中国的战争与火登上顶刊？通过黑碳分析揭示丝绸之路上的人类活动

丝绸之路，这条横跨欧亚大陆的重要陆路通道，见证了无数的战争与繁荣。在它的东段，即西安至敦煌的区域，历史上中原地区的农耕民族与西北地区的游牧民族之间，以及不同游牧民族之间为了取得交通线的控制权，进行了长期的斗争。而这个区域，也成为了过去2000年中国战争最为频繁的地区之一。

近期，中国气象局兰州干旱气象研究所李刚老师与兰州大学资源与环境学院董广辉教授团队经过5年多的通力合作，利用干旱所沙尘气溶胶理化分析实验室的DRI-2001A碳分析仪器测试的六盘山天池沉积物中的黑碳数据，在国际顶级期刊PNAS NEXUS 期刊上发表题目为“Warefare  inpact overtakes climate-controlled fires in the eastern Silk Roads since 2000 B.P. ”的文章，该文重建了该区域中晚全新世古火变化的历史，首次全面的揭示了丝绸东路东段地区历史时期战争与火之间的紧密联系。2024年1月5日的中国科学报对此进行了相关报道，认为这一发现不仅为理解火在全球生态系统、气候、碳循环和人类健康等方面的重要作用提供了新视角。而且揭示了人类活动作为主要营力影响地球系统的方式和历史。

文章链接： https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgad408

投稿文章，标题：《Warefare  impact overtakes climate-controlled fires in the eastern Silk Roads since 2000 B.P.( 自公元前2000年以来，东方丝绸之路地区战争的影响超过了气候控制的火灾) 》

李刚老师接受本网采访时表示，人类现在生活在一个我们自己创造的全新的地质时代—人类世（Anthropocene）。人类活动正在以前所未有的速度和程度影响着地球环境。“人类世”问题随之被提出，是当前多学科研究的前沿科学问题。在各个大陆的角落里，人类会遗留下一些微不足道的污迹斑斑的作品，之后沉积物会很快堆积并埋葬它们—使之免受侵蚀作用的持续破坏。沉积物中的黑碳作为人类世中人类活动的重要指示物正在越来越引起科学家的关注。

        李刚老师介绍道，在战争活动分布的核心地点有着一处高山湖泊——六盘山天池（又名朝那湫）（图2B），该湖泊沉积物提供了不可多得的高分辨率古环境记录。因此，这里是开展过去战争与火关系研究的理想之地。

六盘山天池取芯平台。兰州大学供图。

过去2000年人类活动与气候和植被变化的对比

 在湖泊沉积物样本经过化学预处理和过滤后，使用型号为2001的热/光学碳分析仪来测量黑碳浓度，该分析仪采用由中国气象局兰州干旱气象研究所指定的、适用于受保护视觉环境监测联合会（IMPROVE）协议的热/光学反射方法。DRI-2001A碳分析仪器原本是仅针对大气样品中的碳气溶胶开展测试工作。在热光反射法（TOR）的基础上，现新测试程序重新分割OC、EC切割点，能够针对沉积物样品进行黑碳的测试分析，业内专家认为黑碳结果合理。目前已经利用DRI-2001A仪器展开了多地湖泊沉积物样品中黑碳含量的测试工作。

       具体方法为：将面积为0.296平方厘米的滤膜送入烘箱进行碳量化。首先在100%氦气环境中加热至550°C，以得到有机碳。然后，在2%氧气和98%氦气的混合环境中，温度升至700和800°C，分别获取炭和煤烟的成分。该仪器对黑碳测试的检测限为0.84 ± 0.5微克/平方厘米。李刚教授表示其主要从以下几个方面控制数据质量：（i）使用DRI仪器测试黑碳时，校准峰面积需大于17,000，本文中所有数据均大于27,000；（ii）系统空白自测要求总碳含量小于0.5微克/平方厘米，本批数据为0.24 ± 0.2微克/平方厘米；（iii）完成测试后，对六个滤膜进行重复测试，误差均小于6%。黑碳的质量浓度（毫克/克）是4π（滤膜面积）乘以仪器测量的面积浓度（微克/平方厘米）除以样品质量乘以1,000。黑碳通量（毫克/（平方厘米·年））是通过将黑碳浓度（毫克/克）乘以沉积速率（厘米/年）和样品密度（克/平方厘米）来计算得出的。

研究结果通过使用沉积湖泊沉积物中的碳质颗粒（BC，char，和soot）来记录古代火灾的变化情况。这些变化可能是由气候变化、植被变化和人类活动引起的。在百年和千年尺度上，BC、char和soot的通量显示出类似的变化趋势。它们之间存在显著（P < 0.01）的正相关关系，相关系数分别为0.99、0.871和0.867。BC、char和soot的通量分别在0.24-5.02、0.23-4.95和0.01-0.10 mg/(cm2·year)范围内变化，自公元前6000年以来的平均值分别为2.44、2.40和0.04 mg/(cm2·year)（见表S1）。具体来说，这三个指标从中全新世中期逐渐增加到晚全新世。它们在大约400年前达到最高值，然后急剧下降。黑碳的高幅度变化表明它在过去2000年中经历了一个重大的转变，以百年尺度上的五个峰值为特征。

启示未来

这项研究综合了多学科的研究方法，将自然科学和社会科学相结合，深入研究了战争与火的关系，揭示了人类将火用作战争手段所产生的环境效应。这为了解人类活动如何影响地球系统提供了新的视角和有价值的研究案例。李刚老师指出，历史时期战争活动的影响往往被低估，而人为火对自然火发生过程、植被组成、二氧化碳浓度以及碳循环等方面产生干预作用。因此，需要在全球范围内进行更多相关研究，深入评估人类战争活动对环境的影响。最后，我们呼吁从历史中吸取教训，通过国际合作和交流来减少战争和冲突的发生，共同努力构建一个和平、繁荣和可持续发展的世界。在制定政策和规划发展时，应充分考虑环境保护因素，以确保我们的后代能够在更美好、更和谐的环境中生活和发展。