科學家開始對剛果盆地的碳動態進行調查，並在研究過程中發現了地球上最黑暗的黑水河之一–魯基河。由蘇黎世聯邦理工學院領導的全球科學家團隊對這條重要的熱帶雨林河流進行了開創性的研究，破解了河流黑水的起源，並解釋了其對河流系統碳平衡的影響。

魯基河是已知最黑暗的黑水河之一，在剛果盆地的碳動態中扮演重要角色。研究揭示了這條河流的高溶解有機碳含量，並強調如果周圍的泥炭沼澤受到森林砍伐或土地使用變化的干擾，可能對氣候產生的影響。剛果盆地魯基河的河水因含有高濃度的溶解有機物而像茶一樣黑。圖片來源：Matti Barthel / 蘇黎世聯邦理工學院

他們開始研究剛果盆地的碳循環，並在過程中認識了世界上最黑暗的黑水河之一：魯基河。蘇黎世聯邦理工學院領導的國際研究小組對這條主要叢林河流進行了首次研究，解釋了黑水是如何形成的，以及它對河流系統碳平衡的影響。

當研究人員來到魯基河時，他們大吃一驚。這條河是強大的剛果河的一條支流，河水黑得伸手不見五指。蘇黎世聯邦理工學院研究員特拉維斯-德雷克（Travis Drake）說：「我們被河水的顏色震撼了。」他剛剛與約翰-斯克斯（Johan Six）領導的可持續農業生態系統小組以及其他大學的同事一起發表了一份關於魯基河的研究報告。

與其他主要熱帶河流的比較顯示，魯基河甚至可能是地球上最黑暗的大型黑水河–它肯定比著名的亞馬遜河內格羅河黑得多。河水之所以是黑色的，是因為它含有大量溶解的有機物，而由於河流坡度較低，幾乎沒有沉積物。這些富含碳的物質大多被雨水沖入河中，雨水落在枯死的叢林植被上，從腐爛的植物材料中瀝濾出有機化合物。此外，雨季時河流會淹沒森林。通常齊腰深的河水需要數週時間才能慢慢退去，在此期間，河水中的有機物會被瀝出。可以這麼說：魯基河基本上就是叢林泡的茶。

泥炭沼澤與原始雨林

特別的不僅是黑水。魯基河寬一公里，匯入剛果河，整個流域獨一無二。它的流域面積是瑞士的四倍，至今仍覆蓋著未經開發的原始低地雨林。河流沿岸有大量泥炭沼澤，其中含有大量未分解的植物死亡物質，是重要的碳匯。

儘管魯基河很獨特，面積也很大，但以前從未對其進行過科學研究。雖然自20 世紀30 年代以來就有關於該河流不同季節水位的記錄，但迄今為止還沒有關於其化學成分的數據。目前還沒有人確定水中有多少溶解有機碳(DOC)，更重要的是，這些碳來自哪裡。

由於天空的反射，看起來不那麼黑： 魯基河是世界上最黑暗的黑水河之一。圖片來源：Matti Barthel / 蘇黎世聯邦理工學院

因此，2019 年，德雷克和他的同事們在魯基河與剛果河交匯處上游不遠處的姆班達卡市附近建立了一個測量站，每兩週測量一次排水量，每天測量水位，持續一年，以確定全年的河水流量。

德雷克說：「我們在現場的測量方法非常基本。他說，姆班達卡沒有永久供電，只有幾台柴油發電機，幾乎沒有任何基礎設施，甚至連安裝洪水位標記的電鑽都沒有。因此，我們經常不得不隨機應變。”

水樣本對魯基河的啟示

每次測量排水量時都會採集水樣本，然後送到蘇黎世聯邦理工學院的實驗室進行分析。在那裡，研究人員根據DOC 中的放射性碳確定樣本中DOC 的含量以及有機物的年齡。除其他目的外，他們還想了解河邊的泥炭是否會釋放碳（並在一定程度上分解成二氧化碳）。

研究人員決定對水進行研究，因為水中含有整個流域的碳特徵，而碳特徵又能傳遞有關起源和土地利用的信息。這項研究的合作者馬蒂-巴特爾（Matti Barthel）說：”我們只需要從一個地方採集樣本，就能獲得大片區域的信息–就像醫生採集血液樣本來確定病人的健康狀況一樣。”

未開發的水文資源

分析結果證實了這一直觀印象，巴特爾說：”魯基河是世界上DOC 含量最高的河流之一。河水中的有機碳化合物含量是剛果河的四倍，是亞馬遜河內格羅河的1.5 倍。”

雖然魯基河流域只佔整個剛果河流域的二十分之一，但剛果河五分之一的溶解性有機碳都來自這條支流。

溶解有機碳通常以有機酸的形式存在，會增加河水的酸度。當酸性物質溶解水中的碳酸鹽時，會刺激二氧化碳（CO2）的釋放。德雷克解釋說：”魯基河整個流域的二氧化碳排放量相對較高，但與其他熱帶河流並無不同。這是因為魯基河是一條緩慢而平靜的河流，這使得水中的二氧化碳更難逸散到空氣中。在湍急的河流中，我們會看到更高的排放量。”

德雷克認為，碳同位素分析也表明，大部分碳來自森林植被，而不是泥炭。只有在3 月至4 月雨季末期的短時間內，也就是流量高峰過後，研究人員才會發現泥炭沼澤向水中釋放碳的證據。目前還不清楚在這段特殊時期如何以及為什麼會出現這種情況。”不過，總體而言，我們在河流中看到的泥炭很少，這是個好消息，因為這也意味著泥炭沼澤是穩定的。”

由於泥炭沼澤幾乎常年處於水下，不會接觸到氧氣，因此目前還不存在泥炭沼澤中的有機物被釋放出來的危險。不過，有些公司已經對魯基盆地的自然資源產生了興趣。砍伐森林等土地利用方式的改變可能會改變河流水系。這可能會導致泥炭沼澤乾涸並被細菌分解，從而釋放出大量二氧化碳。剛果盆地的泥炭沼澤儲存了大約290億噸碳，如果泥炭沼澤保持濕潤，對氣候會更好。

長期研究項目

Johan Six 和他的研究小組自2008 年以來一直在研究剛果盆地的碳循環。剛果河是地球上最重要的熱帶河流系統之一。它將大量的碳帶入大海。流域內的植被和土地利用都會影響碳循環。在一次研究剛果盆地碳循環–生物地球化學–的考察旅行中，研究人員遇到了魯基河。

在對魯基河進行考察之後，科學家正在研究剛果河的其他支流，如卡賽河（Kasaï）和菲米河（Fimi River），以逐一完成碳拼圖。