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【西安日报】“人类世”故事如何“钉”入地质史册

发表日期:2020-01-16来源:西安日报放大 缩小

  ■记者 张潇 实习生刘榛 张娟

BBIN游戏官网  前不久,中国科学院地球环境研究所谭亮成和天津大学徐海课题组撰写了观点性文章《“人类世”首要标志物的选择》,分析了5个潜在标志物界定“人类世”的合理性,发表于2019年第22期的Science Bulletin上。

  “人类世”主角是人类

  或将成为最近的地质时期

  什么叫“人类世”?为何要做这样的定义呢?谭亮成介绍,很多人可能对“人类世”感觉陌生,但一定知道“侏罗纪”;“人类世”和侏罗纪一样,是地质年代表中用来表述地球历史事件的时间单位。只不过侏罗纪比“人类世”的时间单位大,侏罗纪的主角是恐龙,而“人类世”的主角是我们人类。

  那地质年代表又是什么呢?人们为了计算日子方便,有了日历的出现;为了计算时间方便,有了钟表的出现;同样的,地质学家们为了描述地球历史方便,便有了地质年代表的出现。正如日历有年、月、日,一天有时、分、秒一样,地质年代表也有自己的单位,从大到小依次是宙、代、纪、世。我们所熟知的“侏罗纪”即为显生宙中生代侏罗纪,我们正处在显生宙新生代第四纪,第四纪又分为更新世和全新世。2000年,大气化学家、诺贝尔奖得主Paul J. Crutzen首次提出“人类世”一词,认为人类活动深刻改变了地球环境,全新世已经结束,“人类世”已经拉开序幕。是否将“人类世”列为全新世之后的新的地质时代,成为现今的热点问题。

BBIN游戏官网  2009年,国际地层委员会专门成立了由34名专家组成的“人类世”工作小组(The Anthropocene Working Group,AWG),以探究“人类世”的建立问题。虽然其建立问题一直存在争议,但不可否认的是在人类活动的影响下,地球原始面貌极大地发生了改变。特别是二战结束以来,地球的各圈层发生了重大变化,被称为“地球之肺”的亚马逊雨林中约有17%的树木已被摧毁,全球一半以上的珊瑚已经死亡,南极冰盖的融化速度增长了约6倍……2019年5月21日,在国际地层委员会会议上,AWG以85%的赞成票(29票)通过了以20世纪中期为起点定义“人类世”的决议,“人类世”或将成为距我们最近的地质时期。

  那么,每个地质时期是如何划分或者定义的呢?课题组成员解释:大多数地质时代的划分和命名有一定的方式方法。如根据生物的显著与否,将地质年代划分为显生宙和隐生宙;根据生物的演化进程将显生宙分为古生代、中生代和新生代;根据地层标准剖面或古代民族名称,或是地层的某些特点命名纪,如众所周知的侏罗纪起源于德国和瑞士交界的侏罗山。而“人类世”的命名更为简单,以人类活动影响之巨大著称。

BBIN游戏官网  “人类世”要用什么来界定?

  5个潜在标志物可能成为“金钉子”

  “人类世”要用什么来界定呢?课题组成员说,地球上的宙、代、纪、世、期都要由“金钉子”来界定。同样地,“人类世”要想成为正式的地质年代,也需要一枚“金钉子”,学名“全球界线层型剖面和点位”。简单讲,就是全球可对比的,具有某种代表性标志物的层型剖面。

  AWG已经筛选出包括中国湖光岩玛珥湖在内的10个候选剖面,但代表性标志物有哪些?又该如何筛选呢?

BBIN游戏官网  中国科学院地球环境研究所谭亮成和天津大学徐海课题组撰写了观点性文章——《“人类世”首要标志物的选择》,分析了5个潜在标志物(放射性核素239+240Pu、球形碳质颗粒物SCPs、“技术化石”塑料、NO3-&δ15N和铅)界定“人类世”的合理性。

BBIN游戏官网  据文章第一作者王甜莉介绍,分析它们的原因是:一方面,它们是国际权威工作组AWG提及的潜在标志物。另一方面,核活动是最为重要的人类活动之一,与“人类世”起始时间(1950s)相对应,第一颗原子弹爆炸后其放射性碎片散落在全球各地,成为地质记录的一部分,目前被认为最有可能作为“金钉子”标准的标志物。球形碳质颗粒、塑料也分别被一些学者建议作为“人类世”的标志物。另外,工业革命以来,全球的氮循环,重金属(如铅等)的迁移转化过程发生了重大改变,有必要探讨其作为“人类世”标志物的可能性。

BBIN游戏官网  5个潜在标志物哪些有成为“金钉子”的可能性呢?

BBIN游戏官网  据介绍,放射性核素239+240Pu已被广泛记录在全球的湖沼、海洋沉积物、树轮、冰芯和珊瑚等载体中,而且在冰芯和珊瑚中都显示在1950s存在浓度高峰值,可以作为“人类世”的首要标志物,与AWG多数成员的观点一致。

  球形碳质颗粒物SCPs是化石燃料高温燃烧(>1000°C)的副产物,在第四纪时期没有天然来源,工业革命以来在地层中留下了鲜明的记录,已被广泛记录在了全球多种地质载体中,但其含量变化在全球不同步(欧美地区比亚非地区早约10年),限制了其作为首要标志物的可能,可作为一种比较理想的次要标志物。

  “技术化石”塑料则是20世纪发明的新型材料,1950年以来被大量使用并在全球造成了严重的“白色污染”,经紫外线分解后形成微塑料,被埋藏在各种沉积物(如海洋沉积物)中。但目前缺乏微塑料的沉积序列研究,还难以确定微塑料随时间的变化历史,无法评估其作为“人类世”标志物的可能性,这方面的研究亟待开展。

BBIN游戏官网  NO3-&δ15N则源于工业革命以来化石燃料的燃烧和氮肥的使用,深刻地改变了全球N的生物地球化学循环。硝酸沉降到地面后,以硝酸或硝酸盐形式保存于冰芯中,以有机物形式保存在水体沉积物中,或者被树木吸收记录在树木年轮里。但其在地层环境中的变化容易受到自然环境的影响。如,冰芯中(特别是冰雪沉积速率慢的冰芯)的NO3-会因为硝酸的光解造成NO3-的损失和再分配。δ15N在水体沉积物和树轮中的变化受人类活动和气候环境的双重作用,哪种作用更占优势取决于具体的湖泊环境和树木的生长环境。因此,很难将其作为“人类世”的标志物。

BBIN游戏官网  铅(Pb):铅及其化合物的性质稳定,是一种不可降解的污染物。人们通过采矿和冶炼活动,含铅汽油的使用等向环境中释放了大量含铅污染物,通过大气传输及干湿沉降过程,全球多种地质载体中均有记录人类活动导致的Pb浓度变化。但其浓度变化与SCPs相似,存在全球不同步性的问题(欧美地区比亚非地区早约20年),建议其作为次要标志物。

  前面是历史,后面是未来。今天会成为明天的历史,“人类世”的故事将会如何“钉”入地质史册呢?“我们拭目以待。”谭亮成研究员表示。

 

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