》采访时说，“通常理解的‘土壤呼吸’主要是土壤释放而非吸收二氧化碳的过程，因为所有土壤里的生命过程都没有光的参与，只可能释放二氧化碳，不可能吸收。”
遗憾的是，尽管公布了对沙漠碳汇的推测，但长期以来科学家并未找到其中的“玄机”。
为了解决这个问题，李彦带着几个人组成的科研团队，开展了为期10年的研究。他们从沙漠的盐碱土壤着手，最后发现被吸收的二氧化碳既不在植物中，也不在土壤中，而是在荒漠下的咸水层里。
“原理其实很简单。荒漠等干旱地区的土壤、地下水绝大多数为盐碱性，二氧化碳溶于水后呈弱酸性。任何自然系统总有趋于中性的、稳定的趋势。因此，荒漠区的地下咸水对二氧化碳的溶解度极高。”李彦说。
根据研究组的初步估计，全球范围内，储存在沙漠区地下咸水中的碳总量可达1000亿吨。“这个‘沙漠下的海洋’与真正的海洋一样也是碳汇。”李彦说，或许这些二氧化碳经过复杂的地球化学变化后，将变成碳酸钙永远藏于地质结构中。
在修正中摸索前行
这项“原理简单”的研究持续了10年，也修正了10年。这10年里，研究组还“犯过错”。
2009年，研究团队发表了一篇关于土壤吸收二氧化碳的论文，认为沙漠盐碱土具有吸收二氧化碳的作用。“我们预测沙漠碳汇，是因为发现了有进入土壤的二氧化碳，所以在之后很长时间里，我们都盯着土壤作研究。”李彦说，当时，研究团队一直认为盐碱土本身可以吸收二氧化碳。
当时，研究团队从准噶尔沙漠运回了各类盐碱土，用压力锅进行高温灭菌，排除生物影响，再将土壤放回野外，发现各类盐碱土对二氧化碳的吸收非常明显。
“之后我们发现，这篇文章完全是错的。”李彦说，高温高压的蒸煮将土中的二氧化碳排空了，放到野外后二氧化碳会有一个缓慢的扩散平衡过程，所以研究人员当时测到的并非盐碱土真正吸收的二氧化碳。
接下来，是不断的修正。经过很长时间，科研人员开始推测可能是土壤溶液对二氧化碳有吸收作用。于是，他们将土壤换成了化学性质稳定的石英沙，加入土壤溶液，最后发现确实是土壤溶液在起作用，和土壤基质没关系。最后，科研人员才将目标锁定为沙漠下的咸水层，并在地下水深度较浅的塔克拉玛干沙漠里完成了实验验证。
推开“关着的门”
其实一开始，这项研究是受到质疑的。
当中外科学家推测沙漠中存在碳汇时，国际碳循环权威人士就发出了强烈质疑——荒漠中土壤贫瘠、植物稀疏，不可能以这么大的速率吸收二氧化碳。
“研究其实并不复杂，但其他科研人员之所以没有发现沙漠碳汇，是受到思维定式的影响。”研究团队成员、中科院新疆生地所研究员唐立松告诉记者。
“沙漠或荒漠区不可能大量吸收二氧化碳形成碳汇”的“常识”，令大多数科研工作者放弃了对沙漠碳汇的研究，也使李彦等人的研究成了“前无古人”的开拓性探索。“连研究方法和科研设备都得根据研究需要来自制。”唐立松说。
而后，研究成果也在投稿中多次碰壁。“审稿人几乎是下了一条定论，告诉我们沙漠绝不可能形成碳汇。这扇门从此就被关上了。”唐立松说。
李彦回忆，这项研究成果其实诞生于3年前，是国家“973”项目“干旱区盐碱土碳过程与全球变化”的研究成果。这3年里，他们在将这项成果投稿的过程中，被拒不下10次，也相应地修改了10多次。
如今，《地球物理研究快报》的匿名评审专家表示，鉴于全球此类盆地较多，这项研究有效地开启了让研究更进一步的新尝试。
另一位匿名评审则写道：“总体来说，这对于了解碳的生物地球化学循环，以及干旱生态系统中通过改变土地利用统筹碳排放预算，都具有重要贡献。它对于全球碳循环研究会产生怎样影响，仍有待进一步研究。”
“接下来，我们还会进一步改进研究方法，并吸引更多科研人员参与其中。”唐立松说。（来源：中国科学报 倪思洁 丁佳）
