與海洋不同，湖泊會向大氣釋放大量的二氧化碳。 但是，是什麼導致了這種差異，又是什麼機制推動了這種差異？ 聯合國國際法研究所的科學家首次繪製了日內瓦湖的整個碳循環圖，建立了一個現在可以應用於世界上許多最大湖泊的模型。

瑞士的LéXPLORE 平台在這項發現中發揮了重要作用。 資料來源：洛桑大學

與以往的觀點相反，正是岩石的自然侵蝕造成了日內瓦湖和世界上許多大型湖泊的大量二氧化碳排放。

這項研究為了解湖泊中的碳循環提供了缺失的部分。瑞士的LéXPLORE 湖泊平台在這項具有國際意義的發現中發揮了重要作用。

與世界上大多數湖泊一樣，日內瓦湖也是溫室氣體的排放者，尤其是二氧化碳（CO2）。 日內瓦湖每年產生的二氧化碳與洛桑市（15 萬居民）的汽車運輸量相當。 這種現象–湖泊產生二氧化碳–多年前就已為人所知。 然而，人們對其作用機制存在廣泛爭議。

傳統的科學理論認為，湖泊的CO2 排放主要是由於周圍土壤中有機物的流入。 這種物質來自植物和動物殘留物的分解，被降雨帶入湖中，在湖中被微生物分解，從而釋放出二氧化碳。 這過程被稱為呼吸作用。 雖然這個理論可以解釋一些湖泊的行為，但不適用於日內瓦湖，因為日內瓦湖從湖岸接收的有機物很少。 從理論上講，日內瓦湖每年的碳平衡應該是中性的，冬季二氧化碳生成量（來自有機物分解和水體混合）與夏季二氧化碳吸收量（由於藻類光合作用）平衡。 那麼，為什麼日內瓦湖仍然會排放大量的二氧化碳呢？

聯合國教科文組織的科學家小組剛剛破解了其中的機制。 大部分排放物實際上來自湖泊上游盆地岩石的自然侵蝕。 當雨水沖刷岩石時，會釋放出碳酸氫鹽和鈣離子，然後流入湖中。

共同作者瑪麗-埃洛迪-佩爾加（Marie-Elodie Perga）在LéXPLORE上。 資料來源：洛桑大學

夏季，在熱量和藻類生長的作用下（藻類會改變水的PH 值並起到催化作用），離子會形成微小的石灰石顆粒。 這就是所謂的方解石沉澱。 這種化學反應會釋放出二氧化碳，使湖水在溫暖的季節呈現出乳白色的藍綠色。 藻類繼續吸收二氧化碳，但這並不足以彌補岩石侵蝕產生的大量二氧化碳。 因此，額外的排放是地質過程的結果，而不僅僅是以前認為的生物過程。

這項發現發表在Science Advances上。

“我們的研究結果不僅解釋了日內瓦湖的碳循環，還揭示了一個適用於世界上多個大湖的普遍過程，”該研究的共同作者、聯合國國際法研究所地球科學與環境學院湖沼學教授瑪麗-埃洛迪-佩爾加（Marie-Elodie Perga）解釋道。 “從我的畢業論文開始，這個問題就一直困擾著我。利用世界上獨一無二的科學基礎設施–LéXPLORE 平台（見插圖），我們能夠在非常精細的尺度上觀測、模擬和等效這些過程，為傳統的碳循環建模提供了缺失的部分。

除了這項純粹的科學發現之外，這項新數據對於應對全球暖化也至關重要。

「我們每年都要進行評估，以確定地球上碳的排放（源）和儲存（匯）。深入了解二氧化碳是如何在大陸、水和大氣之間自然遷移、儲存和轉化的，這一點非常重要。只有具備全球視野，我們才能採取有效行動應對全球暖化。

LéXPLORE 是一個10 公尺x 10 公尺的科研平台，位於瑞士日內瓦湖上，距離湖岸近600 公尺。 它配備了高科技儀器（109 個感測器），可在任何天氣條件下進行日夜連續測量。

LéXPLORE 匯集了五家機構（EPFL、EAWAG、INRAE、UNIL、UNIGE），對湖泊及其大氣進行尖端的多學科研究。 它也被用作培訓和教學設施，以及面向公眾的普及工具。

編譯自/ ScitechDaily