全球巖溶分布面積為2200萬平方千米，占陸地面積的15%，全球碳酸鹽巖風化溶解產生的碳匯通量為5.5億噸/年，相當於全球森林碳匯通量的33%、土壤碳匯通量的70%。2019年11月，生態環境部釋出【中國應對氣候變遷的政策與行動2019年報告】，在「增加碳匯」部份，將「自然資源部積極探索人工造林種草、土壤改良、外源水灌溉及水生植物培育等4種增加巖溶碳匯的方法」納入其中。這意味著巖溶碳匯在實作應對氣候變遷、努力增加碳匯等目標中將發揮重要作用。
想了解巖溶碳匯，我們應首先了解兩個概念：碳匯和巖溶。所謂碳匯，是指透過植樹造林、植被恢復等措施，吸收大氣中的二氧化碳，從而減少溫室瓦斯在大氣中濃度的過程、活動或機制。包括陸地生態系碳匯、海洋碳匯和地質碳匯。巖溶，亦稱喀斯特，是水對可溶巖（主要是碳酸鹽巖）的化學溶蝕作用為主，伴隨水的侵蝕、沈積作用，以及巖體的重力崩塌作用所形成的景觀、現象及其作用過程的總稱。其中，碳酸鹽巖風化消耗大氣中的二氧化碳被稱為巖溶碳匯，巖溶碳匯屬於地質碳匯，在此過程中，大氣圈中的二氧化碳被不斷移出，以HCO3-的形式進入到水圈，從而起到碳匯的效果。
喀斯特地貌
巖溶碳迴圈潛力巨大，但是迴圈過程卻是悄無聲息。碳酸鹽巖是可溶巖，其風化溶解速率是矽酸鹽巖的幾十倍到百倍。通常情況下，雨水溶解大氣和土壤中的二氧化碳，生成碳酸，隨後碳酸溶解碳酸鹽巖，生成含HCO3-和Ca2+的巖溶水體。在此過程中，大氣圈的二氧化碳被不斷移出，以HCO3-的形式進入到水圈中，起到了相應的碳匯效果。碳酸鹽巖風化驅動無機碳迴圈產生的碳匯十分隱蔽，根本原因是碳酸鹽巖在地質歷史時期形成於溫暖、見光、清潔的淺海環境中，其溶解過程也是透過清澈、透明的巖溶水展現的，因此，巖溶碳迴圈過程是靜悄悄的。
喀斯特形態--鐘乳石
流域尺度巖溶碳迴圈通常包括三部份：發生、遷移和轉化，70%～80%的巖溶碳迴圈發生在淺表層的巖溶表層帶，只有少部份發生在地下河和地下洞穴中。富含HCO3-的巖溶水在遷移過程中，在洞穴裏，因為過飽和發生化學沈積（鐘乳石形成），少部份HCO3-轉化為二氧化碳逃逸到洞穴空氣中，更多的HCO3-的隨地下水的流動，以泉、地下河的形式流出地表，被攜帶到江河、湖泊和海洋中，部份碳會隨著沈積作用沈入水底，這些高濃度無機碳含量的巖溶水，刺激水生植物進行光合作用，使部份無機碳轉化為有機碳。
喀斯特形態--鐘乳石
需要指出的是，巖溶碳迴圈發生的驅動力是水和二氧化碳，在不同氣候型別下，溫度、降雨條件、CO2濃度、植被覆蓋率、土壤成分、地下空間等條件的不同，碳匯發生的強度存在差異性，在人為幹預改變驅動力的情況下，巖溶碳匯還可以增加。
我們可以透過植被恢復、土壤改良、外源水作用及增強水生植物的光合作用等方式來增加巖溶碳匯。第一，植被恢復。植被恢復可以增強土壤呼吸作用，提高土壤二氧化碳濃度，使得地下巖溶碳匯大振幅增加，同時也能使地表生物碳匯通量增加。第二，改良土壤。巖溶碳匯的碳主要來自土壤二氧化碳，人為改良土壤，可以增加土壤生物的活性、土壤孔隙度，增加土壤二氧化碳迴圈即可強化巖溶碳匯效應。第三，重視外源水的作用。來源於矽酸鹽巖區的外源水具有很強的侵蝕力。典型流域監測結果顯示，桂林毛村地下河流域，上遊非巖溶區的水流經巖溶區後，巖溶水碳通量增加近10倍；漓江流域的監測結果顯示，當小流域中碳酸鹽巖分布面積在50%左右時，外源水對巖溶碳匯影響最大。第四，增強水生植物的光合作用。巖溶水中的碳酸氫根離子能給水下植物光合作用提供必需的碳，鈣離子不僅是水生植物生長必須的礦物元素，同時能促進水生植物對無機碳的利用，巖溶水對水生植物產生「施肥效應」。水下植物光合作用消耗水中碳酸氫根離子，將其中的碳轉化為穩定的有機碳，同時降低水中碳酸氫根離子的濃度，維持巖溶水體中的碳遷移過程的穩定性。
中國巖溶地貌廣泛分布，巖溶碳匯對中國實作「雙碳」目標有重要意義。2021年10月，【中共中央國務院關於完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見】、國務院【2030年前碳達峰行動方案】，提出了「積極推動巖溶碳匯開發利用」「開展巖溶碳匯本底調查」的碳匯能力鞏固提升行動，巖溶碳匯作為實作「碳中和」的重要技術手段納入國家「雙碳行動」頂層設計。這將有助於充分發揮巖溶碳匯應對全球氣候變遷方面的潛在作用，為生態文明建設和永續發展貢獻重要力量。（文/韋延蘭，中國地質科學院巖溶地質研究所助理研究員；王莉，中國地質圖書館副研究員；李文莉，中國地質科學院巖溶地質研究所副研究員）
來源：科普中國
