【科學講堂】河流藏「高齡」二氧化碳 影響氣候變化

全球暖化讓我們格外關注二氧化碳排放路徑，不知讀者是否留意到，從河流中釋放的二氧化碳量不容小覷，在整體排放量中也是一個不容忽略的部分。在過往研究中，學者猜測河流中這些二氧化碳產生自過往的數十年內，近日卻有研究指出，河流中一半以上二氧化碳的產生都可以追溯到很長的歷史，甚至是萬年前。這次就和大家分享一下這個課題。

河流在全球的碳循環中扮演着重要的角色，它們連接陸地、空氣和海洋系統，不停地在流動並釋放出二氧化碳和甲烷等等溫室氣體。一直以來，我們認為這些二氧化碳源自於過往的數十年內，經由植物的光合作用離開大氣層而進入食物網，動植物死亡後分解進入河流，最後又被釋放進大氣層中，循環往復。

近日，有研究經由量度放射性碳元素的含量（放射性碳測年）計算河流中二氧化碳的「年齡」，具體的探測原理如下：每當二氧化碳離開大氣層的時候，都會混進固定比例的放射性碳元素，隨着時間的流逝，這些放射性碳元素會慢慢地衰變成其他的物料，所以放射性碳原素的含量愈少，就代表相關的二氧化碳的「年齡」愈大。

經風化侵蝕進入河流

研究人員從已發布的文獻中收集了超過一千一百個河流二氧化碳的數據，另又添加了五十四個新的數據，涵蓋二十六個國家、七百多個河流量度點，包括北美洲、南美洲、歐洲、中國、東非、澳洲，甚至南極洲。

研究人員更據「年齡」將河流中的二氧化碳分為三大類：第一類就是如前所述的，產生於近幾十年的二氧化碳；第二類的二氧化碳產生於幾百甚至幾千年前，現在應該主要藏在較深的泥層中；第三類產生於五萬五千年以前，這些二氧化碳溶於水中後與岩石發生反應，形成岩溶水體（喀斯特河/湖，又稱岩溶河/湖），易形成碳酸鈣沉澱。

研究團隊發現，在他們的樣本中，差不多六成竟然屬於第二和第三類，也就是它們都不是過去幾十年所產生的，而在每年的二氧化碳排放量中，這些「高齡」二氧化碳的排放量可高達12公噸。

小結

這次的發現，對氣候科學有舉足輕重的影響。以往科學家們傾向把地殼泥層看作二氧化碳的「倉庫」，二氧化碳一旦進入，若無大型的人類活動就不會容易離開；而今次的研究結果指出，這種假設可能不太可靠，我們應在氣候模型中加進地層和河流互動的部分來更準確地監測二氧化碳的排放量及路徑。

這些歷史久遠的二氧化碳，可能也代表在某個時期，地球吸收了更多的二氧化碳以調節平衡，對於我們研究全球暖化亦是一種啟示。研究人員打算觀察更多不同地點、時間的河流樣本，希望能夠得到更全面的結論。

●杜子航 教育工作者

早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。