多彩的生命之”碳“

COP26全球气候峰会刚刚落幕，随着全球气候变化危机加剧，”碳减排“、”净零碳排放“、”碳中和“”等词汇被频繁提及，人们究竟为什么一直在讨论“碳”, 而不是地球上其他的元素呢？

无处不在的“碳”

碳是地壳中含量排在第15位的元素，也是宇宙中含量第4高的元素，仅次于氢、氦和氧。

地球上所有的生物都含有“碳”，也被称为”碳基生物“。

假如你重100斤，你的身上就含有18斤的“碳”! 植物则几乎一半是碳!

可是，在生物细胞中其实还有其他的元素，比如人体中含氧（65%）、氢（10%）、氮（3%），如果按照含量来讲，我们不是以氧为基础的生命形态吗？为什么我们不叫“氧基生命”，而叫“碳基生命”呢？

当我们在讨论应对全球气候变化的时候，为什么偏偏揪住只占地壳0.025%的“碳”不放呢？

神奇的“碳”

“碳”化学符号“C”，原子序数为6，非金属，是一种非常神奇的元素，具有常温下形成聚合物的特殊能力，很容易与其他元素结合形成新物质。

就像搭建积木一样，自然界通过神奇的碳元素，搭建出丰富多彩的碳基生命。

科学家把含碳的分子统称为有机分子，从最简单的有机分子（碳氢化合物甲烷），一直到复杂多样的高分子有机物（DNA分子）。

当碳原子碰到氧原子的时候，一个碳原子很容易与两个氧原子结合成”二氧化碳“（CO2）---一种温室气体！

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碳是如何进入生物体内的?

植物吸收CO2，它们保留了“碳”而释放出”氧”，动物吸入氧气，呼出CO2，自然界的动植物就这样相互依存。

几亿年来，植物和动物生老病死，残骸被深埋在地表之下，这种物质一直在高压和高温下被压扁和蒸煮，变成了我们今天所说的化石燃料: 石油、煤炭和天然气。

我们依赖这些燃料驱动我们的世界，在汽车、卡车、飞机、火车、发电厂、加热器、快艇、烧烤和许多其他需要能源的地方，燃烧这些富含碳的原料。

碳如何从生物体中释放出来?

当化石燃料燃烧时，我们主要得到三种物质:热、水和二氧化碳。

所有这些在植物和动物中储存了数亿年的碳，本应当在地下封存至少上百万年，在最近不到两百年的时间里，被突然释放到地球大气中。

要知道，在地球的历史长河中，碳始终在自然界中自然的流转着，人类打破了原本平衡的碳循环！

迄今为止，人类活动所导致的碳排放总量已经达到2万亿吨！

地球大气层中的二氧化碳浓度从工业革命前的 提高了目前接近的水平。

(ppm指的是每百万空气分子中，含有二氧化碳分子的数量）

人类排放的碳，很大一部分留在地球大气中，剩余部分被海洋、森林和湿地等生态系统所吸收。

我们一直在讨论保护绿色森林、拯救海洋、爱护湿地生，甚至是保护鲸鱼，很大一部分是在努力创造更多的自然生态条件，吸收人类所产生的碳。

空气中的碳是“好”or“坏”？

太阳辐射主要以可见光形式，穿透大气层，到达并加热地表。而加热后的地表会以红外线形式释放热量，但这些红外线不能穿透大气层，因此热量就保留在地面附近的大气中，从而形成温室效应。

如果没有这种温室效应，地球将是一个冰球，而不是现在这样美丽的蓝色生命星球。

温室气体的共同点，就在于它们能够吸收红外线。二氧化碳，作为一种主要的温室气体，帮助地球保存从太阳接收到的能量，使地球变得温暖，为生命的蓬勃发展创造了条件。

因此，二氧化碳和其他温室气体在一定程度上是有益的!

温室气体中含量最多的是水蒸气，水蒸气可以凝结成水。因此大气中的水蒸气含量基本稳定，不会出现温室气体的累积现象。

而二氧化碳则不同，由于它太善于保持来自太阳的热量，以至于大气中二氧化碳的微小增加都会导致地球变暖。

纵观地球历史，每当大气中二氧化碳的含量上升，地球的温度也会随之上升，当温度上升时，大气中的二氧化碳会增加更多。

全球变暖的后果会怎样？

地球气候变化是指温度和天气的长期变化，这些变化可能是自然因素导致，比如受到太阳活动周期的影响。

但自19世纪以来，人类活动才是气候变化的主要驱动因素，主要原因是燃烧煤、石油和天然气等化石燃料。其结果是，过去十年(2011-2020年)是有记录以来最热的十年。

许多人认为气候变化主要是指温度升高，其实，气温上升只是这个故事的开始！

地球是一个系统，所有事物都是相互联系的，一个方面的变化会影响到整个地球生态系统的巨大变化。

所产生的后果目前包括：严重干旱、缺水、严重火灾、海平面上升、洪水、极地冰融化、灾难性风暴和生物多样性下降等。

“碳”有颜色之分吗？

根据发表在《自然》期刊一项科学研究，人们已经开始基于颜色的完整光谱，来描述”碳“的性质和分布: 黑色，棕色，红色，绿色和蓝色。

这种以颜色为基础的术语有助于我们加深对碳循环的理解，它超越了传统的、宽泛的碳类型分类(通常是简单的无机碳与有机碳)，转向基于碳功能、属性或位置的更细微定义。

例如，一些颜色(蓝色、绿色)突出了碳在通过固存缓解气候变化方面的作用，其他类型(黑色、棕色和红色)会影响地球的热平衡或促进冰冻圈的融化。

黑碳和棕碳

这是碳通常被认为的颜色。

一些产生于自然界(例如野火)，但化石燃料燃烧和工业活动是主要的来源， 很明显，这两种颜色的碳元素除了降低空气质量外，还会吸收大气顶部的太阳辐射，保持热量并影响气候。

红碳

红色是碳光谱中最新的颜色类型，迄今为止，这个名字还没有流行起来。

红色表示冰雪微生物产生的一种常见色素，这些颜色吸收了丰富的绿色和蓝色波长的光，融化了冰雪，产生了生命所必需的液态水，释放出了冰晶中的营养物质(如氮和磷)，对红碳的提出，推动了对微生物和冰冻圈作用的研究。

绿碳

绿色碳是指“陆地生态系统吸收的碳”，并将碳吸收到土壤和森林等物质中，主要是指森林植被的光合作用所吸收的碳。

蓝碳

蓝碳是指被海洋和沿海生态系统捕获的碳，主要指红树林、潮汐沼泽和海草床。这些生态系统将大量的蓝色碳封存在植物和下面的沉积物中。这些生态系统每单位面积吸收和储存的碳，比陆地森林更多！

作为缓解气候变化的一种解决方案，蓝碳固汇引起了决策者和环境科学家的兴趣，保护沿海湿地非常重要，一旦被破坏，湿地中储存的蓝色碳就会成为二氧化碳的来源。

未来会怎样？

​这取决于我们人类自己的行动。。。

文章内容参考：

《Why is 》--NASA

《The or 》--

《Blue 》--IUCN