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植物是否更喜欢污染带来的雾霾天空,而不是环保主义者、监管机构和公众所设想的清洁大气?一项新的研究表明,从阔叶树到草,植物从燃烧化石燃料残留在空气中的颗粒物(从烟尘到二氧化硫分子)中获益多少。
这种明显的好处是因为植物在所谓的散射辐射或雾霾天空下进行最佳光合作用——这种化学过程利用叶绿素将阳光和二氧化碳(CO2)转化为植物食物和氧气——散射阳光,从而使其分布更均匀。英国沃灵福德生态与水文中心生态系统建模师莉娜·梅尔卡多及其同事的研究发表在《自然》杂志上,研究发现,由于空气污染散射阳光带来的更有效的光合作用,1960年至1999年间,植物储存了多达23.7%的二氧化碳——这是导致气候变化的主要温室气体。植物“碳汇”中二氧化碳的储存减少意味着大气中二氧化碳的增加,并伴随着全球变暖的加剧。
梅尔卡多说:“植物通常在雾霾条件下茁壮成长,例如大气污染加剧时期。” 但随着天空变得清洁,“到21世纪末,散射辐射对陆地碳汇的贡献可能会消失。”
建模结果模仿了1991年菲律宾皮纳图博火山爆发的影响,该火山爆发增加了大气雾霾,导致1992年和1993年全球大气中二氧化碳浓度降低。总而言之,污染的天空导致1960年至1980年间每年额外吸收4.4亿吨碳,1980年至1999年间下降至每年3亿吨碳。随着美国和欧盟法规通过在烟囱上安装洗涤器等措施来减少二氧化硫和颗粒物排放,预计未来天空将进一步变得清洁。尽管添加洗涤器和其他污染控制措施是为了解决气溶胶等空气污染问题,但很少有针对二氧化碳的此类措施。“我们得出结论,如果人为气溶胶减少,则需要大幅削减化石燃料排放,才能稳定气候,”研究人员写道。
需要明确的是:毫无疑问,气溶胶对人类健康有害。微小的颗粒会导致哮喘到心脏病等严重的健康影响。这就是为什么环境监管机构一直专注于减少和消除大气中的气溶胶的原因。
气溶胶还有其他环境影响,而这项建模研究并未对此进行研究。“气溶胶和云不仅会影响散射和直射光束的形式,还会影响温度和降水等对陆地碳循环动力学也很重要的其他因素,”橡树岭国家实验室的环境科学家连洪·顾(音译)说,他首先展示了皮纳图博火山爆发对光合作用的影响。这“表明,在预测气候变化时,两个最不确定的因素(云和气溶胶)比我们想象的更加不确定。”
这指出了尝试制定政策以减轻空气污染和气候变化的复杂性。普渡大学的气候学家德夫·尼约吉表示,雾霾相互作用可能很重要,无论是出于碳汇原因还是灌溉农业与降雨减少之间的联系。需要进一步研究,并考虑各种污染物的生命周期——气溶胶在大气中最多只能持续几周,而二氧化碳则可以持续一个世纪——并且必须作为一个整体来研究大气变化,他指出。
但现在看来,“全球变暗”已经“增加了陆地[植物]对碳的吸收,这有助于减缓大气中二氧化碳的增加速度,”梅尔卡多指出。她的合著者,英国埃克塞特大学的气候建模师彼得·考克斯补充说:“随着我们继续清理大气下层的空气,这是为了人类健康所必须做的,通过减少二氧化碳排放来避免危险的气候变化的挑战将更加艰巨。”