排气量PK赛：人类与火山哪家强

　　在地球历史上，二氧化碳曾多次造成生物大灭绝，而在没有人类参与的岁月里，这些可怕的二氧化碳都是由火山喷发出来的。现如今，人类也成为了二氧化碳的“高产户”，与火山相比，谁产生的二氧化碳更多?

　　二氧化碳哪里来?

　　放眼看去，整个宇宙中受到二氧化碳困扰的似乎只有地球，为何只有地球有这么多的气态碳?

　　地球上碳元素的存在状态确实有些神奇——竟然有相当一部分的碳存在于地幔和地壳中。碳是一种高挥发性元素，在行星形成初期，高温高压的环境会导致大量的碳元素逃逸到太空中;另一方面，碳也是一种高度亲铁元素，极易与铁形成铁碳合金，因此，当时未能逃逸的碳极有可能大部分进入了地球的金属核中。总之，都不会出现在地幔和地壳里。

　　在苦苦追寻后，科学家为在地球浅表发现的碳找到了一些解释。其实，地球上大部分的碳，都来自于小行星的撞击。在地球形成之后的100万年内，包括月球在内的星际保护层还没有形成，大量的小行星撞击到了地球上，这些小行星给地球带来了大量的碳元素和水。就在这时，一颗类似水星的小行星与地球相撞了，它挟着雷霆万钧的气势撞入了地球中心，成为了地核的一部分。这颗小行星像水星一样拥有富含硅的行星核心，这些硅将碳元素从地核中“驱赶”出来，碳就来到了地幔和地壳中。

　　地幔中的碳元素多与其他元素结合成了岩石，但在高温高压作用下，岩石熔融成岩浆，一部分的碳以气体的形式存在于岩浆中，它们就像高压啤酒中溶解的二氧化碳一样，蠢蠢欲动。如果岩浆活动缓慢，其中的气体会持续不断地缓慢逸出，而如果多气泡的岩浆上升到近地表处压力急剧减小，溶解在其中的气体难以脱出而突然释放，则可能形成爆炸式喷发——火山爆发。

　　火山排气量知多少

　　显然，地幔中的碳主要通过火山活动释放到大气中，这个过程究竟释放了多少二氧化碳呢?

　　科学家主要是通过无人机和人造卫星监测火山的排气量，无人机可以飞到火山口中，帮助拍摄图像和测量气体，卫星数据则通过气候变化来推算火山的排气量。同样的方法也适用于海底火山和火山湖等。

　　2013年，意大利的一组科研人员跟踪了33座火山缓慢排放二氧化碳的情况，发现这33座火山平均每年约排放6000万吨二氧化碳。全球约有150座这样的火山，据此估算这些火山每年约排放2.73亿吨二氧化碳。火山在爆发状态下每年约排放21.3万吨的二氧化碳，历史上共有约550次火山爆发事件，科学家们推断这些火山每年约排放1.17亿吨的二氧化碳。全球的死火山等其他区域每年约排放6600万吨二氧化碳，火山湖每年约排放9400万吨的二氧化碳，大洋中脊每年约排放9700万吨二氧化碳。将上面的数据加起来，每年火山活动释放的二氧化碳总量约为6.47亿吨。

　　当然，这个数据并不完全准确，每年的火山活跃程度都不一样，排出的二氧化碳量也不一定符合上述数据。比如1980年爆发的圣海伦斯火山以及1991年爆发的皮纳图博火山，它们分别排放了1000万吨和5000万吨的二氧化碳，远远多于平均数值。但是，综合其他研究成果，我们发现这个数据仍有一定的参考价值。

　　人类排气量有几许

　　如果说地幔的碳归火山支配，人类就是将地壳中的碳玩转于股掌之上了。

　　虽然如今二氧化碳让我们闻之色变，但碳元素却是地球生命能够诞生的基础。地球的所有生物都含有碳，因此，生物们也每天都在排放二氧化碳。地球上生存着70亿人类，光是呼吸作用，人类排放的二氧化碳量就不少。根据平均水平，一个人一天会排出0.9千克二氧化碳，那么全球人类一天就要产生630万吨二氧化碳。

　　然而，与人类进行经济活动所排放的二氧化碳相比，这不过是九牛一毛。使用能源和乱砍滥伐是人类影响大气二氧化碳含量的主要方式。截止目前，化石能源仍然是人类的主要能源，在燃烧过程中，富含碳的化石能源会变成二氧化碳。这些二氧化碳少部分溶解在海洋和湖泊里，大部分会被植物吸收，成为光合作用的原料。一棵树龄为50年的老树通过光合作用平均每天可吸收约5千克二氧化碳，充分平衡了人类排放的二氧化碳。可是，人类每年都会砍伐大量树木，使得地球上的二氧化碳逐渐“产能过剩”，累积得越来越多。

　　据统计，我们每燃烧1千克标准煤，就会排放2.493千克二氧化碳，每使用1度电，就会排放0.997千克二氧化碳;同样道理，使用天然气、汽油、柴油等能源，也会有相应的二氧化碳排放量。通过统计各项经济活动中能源的使用量，我们可以算出人类经济活动排放的二氧化碳量。

　　伴随着科技和工业不断发展，全球二氧化碳排放量也在逐渐地增加，2018年全球二氧化碳排放量达到顶峰，高达340.5亿吨，是全球火山活动排放量几十乃至上百倍。近年来，世界各国越来越重视二氧化碳排放问题，自2019年以来全球二氧化碳排放量开始减少，2020年受疫情影响，二氧化碳排放量大幅减少，但仍然高达319.8亿吨。

　　人类的二氧化碳排放量有多可怕?做个比较看得更清楚：人类活动每年带来的二氧化碳排放量约为火山的50倍;1980年，圣海伦斯火山仅用了9个小时就将大约1000万吨二氧化碳喷发到大气中，像这样大型的火山活动和喷发量大约每10年才会发生一次，但目前人类只需要2.5小时就可以释放出相同数量的二氧化碳。现在，你知道谁才是地球上的二氧化碳排放量之王了吗?

　　火山排放的二氧化碳能导致生物大灭绝，人类排放的二氧化碳又将如何影响地球呢?