科學網—碳，並非人類宿敵

■趙斌

不管是傳統媒體，還是新媒體，都有意無意間向人們灌輸著一個信條：碳是有毒的廢物，是氣候變化的罪魁禍首。雖然這並非地球化學家、生態學家的本意，但人們的注意力似乎更容易被引入到在氣候科學中研究不全面或不充分的地方，讓普羅大眾得出，碳是邪惡的。

二氧化碳固然是地球溫室效應的重要化學成分，但同時，二氧化碳也賦予了濃厚的政治色彩，在某種程度上甚至成為政治家們推進某項計劃或爭取大眾支持的「幫凶」，更讓碳在自然界中本身的角色變得撲朔迷離。例如，在美國的兩黨爭鬥中，民主派人士希望制定規則減少向大氣中的碳排放，而當選的共和黨新總統唐納德·川普則試圖廢棄這種規則。

2016年10月，世界知名建築師、設計師和城市規劃師威廉·麥克唐諾在美國知名科技網站SXSW召開的生態會議主旨演講中指出：這一切都是錯誤的，碳不是人類的宿敵。並在當年11月17日的Nature上以同名標題發表了一篇文章。他認為是人類自己製造了碳的毒性，在正確的地方，碳是資源和工具。

在麥克唐諾的宣言中，氣候變化是因為人類自己打破了碳循環所造成的結果：大氣中的人為溫室氣體是以錯誤的存留時間、錯誤的劑量進入了錯誤的地方，正如飲用水中的鉛和河流中的硝酸鹽，我們自己產生了碳毒性。總體上，這是一種人類的設計失敗。

為了釐清人類對碳的誤解，麥克唐諾在文中詮釋了幾個文字概念，認為這都是「言語驅動的行動」惹的禍。在目前有關描述碳的語言中，有「低碳」（Low carbon）、「零碳」（zero carbon）、「脫碳」（decarbonization）、「負碳」（negative carbon）、「中性碳」（neutral carbon），甚至「碳戰爭」（a war on carbon），等等。這些詞由於缺乏明確的定義，別說大眾，就是許多氣候談判專家也迷失了。

在英文世界里，negative和positive是一對反義詞。作為名詞使用的時候，前者表達負面、消極和否定的意味，後者指正面、積極和肯定的含義。可有時候又作為形容詞表達進出大氣的方向，negative carbon（負碳）用於從大氣中清除二氧化碳，而positive carbon（正碳）指增加了大氣中的二氧化碳。由此，carbon negative（碳消極）和negative carbon則表達了完全相反的含義。

例如，不丹總理表示，他們的國家是carbon negative的，因為該國現有森林吸收的二氧化碳比全國釋放的二氧化碳還要多。與此同時，許多企業宣布希望做到carbon positive（碳積極），即通過生產超過自身運行所需要的可再生能源或者植樹吸收碳來實現這個夙願。

另外，不同的部門和機構看待二氧化碳也有不同的角度。例如，在美國，土地管理局將之歸類為物品，環保局視之為污染物，芝加哥氣候交易所則把它看成金融工具。

為了釐清二氧化碳的原料屬性和品質屬性，麥克唐諾認為可根據碳的材質進行辨別，將地球上的碳框定為活躍碳（Living carbon）、耐久碳（Durable carbon）和逸散碳（Fugitive carbon）。這相當於在碳的領域提出了一種新的表達方式，未來就可以利用這些運轉性碳（working carbon）實現新的前景和戰略。

那麼，我們該如何利用自然碳循環才能保持和加強其所提供的福利，也就是碳積極策略呢？答案是，從土壤開始。

碳是土壤健康的核心。在健康的生態系統中，當植物將二氧化碳轉化為碳基糖（液態碳）時，一些碳流入植物的枝條、葉片和花朵中，其餘的則滋養土壤食物網，從植物的根部流向土壤微生物群落。作為交換，微生物共享對植物健康至關重要的礦物質和微量營養成分。微量營養成分被吸收到植物的葉子中，提高了光合作用的速率，這樣又能夠為微生物產生更多的液態碳，進而為真菌和植物創造更多的微量營養成分。

在地下，液態碳通過食物網循環轉化為土壤碳——這種碳蘊藏豐富、穩定可靠，具有賦予生命的作用。這種有機物質也使土壤呈海綿狀，從而提高其肥力、持水力和濾水力。一個健康的碳循環就是這樣支持生命的。這種流動使碳以合適的濃度保存在合適的場所中，調節氣候，促進增長，並滋養了人類社會持續發展一萬年。

許多土壤研究人員認為，目前的碳循環過程仍然能夠做到這些。生態學家兼土壤科學家Christine Jones是「驚奇碳工程」的創始人，她描述了大氣碳與液態碳之間的「光合橋」，以及植物與生物活性之間的「微生物橋」，她認為碳富集土壤是景觀健康和氣候恢復的雙重基石。新墨西哥州立大學能源與環境研究所的DavidJohnson研究了碳—微生物橋。

根據這些認識，麥克唐諾說，我們應該為生活而設計，讓所有的地區，不管是農村還是城市都打開這個碳橋：用大氣中的碳促進生物過程、構建土壤碳並逆轉氣候變化；用再生農業和城市設計來提高光合作用能力，增強生物活性，建立城市食品體系，培育碳素營養的閉環；把污水處理廠變成肥料工廠等等，將碳作為資產，將生命饋贈的碳循環作為人類設計的典範。

所有的設計，從產品到建築、城市和農場，可能都是碳積極的做法。我們將學會如何進行設計來恢復自然碳循環，並利用它來獲取人類福利，創造積極的環境影響而不是傷害。碳積極並不是限制或封存碳的簡單聲明，而是一個讓我們洞悉有關整個氣候變化的混亂狀態，將大氣碳按照有意義的方法進行重新調整，重塑更符合自然本身的運作方式，而不是嚴格的好壞二元判斷。（http：//blog.sciencenet.cn/u/lionbin）