消失的二氧化碳去哪了？揭开“碳黑洞”之谜
之前，科学家们在全球碳平衡研究和估算中发现，有近20%的二氧化碳排放去向不明。这些消失的二氧化碳究竟去哪了呢？
日前，中国科学院新疆生态与地理研究所科学家领衔的科研团终于揭开这一“碳黑洞”谜题。他们的研究首次证实：荒漠盐碱土以无机方式大量吸收二氧化碳，这些被吸收的二氧化碳最终的归宿是地下咸水层，因而存在一个巨大的活动无机碳库。原来，地球上除了海洋、土壤、大气和植被之外，还存在着这么一个巨大的“碳库”。
随着大气二氧化碳浓度增高以及全球温度不断上升，碳循环成为全球变化研究的焦点。其中，全球碳平衡是核心问题之一。
在节能减排中，必须了解碳的排放量及去向，而科学家在全球碳平衡研究和估算中却发现，有近20%的二氧化碳排放去向不明，这就是全球变化与碳循环领域熟知的“co2失汇”（missing sink）问题，即“碳黑洞”问题。这些消失的二氧化碳究竟去哪了呢？20多年来，各国科学家们针对此问题，相继研究了海洋、森林、草地、农田、湿地和土壤有机碳，但一直毫无头绪。
日前，中国科学院新疆生态与地理研究所（下称新疆生地所）科学家领衔的科研团队经过5年攻关，终于成功破解了这一难题。他们的研究首次证实：荒漠盐碱土以无机方式大量吸收二氧化碳，这些被吸收的二氧化碳最终的归宿是地下咸水层，并初步估计干旱区地下咸水中存在1000pgc，即活动无机碳库。
基于这一科学发现而立项的国家973计划项目“干旱区盐碱土碳过程与全球变化”也于近日通过科技部验收。
荒漠盐碱土默默地以无机方式大量吸收二氧化碳
在过去的认识中，无论昼夜，由于土壤生物的呼吸作用，任何生态系统的土壤呼吸均为正值，这一过程是二氧化碳释放的过程。然而令人不解的是，2008年,新疆生地所的李彦研究员在进行对比盐生荒漠土壤与绿洲农田土壤（在同种盐生荒漠上开垦种植15年后形成）间的土壤呼吸差异的研究时，发现了一个奇怪的现象：盐生荒漠样地频繁观测到土壤二氧化碳通量出现向下的负值，这意味着二氧化碳正被荒漠地“吸入”而不是“呼出”。
“由于这一现象违反常规，我开始认为是由于仪器错误造成的。可是之后，经过与其他方式测定的结果比较，的确在夜间出现了二氧化碳负通量。”李彦说。
为进一步证实，李彦又采用纯石英沙、盐碱土溶液、高温灭菌后的盐碱土进行了呼吸的测定。结果发现石英沙没有出现二氧化碳负通量，但盐碱土溶液、高温灭菌后的盐碱土均出现了二氧化碳负通量，从而证实了盐碱土可以吸收空气中的二氧化碳。
这一发现一经公布，立即受到国际学术界的广泛关注。知名学术刊物《科学》认为“中国西部古尔班通古特沙漠二氧化碳通量的测量得出了一个令人吃惊的结论，荒漠盐碱土正在默默地以无机方式大量吸收二氧化碳。”
也有学者对此提出疑义，并在《科学》杂志撰文，质疑上述结论的可信度。文章认为该研究并没有解释清楚盐碱土吸收后二氧化碳的去向，夜间吸收的二氧化碳也许会在白天释放出来。
地下咸水层是被盐碱土吸收的二氧化碳最终归属地
为进一步解释盐碱土吸收二氧化碳的去向，破解“碳黑洞”问题，2008年10月，新疆生地所牵头，并联合德国、比利时的科学家以及中科院植物所、中国农业大学、兰州大学、石河子大学的研究者们成立了课题组，开始集中力量进行攻关。
科学家们研究了塔克拉玛干沙漠由沙漠边缘至中心的地下水中碳的年龄，发现由边缘至中心碳的年龄逐渐增加。结合其他研究证据，他们推论：由于新疆荒漠区特殊的山盆体系，荒漠绿洲地下水位高于沙漠，且在该区荒漠海拔一般高于沙漠。夜间当盐碱土吸收二氧化碳后，由于绿洲与沙漠交界处地下水的频繁活动，吸收的二氧化碳被盐碱水带至沙漠，并被深埋于沙漠之下，因而，形成了巨大的沙漠区地下咸水“碳库”。
“简单说就是，碳通过绿洲区农田灌溉淋洗和荒漠区洪水以及地下水波动，被带入地下咸水。地下咸水层就是干旱区物质的最终归宿地。”新疆生地所所长陈曦说，“无机碳的载体是灌溉洗盐的水，而碳进入地下咸水的通道即为地下水之补给通道。水接触盐碱土变为咸水，咸水溶解、携带大量二氧化碳渗入地下咸水层，从而形成碳汇。”
之后，经过缜密的计算，基于中亚干旱区盐碱土无机吸收碳结果，科学家们估算出全球干旱区每年无机碳吸收为1.26pgc，即盐碱土吸收二氧化碳为12.6亿吨，是联合国政府间气候变化专门委员会估算失汇的19亿吨的70%。
至此，令人迷惑的“碳黑洞”被破解了。
荒漠—绿洲复合体成为海洋之外的又一个大“碳库”
科学家介绍说，大气中不断增高的二氧化碳，总归要排放到一些去处，这些去处，科学家们称之为“碳库”，以无机（碳酸盐、碳酸氢盐）或有机（碳水化合物）的方式存放，呈现一个不断变化的平衡状态。这个排放与存放过程，也就是碳循环的过程。
地球上的碳库主要是三大块：一是占全球表面积3/4的海洋，碱性海水对二氧化碳的无机吸收约为全球的一半；二是土壤，在土壤圈中，仅最上层1米以上的有机碳储量就在15000亿吨至16000亿吨，比大气（7500亿吨）和植被（5600亿吨）碳储量的总和还要多；三是大气和植被。
“在各个大陆，碳汇能力是不一样的，例如，欧亚大陆圈碳能力就远超过北美大陆。”李彦说，“在很长一段时期内，各国科学家忽视了干旱区土壤的固碳能力，特别是忽视了干旱区地下碳吸收的无机过程和有机过程的并重，所以出现了碳平衡中巨大的碳失汇问题，这无疑影响到全球碳循环问题。”
在破解“碳黑洞”问题过程中，中国科学家发现，亚欧内陆干旱区分布着世界最大和最多的内陆流域，河流无法进入海洋，河水携带大量盐分不断堆积在荒漠—绿洲复合体中，盐渍化土壤的盐分浓度，酸碱度高达8.5—11，远远超过由外河流进入海洋中海水的浓度（酸碱度8.1）。进入到地下碳库中的无机碳，融入地下水中，成为碳酸盐，又为盐碱土不断吸收二氧化碳增添了巨大的潜力。
陈曦认为，这表明，荒漠—绿洲复合体与海洋具有类似的二氧化碳吸收功能，甚至更大，这使它成为除海洋之外又一具特殊意义的“碳库”。“我们不但因此破解了‘碳黑洞’问题，并且也为全球碳循环研究翻开新的一页。同时，这一区域是全球化石能源最丰富的区域之一，也为化石能源的开发利用和减排提供了新的思路和途径。”
