談起“雙碳”，你會(huì)想到什么？或許是大氣中的二氧化碳、氣候變化、綠色能源的應(yīng)用……
事實(shí)上，“雙碳”不僅與“天空”有關(guān)，也與“大地”密不可分——作為地球陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳含量最大的生態(tài)系統(tǒng)，土壤的碳儲(chǔ)量約為大氣的2—3倍、植被的3—4倍，對(duì)于調(diào)控氣候變化和碳中和的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士后高群就是一名與土壤打交道的科學(xué)家。她從土壤中的微生物入手，實(shí)現(xiàn)了碳排放的預(yù)測(cè)優(yōu)化，尋找出減污降碳的新技術(shù)。用高群的話來(lái)說(shuō)，她的研究就是從“挖土”到“挖寶藏”的過(guò)程。
【資料圖】
揭示土壤碳排放的奧秘
“和人類一樣，土壤也會(huì)通過(guò)‘呼吸’排出二氧化碳，這就是土壤的碳排放過(guò)程?！备呷航榻B，保護(hù)土壤碳庫(kù)的大小和穩(wěn)定性，是緩解氣候變化的重要舉措。
《科學(xué)》雜志曾經(jīng)將土壤稱為“最后的科學(xué)前沿”，揭示了土壤生物的多樣性、復(fù)雜性和重要性。近年來(lái)，土壤學(xué)科發(fā)展和科學(xué)地位不斷提升。特別是在全球氣候變化挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻的當(dāng)下，土壤碳封存已被《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》列為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期碳中和的關(guān)鍵途徑之一。
“土壤中大部分的碳儲(chǔ)量集中在高緯度地區(qū)特別是寒冷的冰凍地區(qū)。比如青藏高原就是我國(guó)重要的‘碳庫(kù)’，也是生態(tài)脆弱敏感區(qū)?！备呷赫f(shuō)，調(diào)控土壤碳含量，助力“雙碳”實(shí)踐，這是一個(gè)聽上去簡(jiǎn)單，但實(shí)際上極其復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題。
利用青藏高原等地區(qū)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，高群所在的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)全球土壤碳排放的時(shí)空變異規(guī)律進(jìn)行了探索。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)去30年間，全球的土壤碳排放在21世紀(jì)初期發(fā)生了短暫的“停頓”，這是因?yàn)榇碎g全球氣候溫度的升高進(jìn)入了停滯期。
與此同時(shí)，高群等科學(xué)家還通過(guò)研究，揭示了氣候變化影響下青藏高原碳匯功能和變化特征，該成果被列為第二次青藏科考的重要進(jìn)展之一。
打造微生物碳循環(huán)模型
土壤碳庫(kù)如此重要，它是如何形成并儲(chǔ)存在土壤中的？在傳統(tǒng)觀念中，人們認(rèn)為植物的“枯枝落葉”是土壤碳儲(chǔ)存的主要來(lái)源。很多土壤碳庫(kù)模型也將植物中的木質(zhì)素作為表征穩(wěn)定碳庫(kù)的重要參數(shù)。
然而，科學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)，土壤碳循環(huán)過(guò)程中有一批重要的“生力軍”——微生物。它們雖然個(gè)體微小，卻與人類和生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系密切。
“微生物是生態(tài)系統(tǒng)的分解者，它們通過(guò)分解有機(jī)物，把土壤中的有機(jī)碳變成無(wú)機(jī)的二氧化碳?！备呷赫f(shuō)。有趣的是，微生物還能通過(guò)合成代謝，將碳轉(zhuǎn)化成某種形式儲(chǔ)存于土壤中。
“這一被稱為‘微生物碳泵’的過(guò)程，是一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行又無(wú)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的固碳途徑。”高群說(shuō)。
近年來(lái)，土壤微生物對(duì)碳循環(huán)和氣候變化的作用得到越來(lái)越多的關(guān)注。2019年，來(lái)自多個(gè)國(guó)家的33名科學(xué)家聯(lián)合撰文呼吁，將微生物科研融入主流氣候變化研究和氣候變化框架中，以應(yīng)對(duì)人為造成的氣候變化問(wèn)題。
要想摸清微生物的奧秘并不容易?！拔⑸锏奶佳h(huán)過(guò)程非常微觀，我們看不見、摸不著。如何將微生物的功能特性納入到土壤碳庫(kù)模型中，這是一個(gè)國(guó)際難題?！备呷赫f(shuō)。
經(jīng)過(guò)數(shù)年的潛心研究，高群所在的科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了基于微生物功能基因的新型碳庫(kù)模型，這一成果推動(dòng)了微生物組學(xué)與宏觀氣候變化生態(tài)學(xué)的融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳排放的預(yù)測(cè)優(yōu)化，得到了世界上該領(lǐng)域很多科學(xué)家的廣泛認(rèn)可。
為“雙碳”尋找“天才”菌株
我們常說(shuō)的微生物，涵蓋了有益與有害的眾多微生物種類，包括細(xì)菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類等在內(nèi)的一大類生物群體。高群介紹，在1克土壤中，微生物的數(shù)量多達(dá)108—1012個(gè)，而人類目前已知的微生物只占1%，其余99%的微生物，其功能仍是不可知和不可預(yù)測(cè)的。
既然微生物對(duì)固碳有重要作用，那么究竟是哪些微生物有這樣“神奇”的能力？高群的又一項(xiàng)研究，是把這樣的微生物找出來(lái)，讓它們?cè)诟鄨?chǎng)景發(fā)揮作用。
“我們通過(guò)多年的野外定位實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并篩選出了一部分在碳降解、碳固定方面起到重要作用的微生物，將他們的功能基因納入到模型中?！备呷赫f(shuō)，科研團(tuán)隊(duì)挖掘出了一批具有雌激素降解功能的菌，通過(guò)將其與生物炭結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了土壤減污與降碳協(xié)同技術(shù)的初步研發(fā)。在實(shí)驗(yàn)室條件下，生物炭平均可以使土壤的二氧化碳減排24%，而高效固碳酶在工業(yè)廢氣、汽車尾氣等固碳應(yīng)用中有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。
“微生物是一筆巨大的隱形財(cái)富?！备呷赫f(shuō)，“我相信土壤中一定還存在著一些‘天才’菌株。如果能夠?qū)⑺鼈兊墓δ芎蛻?yīng)用發(fā)掘出來(lái)、解釋清楚、規(guī)模應(yīng)用，一定會(huì)對(duì)‘雙碳’目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到重要作用?！?/p>
在“沉默”中探索攻堅(jiān)
從大學(xué)開始，高群就與環(huán)境科學(xué)結(jié)下了緣分。“最初選擇環(huán)境專業(yè)，是覺(jué)得‘環(huán)境’這個(gè)詞看上去挺文藝，后來(lái)進(jìn)入到土壤微生物領(lǐng)域，是因?yàn)槲⑸锟瓷先ズ苡猩衩馗?。”在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域耕耘數(shù)年之后，高群對(duì)這一專業(yè)有了更多的認(rèn)知和理解。
“環(huán)境科技工作者的角色就像是給地球‘治病’的‘醫(yī)生’，通過(guò)治理水體、土壤、大氣、固體廢棄物污染，為地球的各個(gè)表面和圈層治療‘痼疾’?！备呷赫f(shuō)。
與土壤和微生物打交道，是一個(gè)磨煉心性、坐冷板凳的過(guò)程。高群介紹，在減污降碳技術(shù)開發(fā)過(guò)程中，科研團(tuán)隊(duì)為了追蹤雌激素在環(huán)境中的傳播足跡，需要沿著其可能的傳播鏈條，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的土壤進(jìn)行大量采樣。采集土壤后，還要完成凍干、預(yù)處理以及后續(xù)的研磨和固相萃取等工作，最終把需要鑒別的污染物提取分離出來(lái)，再測(cè)定其濃度。
“基礎(chǔ)研究需要很長(zhǎng)時(shí)間的‘沉默成本’。”高群說(shuō)，要坐好、坐穩(wěn)基礎(chǔ)研究的冷板凳，既要有興趣，也需要情懷。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)一系列政策支持基礎(chǔ)研究，支持青年科技人才挑大梁、擔(dān)重任，這給像高群一樣的科學(xué)家創(chuàng)造了機(jī)遇。
“青年科學(xué)家要珍惜這個(gè)時(shí)代，肩負(fù)起自己的責(zé)任和使命。我會(huì)繼續(xù)沿著關(guān)鍵的科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，在微生物固碳、微生物介導(dǎo)的減污降碳等領(lǐng)域不斷探索、攻堅(jiān)克難?！备呷赫f(shuō)。（劉 峣）
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人民日?qǐng)?bào)海外版 07-06 11:44:52
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又到一年一度的畢業(yè)季。作為大學(xué)生成為社會(huì)人之前的“最后一課”，校長(zhǎng)
央視新聞客戶端 07-06 11:25:28
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當(dāng)?shù)貢r(shí)間2023年7月4日，土耳其安卡拉，顯示屏上的Threads標(biāo)志和Twitter
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父母的基因決定了子女的顏值，如果父母是單眼皮，那么絕大多數(shù)孩子也是
佳人整形網(wǎng) 07-06 11:31:36
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俄羅斯國(guó)家原子能電力公司總裁顧問(wèn)卡爾恰阿4日表示，烏克蘭方面計(jì)劃在7
大公報(bào) 07-06 11:24:30
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近日，洗馬河街道組織全體黨員干部、村(社區(qū))“兩委”、永華廠和南豐廠
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相關(guān)水域水上作業(yè)和過(guò)往船舶采取回港規(guī)避或者繞道航行等積極應(yīng)對(duì)措施，
中國(guó)天氣網(wǎng) 07-06 11:15:08
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電玩巴士，綜合游戲門戶站，一直致力于發(fā)展電玩產(chǎn)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)游戲事業(yè)，提
TGBUS 07-06 11:35:21
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百度 07-06 11:20:20
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互聯(lián)網(wǎng) 07-06 11:14:22
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隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升、居民對(duì)自身健康的關(guān)注度提高、消費(fèi)能力上升等
百度百科 中研網(wǎng) 07-06 11:26:26
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7月5日，中銀收益混合A最新單位凈值為1 5262元，累計(jì)凈值為4 4273元，
證券之星 07-06 11:07:18
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當(dāng)?shù)貢r(shí)間7月5日14時(shí)15分，英國(guó)國(guó)王查爾斯三世在英國(guó)蘇格蘭首府愛(ài)丁堡圣
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據(jù)新華網(wǎng)報(bào)導(dǎo)，聯(lián)合國(guó)5日啟動(dòng)了一項(xiàng)旨在支持2030年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的宣
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科技、數(shù)碼、互聯(lián)網(wǎng)新聞如今都成為了大眾所關(guān)注的熱點(diǎn)了，因?yàn)樵谖覀兊?/p>
互聯(lián)網(wǎng) 07-06 10:52:53
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