8.2 基本觀念

我們利用物質守恆的觀點來探討生地化循環，圖8-2顯示，某一個儲存庫其中含有碳，此儲存庫可以是大氣，或是海洋或是地殼。每一儲存庫可以是另一儲存庫的「源」或「匯」，而物質的進出有一定之速率（rate）。設若碳由源進入儲存庫的速率與其離開儲存庫而進入匯的速率相等，則儲存庫中的碳總量不變，達到所謂穩定狀態（steady state），若以儲存庫中碳之總量除以碳進出的速率，則得到碳在該儲存庫中的滯留時間（residence time）。不同的物質隨其化學性、物理性及生物作用之不同，而在同一儲存庫中有不同的滯留時間。

碳在大氣中主要的形式是二氧化碳，參與光合作用及呼吸作用，碳也是生物界的重要物質；碳也可以化身為有機碳和無機的碳酸鹽類（CaCO₃），沈積在岩層中，而海洋中的海水化學性質、酸鹼值、鹼度控制著海底碳酸鹽類的埋積與溶解。

碳在大氣－海洋－岩石等各儲存庫間進出的速率是我們想瞭解的，我們想知道是那些因素控制了碳物質進出的速率，是隨時間而異嗎？受控儲存庫中碳量的多寡？生物活動旺盛的程度？還是氣候的冷暖？一般而言，估算現今大氣與海洋兩個儲存庫各自的總碳量並不難；但計算出進出的速率及瞭解其背後的控制因素就比較困難了。學者經常以建立模型的方式，來假設或概算物質進出儲存庫的速率，再以野外實地的觀測值來驗證，或以地質記錄來檢驗。