这两年,大家对碳耳熟能详,碳排放、碳中和,在一些领域言必称"双碳",可是你真正了解碳吗?
自然界碳循环示意图
碳元素,在元素周期表排第六,看似平平无奇,其实无处不在。你的呼吸里有它,你的头发、肌肉、骨骼里有它,甚至你吃的每一口食物、喝的每一口啤酒都有它。
孩子写作业的铅笔芯里有它,乌黑的煤炭、闪耀的钻石里,也都有它。环顾四周,碳真的无处不在:打开一本书,纸张、油墨、胶水里有它;观察一个人,他脚上的皮鞋、身上的衣服、衣服中的合成纤维和彩色染料,甚至拉链里都有它;走进一间房,房间里的地毯、墙壁上的油漆、木制的衣柜、抛光的大理石有它;还有那些生活中的必需品,天然气、汽油等各种燃料,黏合剂、润滑剂、阿司匹林、尼古丁和咖啡因,以及几乎所有你服用过的药物......何处无"碳迹"?我们每个人从出生到死亡,碳如影随形,贯穿了我们所有的生活场景和轨迹。
自然界中,二氧化碳是光合作用的重要原料。在能源、工业和新兴高科技领域,碳发挥着重要的作用。碳是众多材料的组成元素,这些材料具有不同的特性,造福着人类社会的方方面面。
碳不仅仅是构成物质的静态元素,它还能够跨越浩瀚的时空,提供最为关键的化学联系,帮助我们理解宇宙演化的奥秘。在近46亿年里,地球不断演化,生命不停进化,塑造出丰富多彩的图案,这个过程伴随着无尽的化学反应,让人为之着迷,却又满怀疑惑。伴随着地球的演化,包含碳元素的矿物也进行着协同演化,其多样性和丰富性的日益增长,目前全球已发现的含碳矿物有468种,比如大家熟知的方解石、白云石、孔雀石、蓝铜矿等。
让我们将视角放大至浩瀚宇宙,地球上每时每刻都在进行着一场宏伟的碳循环——在我们人类肉眼看不见的地方。碳原子在储库之间不断移动——在海洋和大气之间交换位置,通过板块构造进入地球内部,并通过数百座活火山释放的高温气体回到地表。数百万年来,这种深部碳循环一直保持着一种稳定的平衡,也对人类的生活产生了独一无二的影响。我们完全有理由相信,对碳元素的研究将为我们提供一些宇宙重大命题的答案——如地球万物从何而来?最终会变成什么样子?
稳定的平衡只是相对而言,事实上,人类活动也无时不在影响和改变着这种平衡。在过去的200年里,人类开采了数千亿吨富含碳元素的煤和石油,目前每年这些燃料的燃烧会向大气中排放约400亿吨二氧化碳,这个数量是世界上所有火山二氧化碳排放量的1000倍。人类的活动彻底打破了碳循环的平衡。
2020年,我国首次提出"双碳"目标,承诺力争二氧化碳排放2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和。为了支撑实现"双碳"目标,从国家到地方,全社会各个领域都开始行动。
"双碳"是一个硬性指标,这一目标的实现将有利于确保我国能源的独立和安全。然而,碳排放受诸多因素影响,比如经济发展、能源利用、技术水平、产业结构等,其根本还是化石燃料的使用量过大,这主要是由于化石燃料燃烧会释放出大量的二氧化碳、甲烷等温室气体。这是全世界各国面对的共同难题,研发二氧化碳减排以及碳捕集、利用与封存技术(CCUS)成为当前国际迫切需要解决的问题,唯有这样,才能彻底摆脱化石能源依赖,从源头上消除碳排放。
最后想向大家推荐一本书——《碳如何玩转地球》。这本书是乔治梅森大学地球科学教授罗伯特·哈森(Robert M. Hazen)的最新力作,也是深碳观测计划(Deep Carbon Observa-tory,简称DCO)项目的一部分。如果你对碳的起源、碳的循环及碳的应用等诸多科学问题还有好奇,那这本书不失为一本有趣的科普读物。
(本文由中国地质科学院地质研究所副研究员董汉文口述,《中国自然资源报》记者杨旋采访整理)