碳循環(huán)的真相

陳倩

人們在極端氣候災(zāi)害頻發(fā)和氣溫的異常變化中，能夠概括性地感知到碳循環(huán)危機，也可以在媒體傳播中知曉地球碳循環(huán)正在遭到破壞，但為什么能夠構(gòu)筑生命、塑造文明的碳，如今卻成為威脅人類社會、地球生態(tài)的東西？埃里克·羅斯頓在《碳時代—文明與毀滅》中詳細闡釋了碳元素是如何將生物演化、地球無生命力量和人類基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)緊密交織在一起，以及如何流過生命與工業(yè)，扮演著從瑣碎到超凡的各種角色。

在進入氣候變化議題之前，羅斯頓引經(jīng)據(jù)典，試圖厘清地球碳循環(huán)的作用機理，揭示碳在自然界和非自然界中的基本運作方式。他從宇宙大爆炸的原子產(chǎn)生出發(fā)，從碳的史前史開始溯源碳的出現(xiàn)，讓人切實地感受到碳對于地球本身、對于地球上的所有生物或非生物的全局性影響。這部著作的許多內(nèi)容都具有科普意義，書中不厭其煩地強調(diào)碳的王者地位、碳是所有元素的平民之王，在對專業(yè)文獻和科學爭論去偽存真的過程中，形成了對科學文獻的全面概括。

宇宙中的碳自誕生之始就具有“建筑師”潛力，奠定了地球生命總建筑師的角色基礎(chǔ)，碳的流動緊密結(jié)合了生物演化與居于引導地位的地球物理力量。生命總是驅(qū)動著地質(zhì)發(fā)展，也為地質(zhì)發(fā)展所驅(qū)策，碳在生物之中的流動，靠著自然界的無生命力量和生命演化纏繞在一起，短期碳循環(huán)可以從幾分之一秒延續(xù)到數(shù)十年、數(shù)百年，而長期碳循環(huán)則涵蓋巖石圈和板塊運動的領(lǐng)域，包含風化與沉積，能夠延續(xù)數(shù)千萬年。大氣中的碳含量在每個地質(zhì)時間尺度上都是相互配合的，通常以氣溫變動為先導，但工業(yè)時代之后就不再是這樣了，人類工業(yè)活動對氣候秩序的改變，比板塊運動和巖石風化速度要快得多。人類做出的每樣東西，大部分不是由碳組成，就是以碳的火焰打造而成。工業(yè)活動逆轉(zhuǎn)了光合作用，把氧氣和硬質(zhì)碳變回二氧化碳，人為影響抹消了生物與地質(zhì)時間尺度的界限。在短暫的時間里，人類從一種有影響力的物種變成地球演化和地質(zhì)變化最有力的推手，我們影響這個星球的程度，不論在范圍還是強度上都是很獨特的， 除了隕石撞擊以外，應(yīng)該只有人類能夠?qū)⒌刭|(zhì)速度提升到這么快，而工業(yè)成為影響生物與地質(zhì)之間交互作用的最主要因素。

人類知識轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)明隨后獲得經(jīng)濟價值的模式，是通過基礎(chǔ)科學激發(fā)科技創(chuàng)新的模式，資源、知識和工具滋生出更多的資源、知識和工具，以難以量化的方式改變了地球表面和大氣。由于碳累積值動輒以百萬年為尺度，因此長期的碳循環(huán)總是容易被忽視，進而讓長期碳循環(huán)加速到進入短期循環(huán)的路線。隨著人類火焰蔓延和經(jīng)濟之手的挑撥，在工業(yè)蠟燭越來越大的時代，我們自認為人類的生活方式和持續(xù)性比大部分其他物種的生存更加重要，但是，自然界沒有所謂的人類發(fā)展的中心法則，人類才智的成就促使科技躍進，對地球產(chǎn)生的影響也正在反噬人類自身，逐漸走向自毀之路，新一輪的碳反思正在發(fā)生。

在碳科學上的無知常常阻礙了人們在遏制氣候變化上所做的努力，而學術(shù)上的分裂直接影響著氣候變化問題的解決方案。地球氣候并不是自行穩(wěn)定的系統(tǒng)，總是捉摸不定的，就算沒有突然的打擊，即便輕推幾下也會有強烈的非線性變化，甚至進入混亂時期，在人為輻射效應(yīng)、火山壓力來源以及太陽能改變的共同作用下，生態(tài)系統(tǒng)的生存難度大大加重。如果國際氣候協(xié)議的約束成功，《京都議定書》會讓二氧化碳排放量穩(wěn)定處于一九九0年的水準，但事實是，之后的排放量已經(jīng)提升了35%。

全球變暖造成的變化已經(jīng)威脅到現(xiàn)代文明發(fā)展的限度和潛力，地球氣溫比前工業(yè)時期上升了二攝氏度，科學幫助我們對這個星球發(fā)的高燒做出了診斷，而科學也是減緩氣溫加速上升的唯一希望?？茖W技術(shù)將非自然選擇強加給生物，不斷涌入大氣的碳將給后代造成不可挽回的損失，羅斯頓呼吁立法者在決定如何應(yīng)對氣候變化時，必須考慮這些復雜的道德因素。如果我們足夠快地開始行動，就能減緩我們對碳循環(huán)的沖擊，而不必犧牲工業(yè)化火焰，行之有效的方案能夠把文明轉(zhuǎn)換到另一個不會讓地球枯萎的能量系統(tǒng)上。

如果說化石燃料尚存希望，那必然與長期使用的燃料品質(zhì)有關(guān)，提高燃燒效率的同時，在廢氣處置的問題上，利用碳捕捉與封存技術(shù)讓碳工業(yè)適度保留，使碳回到我們最初發(fā)現(xiàn)它的地方。在作者給出的建議中，思考能源轉(zhuǎn)換是個重要課題。對新能源和新材料的關(guān)注是一種更被廣為接受的發(fā)展架構(gòu)，可以帶領(lǐng)我們步入遠離碳燃燒的能源趨勢。碳無處不在，這種大自然的恩賜，使我們從自給自足式的農(nóng)業(yè)中提升至更高階的層次，應(yīng)該也會帶領(lǐng)我們走向以可再生能源為基礎(chǔ)的未來。生物能、太陽能、地熱能、風能、氫能、水勢能將在未來提供越來越多的動力。前衛(wèi)的能源研究挑戰(zhàn)著自然與非自然的分野，既然目前我們沒辦法停止燃燒碳，那么發(fā)掘生物燃料的潛力，對碳燃燒設(shè)限、努力改變碳來源也是一條可行的道路。在生命科學與計算機、信息科學之間的聯(lián)結(jié)中，科學家們試圖將眼光放在如何培養(yǎng)工業(yè)用碳燃料上而非開采上。能量來源在短期循環(huán)中是可再生的，而且在生物之中能夠儲存和移動，工業(yè)發(fā)展需要找到一個在生物圈之中，在短期碳循環(huán)之內(nèi)存活下去的方法， 但直到現(xiàn)在，這仍然困難重重。

自氣候?qū)υ拸目茖W領(lǐng)域轉(zhuǎn)向經(jīng)濟學以來，氣候變化論戰(zhàn)就不再集中于代際公平和責任分配等道德倫理的問題上了，更關(guān)注如何構(gòu)建具有復雜適應(yīng)性和全球一致性的經(jīng)濟系統(tǒng)，而其核心是對折現(xiàn)率的討論。斯特恩報告證明了低折現(xiàn)率會讓我們更重視未來，反之，高折現(xiàn)率會使未來的重要性降得很低。問題在于，我們是應(yīng)該現(xiàn)在就加大投資以避免或減緩災(zāi)難性的氣候改變，還是應(yīng)該把錢存起來，好讓未來世代有足夠的錢修復氣候損害？在IPCC 的模擬情境中，碳的社會成本已經(jīng)高到足以保證開發(fā)新科技來削減碳排放量，甚至高于繳納碳稅和購買碳排放許可的價格，即折現(xiàn)率越低，碳排放成本就越高。但是，以營利為目的的企業(yè)是很抗拒為空氣中形同爐灰的殘留物付錢的，他們習慣性地認為，這些東西就像呼吸一樣是免費的，如果要求他們花錢把煙囪中的碳弄走，這就像為呼吸付錢一樣荒謬。經(jīng)濟學家習慣以碳社會成本思考氣候變化對經(jīng)濟產(chǎn)生的沖擊，用模型模擬減少碳排放量對未來世界經(jīng)濟生產(chǎn)額有何影響。羅斯頓毫不客氣地指出，以模型模擬緩和氣候變暖的潛在代價，就好比預測晚期癌癥患者還有多少賺錢的潛力。評估全球變暖的潛在影響是有重大意義的任務(wù)，但是，我們不得不看到其中的局限。一方面，經(jīng)濟分析需要以科學家對未來某個時間點碳排放量的預測為基礎(chǔ)，而預測二氧化碳濃度的科學工作卻又取決于經(jīng)濟模型；另一方面，物理性和間接性科學證據(jù)使人們對地球物理和化學的認識只能將碳排放量鎖定到大致范圍，不可能達到精準無誤的程度。經(jīng)濟學家的每個預測都建立在科學預測的不確定之上，他們必須評估可能出問題的每件事情的發(fā)生率、嚴重性，以及每件可能出錯的事情的連鎖反應(yīng)。正如哈佛大學馬丁·韋茨曼（Martin Weitzman）所言，全球變暖是這個世界有史以來最大的外部成本，估計其影響可能是經(jīng)濟學家曾經(jīng)做過的最大的主觀評鑒。

政治裹挾下的氣候變化議題不得不面臨現(xiàn)實問題，在這一點上，作者切中要害，比以往的討論更深刻地揭示了氣候隱憂絕不止于科學和經(jīng)濟難題。在科學不確定性無法消除的背景下，氣候危機的科學術(shù)語將不可避免地具有模糊性，科學家口中遠超過危險范圍的事項，到了經(jīng)濟學家和政治家那里，就成了僅僅是可能發(fā)生的情況，對待數(shù)據(jù)的態(tài)度是他們之間存在分歧的重要原因。讓科學界恐懼的二氧化碳濃度上限背后是潛在的災(zāi)難性后果，但在社會經(jīng)濟發(fā)展面前，這個上限值卻很難引起經(jīng)濟學家與各國政府的重視。如果人類保持當前的排放速率不變，大氣中的碳會比以往千百萬年來累積的還要多。目前還沒有可供使用的合成技術(shù)，可以把空氣中的二氧化碳擦除，或者將其轉(zhuǎn)化為有用的其他物質(zhì)，所以，為子孫后代計，也為可持續(xù)的經(jīng)濟發(fā)展計，現(xiàn)代經(jīng)濟體必須逐漸脫離大量產(chǎn)生二氧化碳的活動。

人類文明之火從最開始就燃燒著奇異冷光，沒人說得準這光芒何時暗淡、何時熄滅，在新事物演化中重新引導工業(yè)性碳循環(huán)需要各方力量的有效配合和共同努力，但我們的城市依然在每個夜晚燈火通明。當我們目光向外，在天空中孜孜尋找終結(jié)文明的火流星時，殊不知，人類自身才是隕石。

（《碳時代—文明與毀滅》，[ 美] 埃里克·羅斯頓著， 吳妍儀譯， 生活·讀書·新知三聯(lián)書店二0一七年版）