刘亮霆， 肖湘

(上海交通大学生命科学技术学院，上海 200240)

0 引言

目前，人类经济与人口已达到前所未有的规模，应用化石燃料推动工业化带来发展的同时也伴随着温室气体的排放。当今主要温室气体二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)在大气中的浓度相对于1750年分别增加了40%和150%，已达到过去80万a以来的最高值[1]。

人类活动每年会向大气释放约400亿t的CO2(以C元素计约为110亿t)[2]，但陆地与海洋的碳汇作用会减缓大气CO2浓度的上升速度。化石燃料所生成的CO2中有25%被海洋吸收，是主要的碳汇。深海是海洋的主体，深度超过1 000 m深海占据全球海洋体积的75%。短期看来，深海的固碳作用难以进行人为调控，但是深海巨大的体量使人类必须了解其中的碳循环对全球CO2浓度的调节作用，并且在长时间尺度下估算人类活动对深海的影响。本文对高压下深海碳循环的过程以及对生命活动影响进行研究，评估了应用深海作为地球工程技术平台封存CO2的可能性。

1 研究背景

CO2是最重要的温室气体，其浓度已从1958年5月的316×10-6急剧升高到了2021年5月的419×10-6。虽然在地质历史时期出现过更高的CO2浓度，但目前CO2浓度上升速度是前所未有的(图1(a))。CH4是第二大温室气体，截至2021年2月，大气CH4浓度已达1 889×10-9，虽然在大气中的浓度远低于CO2，但其100 a范围内单位质量的升温潜势为CO2的28～34倍[3]。

大气中CH4浓度的上升在2000—2006年间曾出现过短暂的停滞(图1(b))，人们曾一度认为CH4已达中和，《巴黎协定》也没有包含CH4排放的目标。然而，目前大气CH4浓度的高速增长已经持续了10 a以上，如果未来几十年里保持该速度，CH4对气候变暖的影响可以大大抵消甚至逆转来自减少CO2排放的效果。……