资料来源：lasg
20世纪以来，随着工业化的快速发展，人类社会正在经历严重的气候变化，其中最明显的标志之一就是温室气体(CO2是最重要的温室气体之一)的快速增加，这主要是由人类燃烧化石燃料产生的CO2(化石来源的CO2)，其中约70%的化石来源的CO2排放发生在城市。
另一方面，中国城市化正以前所未有的速度和规模发展，这将不可避免地对未来气候变化和政府碳减排政策的制定产生重要影响。早在2014年，国家标准计量局和美国航天局就已经部署了“大城市群碳排放”的研发计划，城市一级的温室气体减排行动逐渐成为各国应对气候变化的主要手段之一。因此，建立我国城市CO2监测系统是十分必要和迫切的。
但是如果你想监测城市地区的二氧化碳来源，你必须站得高，看得远。
城市温室气体排放源及“范围”图(照片来源：《城市温室气体核算工具指南》)城市区域CO2监测的第一种方法是建立地面观测系统，如高塔站(如北京气象观测塔，高325米)、地面站等。利用数据反演算法、数据质量控制和检验方法等获得高精度的城市CO2浓度数据。
北京气象观测塔监测CO2的另一种方法是卫星遥感反演(照片来源：中国科学院大气科学研究所2020公众科学开放日互动视频)。与传统的地基观测方法相比，它具有连续性、稳定性和大范围观测的优点。
在上述两种方法的基础上，可以建立城市大气碳浓度的定量遥感监测系统。在国内外卫星观测数据的基础上，结合地面验证数据，采用综合反演和数据同化方法，实现城市地区高精度碳浓度测量。
众所周知，造成CO2浓度波动的因素既有自然因素(如植物的光合作用和呼吸作用)，也有人为因素(如化石来源的CO2排放)。然而，目前卫星遥感技术和地面温室气体观测都只能获得大气CO2浓度，而不能直接获得化石CO2的相关信息。
谁能来解决这个难题？
你可能没有想到，主人公不是像高空卫星和千里之外的地面站的精密测量仪器那样的“专家”，而是路边最不起眼的狗尾巴草！
公园和绿化带随处可见狗尾巴草(熊小虎摄)。事实上，普通的狗尾巴草在古代曾发挥过巨大的作用。《左传》有这样一个故事：晋国的魏武子告诉他的儿子，要娶一个春秋时期没有生过儿子的妃子。后来，魏武子病得很重，他告诉他的儿子让他的妾在他死后和他葬在一起。魏武子死后，他的儿子觉得他父亲临终时的指示在他昏迷的时候可能是一派胡言，所以他按照之前的指示娶了他的妾。后来我儿子带兵与秦作战，在战场上看见一个老人到处缠着狗尾巴草，缠住的战马，儿子就赢了，俘虏了秦江。那天晚上，我的儿子做了一个梦，梦见在战场上打狗尾巴草的老人自称是娶了他的妾的父亲，以报答他的恩情。这也是成语“结草”的典故之一。
在离家更近的地方，狗尾巴草怎么能承担起监测二氧化碳的重任呢？
除了打结，这是关于它的“本能”——光合作用。在光合作用过程中，狗尾草会将大气中的二氧化碳转化为碳水化合物并储存在体内。在这个过程中，二氧化碳的14C信号(碳的放射性同位素)也将在狗尾草中“同步记录”。因此，狗尾草已经掌握了生长期间大气14CO2变化的秘密。
在采集了城市不同区域的狗尾草后，研究人员利用加速器质谱仪(AMS)分析了其叶片(光合作用的主要场所)的14C水平，然后根据相关方程计算了化石来源的CO2量，从而“方便地”获得了城市地区化石来源CO2的时空变化特征，避免了用仪器四处奔波的辛苦工作。
如今，狗尾巴草在监测城市地区的碳排放方面发挥了关键作用。
中国科学院地球环境研究所周卫健院士以陕西省xi市为研究地点，利用3MV加速器质谱仪(AMS)对2013年和2014年Xi中部26个地点采集的狗尾草样品进行了14C测量。然后，根据质量平衡方程，得到了Xi市化石能源CO2浓度连续两年的时空分布。
该研究发现，2013年，Xi市中心化石来源的二氧化碳浓度从百万分之15.9到百万分之25.0不等。2014年，化石来源的CO2波动浓度增加到13.9-33.1 ppm；环城路、环城路-二环路和二环路-环路内化石来源的CO2平均浓度差异不显著。化石来源的CO2年变化差异显著，但城市东北角化石来源的CO2浓度始终处于较低水平。
从2013年到2014年，化石源CO2浓度发生了变化，浓度的增加(减少)以红色(蓝色)表示，引自熊等。2020年，他们进一步分析发现，机动车尾气和居民生活排放对市中心城区大气化石源CO2浓度空间分布的影响大于市内两座热电厂，化石源CO2源的变化可能受西南风控制。
2013年4月至2014年9月的风玫瑰，引自熊等。2020年的相关成果发表在最新一期《大气科学进展》的“温室气体监测专刊”上。
就碳监测而言，狗尾巴草可以被视为“普通英雄”。在它的帮助下，我们的研究可以为碳减排政策的制定、减排效果的评估以及低碳经济发展的服务提供关键的科学依据，所有这些都将服务于一个更好的中国，甚至一个更好的地球。
