李婷婷

喀斯特，原指南斯拉夫伊斯特拉半島上石灰?guī)r高原的一處地名，后變成了喀斯特地貌的專屬名詞。它在國內(nèi)有一個更通俗的名字，那就是巖溶，即水對可溶性巖石（主要是碳酸鹽巖）發(fā)生物理—化學(xué)—生物作用的過程和現(xiàn)象。

碳酸鹽巖主要包括石灰?guī)r和白云巖。在中國，大多數(shù)省份、自治區(qū)皆有不同面積的碳酸鹽巖分布，出露地表總面積約130萬平方公里，約占全國總面積的13.5%，而被埋藏在地下的則更為廣泛，累計厚度達(dá)幾千米、上萬米的都毫不夸張。其廣泛的存在影響著全球碳循環(huán)和水循環(huán)，進(jìn)一步關(guān)聯(lián)著巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈（包括人類自身）的發(fā)展。

浩大的影響力促使喀斯特動力學(xué)的研究規(guī)模也不遑多讓，吸引了大批科學(xué)工作者前赴后繼。這其中，喀斯特動力學(xué)與全球變化研究團(tuán)隊作為杰出的代表，為國際喀斯特科學(xué)的進(jìn)展貢獻(xiàn)了中國智慧。

世界目光聚焦中國

喀斯特動力學(xué)理論作為“年輕”的名詞，自中國誕生，惠及世界。

在該理論中扮演重要角色的碳酸鹽巖，主要成分為碳酸鈣，會同水、二氧化碳生成碳酸氫鈣溶液?？此破狡綗o奇的化學(xué)反應(yīng)，因碳酸鹽巖的廣泛存在變得極具價值。尤為值得注意的是，碳元素由固態(tài)、氣態(tài)向液態(tài)的轉(zhuǎn)化，牽動了整個自然生態(tài)系統(tǒng)，不僅關(guān)乎氣候、水文等，更影響著生物發(fā)展。

“現(xiàn)今全球每年排放大約100億噸的二氧化碳，其中40%進(jìn)入大氣，造成全球變暖；25%進(jìn)入海洋，約20%通過陸地植被光合作用被吸收，還有10%？15%不知道去哪里了。人們把這稱為‘遺失碳匯?！敝袊茖W(xué)院地球化學(xué)研究所研究員劉再華解釋說。近些年來，人們發(fā)現(xiàn)了“遺失碳匯”的潛在新方向，將遺失的碳元素與碳酸鹽風(fēng)化（以喀斯特作用為主）逐步建立聯(lián)系。這不得不讓世界多一重考慮，在未來，喀斯特動力學(xué)要如何參與全球碳循環(huán)、氣候變化發(fā)展策略的制定？

喀斯特相關(guān)研究是一項長遠(yuǎn)的任務(wù)。其中，碳元素在世界范圍內(nèi)“流動”，研究它們的重要機(jī)構(gòu)卻需要落腳點(diǎn)。2008年，聯(lián)合國教科文組織將國際喀斯特研究中心落戶中國。這一舉動肯定了中國在喀斯特研究領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)。劉再華和他的喀斯特動力學(xué)與全球變化研究團(tuán)隊作為見證者、參與者，與有榮焉。

把喀斯特地球化學(xué)研究的關(guān)注點(diǎn)拉向中國，事實(shí)上并不容易，是幾代人不斷拼搏的結(jié)果。劉再華身上有著多數(shù)中國科研工作者的影子。20世紀(jì)80年代，他自長春地質(zhì)學(xué)院（現(xiàn)吉林大學(xué)）水文地質(zhì)本科專業(yè)和中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）水文地球化學(xué)研究生畢業(yè)后，奔赴桂林，投到我國水文地質(zhì)學(xué)、巖溶地質(zhì)學(xué)大家袁道先先生門下，與巖溶景觀的成因、發(fā)育打交道。踏實(shí)勤懇、吃苦耐勞，是當(dāng)時一代人的閃光點(diǎn)，劉再華也不例外。

在袁道先院士的領(lǐng)導(dǎo)下，他探索著被稱為“喀斯特地貌”的奇峰、溶洞、石筍等背后的科學(xué)機(jī)制，參與了多項國際地質(zhì)對比研究項目。劉再華指出，針對喀斯特動力學(xué)的研究，從“無機(jī)”過渡到“無機(jī)”和“有機(jī)”的耦合是一個研究思路的關(guān)鍵突破。比起單純地考慮水—巖—?dú)庀嗷プ饔萌绾斡绊懭蛱佳h(huán)，他創(chuàng)新性地把生物耦合進(jìn)來，提出了基于“水—巖—?dú)狻嗷プ饔谩钡目λ固刈饔茫ㄌ妓猁}風(fēng)化）碳循環(huán)新模式和有效估算大氣二氧化碳源匯的新方法，初步評價了全球碳酸鹽風(fēng)化產(chǎn)生的碳匯。

“學(xué)界普遍認(rèn)為， 是硅酸鹽風(fēng)化碳匯在控制著長時間尺度的氣候變化。但是，我們發(fā)現(xiàn)，河流、湖庫中的藻類能夠把水里的無機(jī)碳轉(zhuǎn)化、沉積下來，實(shí)現(xiàn)碳酸鹽風(fēng)化碳匯的穩(wěn)定。”這一發(fā)現(xiàn)，回應(yīng)了國際學(xué)術(shù)界對碳酸鹽風(fēng)化是否存在長時間尺度碳匯的質(zhì)疑。也就意味著，傳統(tǒng)的觀點(diǎn)即“只有鈣硅酸鹽風(fēng)化才能形成長久的碳匯并控制長時間尺度的氣候變化”并不是絕對正確。

此外，基于突破性發(fā)現(xiàn)，劉再華及其喀斯特動力學(xué)與全球變化研究團(tuán)隊不斷有成果產(chǎn)出，贏得了國內(nèi)外同行的肯定。其中相關(guān)成果“發(fā)現(xiàn)全球水循環(huán)中的溶解無機(jī)碳可能是一個重要的碳匯”曾入選“2007年度中國基礎(chǔ)研究十大新聞”，被國家科技部推薦參加了“‘十一五國家重大科技成就展”。從更廣闊的層面來看，他們的研究正為世界提供著可溯源、解析、復(fù)制的中國喀斯特研究方案。

科學(xué)研究的組合拳

轟動世界的影響力，不是一把地質(zhì)錘敲出來的，也不是純靠雙腿跑出來的。劉再華說，他們打的是“組合拳”，跑野外、做實(shí)驗、搞模擬缺一不可，在現(xiàn)代技術(shù)的加持下，一線考察和理論深挖都不能耽誤。他們有著徐霞客暢游南北名山大川的閱歷，也有著對數(shù)據(jù)、實(shí)驗結(jié)果把握的嚴(yán)謹(jǐn)。

劉再華回憶，在德國不來梅大學(xué)攻讀地球化學(xué)博士期間，為了加快進(jìn)度，自己在實(shí)驗室一待就是十幾個小時。早八點(diǎn)、晚十一點(diǎn)的模式，是家常便飯?！皩?shí)驗很繁瑣也很重要。在二氧化碳作用下，碳酸鈣溶解非?？?，在空氣或水中均吸收了大量二氧化碳”。然而，碳酸鈣沉積又會釋放二氧化碳，所以國際上普遍認(rèn)為吸收與釋放相抵。另外，通常認(rèn)為“自然界中巖石風(fēng)化碳匯通量短時間尺度上是基本不變的”，所以并不看重它對碳匯的影響力。然而，劉再華通過反復(fù)實(shí)驗質(zhì)疑了這一觀點(diǎn)。他證明了在喀斯特反應(yīng)中，碳形態(tài)變化對自然影響的重要程度，解決了碳酸鹽風(fēng)化碳匯等相關(guān)疑難問題，在世界級期刊上發(fā)表的多篇論文也得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。

談及后來的回國發(fā)展，劉再華直言：“中國有國際項目，我們自己也需要人才?！痹谒磥恚瑢W(xué)成歸國是一件早已篤定的事情。于是將國外的工作完成后，他拒絕了簽證延遲，回國加入到喀斯特動力學(xué)與全球變化研究團(tuán)隊。多年來，他們負(fù)責(zé)了國家自然科學(xué)基金面上/重點(diǎn)/重大項目、國家重大基礎(chǔ)研究前期研究專項等一系列的研究課題，面向典型喀斯特地區(qū)的深入研究成果揭示了喀斯特碳循環(huán)過程對大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈的影響。

在不斷取得新成果的同時，劉再華坦言，困難不少，但沒有遇到無法解決的問題。這與他們團(tuán)隊積極的心態(tài)有很大關(guān)聯(lián)。“問題出現(xiàn)沒什么可怕的，關(guān)鍵是找到原因和解決辦法。”劉再華不喜歡打無準(zhǔn)備的仗，任何工作都要有充足的籌備、設(shè)計時間，并將多方面考慮到。他認(rèn)為，磨刀不誤砍柴工的理念適用于科研工作，也能用來培養(yǎng)人才。“只要不出差，我就會在辦公室看文獻(xiàn)，不僅是最新的文獻(xiàn)，還有過去幾十年甚至上百年的文獻(xiàn)?！眲⒃偃A雖教導(dǎo)學(xué)生多讀文獻(xiàn)，但不唯文獻(xiàn)，“要學(xué)會在閱讀中發(fā)現(xiàn)問題、了解問題價值，然后以問題為導(dǎo)向挖出一些更深層的東西”。

在進(jìn)一步的布局、規(guī)劃中，劉再華對團(tuán)隊發(fā)展有著清晰的認(rèn)識。他表示，喀斯特動力學(xué)理論的提出是一個層面，發(fā)展、完善是另外一個層面，而后者需要更長久的時間和耐心。“喀斯特動力學(xué)相關(guān)的碳匯問題仍是目前需要攻關(guān)的主要任務(wù)。全球碳循環(huán)、應(yīng)對氣候變化是國際需求，在這個基礎(chǔ)上，我們國家除了積極參與，還要有自己的發(fā)言權(quán)。怎樣通過土地利用調(diào)節(jié)人類活動應(yīng)對氣候變化，如何做好生態(tài)修復(fù)提高碳匯，我們要從科學(xué)的角度提供數(shù)據(jù)支撐和策略指導(dǎo)?！蹦軌蚋忝靼走@些，既是在幫國家爭取國際話語權(quán)，又是為人類的長遠(yuǎn)發(fā)展謀求效益。

除此之外，基于水—巖—?dú)狻嗷プ饔玫目λ固貏恿W(xué)理念，劉再華所在團(tuán)隊還將關(guān)注點(diǎn)延伸到了水體富營養(yǎng)化問題。他指出，團(tuán)隊已經(jīng)初步證實(shí)了水體富營養(yǎng)化與碳循環(huán)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，下一步將會進(jìn)一步深化其中機(jī)制，力爭把水體富營養(yǎng)化問題和碳匯問題聯(lián)合解決，為全球碳匯和水質(zhì)安全等時代任務(wù)尋找一個平衡點(diǎn)。

“問題導(dǎo)向、解放思想、求真務(wù)實(shí)、創(chuàng)新突破?！边@16字工作愿景是劉再華基于當(dāng)下、面向未來提出的。對讓中國智慧促進(jìn)國際喀斯特學(xué)發(fā)展這件事，他和團(tuán)隊想要更進(jìn)一步。