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植物是否更喜歡汙染帶來的霧霾天空,而不是環保主義者、監管機構和公眾所設想的清潔大氣?一項新的研究表明,從闊葉樹到草,植物從燃燒化石燃料殘留在空氣中的顆粒物(從煙塵到二氧化硫分子)中獲益多少。
這種明顯的好處是因為植物在所謂的散射輻射或霧霾天空下進行最佳光合作用——這種化學過程利用葉綠素將陽光和二氧化碳(CO2)轉化為植物食物和氧氣——散射陽光,從而使其分佈更均勻。英國沃靈福德生態與水文中心生態系統建模師莉娜·梅爾卡多及其同事的研究發表在《自然》雜誌上,研究發現,由於空氣汙染散射陽光帶來的更有效的光合作用,1960年至1999年間,植物儲存了多達23.7%的二氧化碳——這是導致氣候變化的主要溫室氣體。植物“碳匯”中二氧化碳的儲存減少意味著大氣中二氧化碳的增加,並伴隨著全球變暖的加劇。
梅爾卡多說:“植物通常在霧霾條件下茁壯成長,例如大氣汙染加劇時期。” 但隨著天空變得清潔,“到21世紀末,散射輻射對陸地碳匯的貢獻可能會消失。”
建模結果模仿了1991年菲律賓皮納圖博火山爆發的影響,該火山爆發增加了大氣霧霾,導致1992年和1993年全球大氣中二氧化碳濃度降低。總而言之,汙染的天空導致1960年至1980年間每年額外吸收4.4億噸碳,1980年至1999年間下降至每年3億噸碳。隨著美國和歐盟法規透過在煙囪上安裝洗滌器等措施來減少二氧化硫和顆粒物排放,預計未來天空將進一步變得清潔。儘管新增洗滌器和其他汙染控制措施是為了解決氣溶膠等空氣汙染問題,但很少有針對二氧化碳的此類措施。“我們得出結論,如果人為氣溶膠減少,則需要大幅削減化石燃料排放,才能穩定氣候,”研究人員寫道。
需要明確的是:毫無疑問,氣溶膠對人類健康有害。微小的顆粒會導致哮喘到心臟病等嚴重的健康影響。這就是為什麼環境監管機構一直專注於減少和消除大氣中的氣溶膠的原因。
氣溶膠還有其他環境影響,而這項建模研究並未對此進行研究。“氣溶膠和雲不僅會影響散射和直射光束的形式,還會影響溫度和降水等對陸地碳迴圈動力學也很重要的其他因素,”橡樹嶺國家實驗室的環境科學家連洪·顧(音譯)說,他首先展示了皮納圖博火山爆發對光合作用的影響。這“表明,在預測氣候變化時,兩個最不確定的因素(雲和氣溶膠)比我們想象的更加不確定。”
這指出了嘗試制定政策以減輕空氣汙染和氣候變化的複雜性。普渡大學的氣候學家德夫·尼約吉表示,霧霾相互作用可能很重要,無論是出於碳匯原因還是灌溉農業與降雨減少之間的聯絡。需要進一步研究,並考慮各種汙染物的生命週期——氣溶膠在大氣中最多隻能持續幾周,而二氧化碳則可以持續一個世紀——並且必須作為一個整體來研究大氣變化,他指出。
但現在看來,“全球變暗”已經“增加了陸地[植物]對碳的吸收,這有助於減緩大氣中二氧化碳的增加速度,”梅爾卡多指出。她的合著者,英國埃克塞特大學的氣候建模師彼得·考克斯補充說:“隨著我們繼續清理大氣下層的空氣,這是為了人類健康所必須做的,透過減少二氧化碳排放來避免危險的氣候變化的挑戰將更加艱鉅。”