科学家们开始对刚果盆地的碳动态进行调查，并在研究过程中发现了地球上最黑的黑水河之一--鲁基河。由苏黎世联邦理工学院牵头的全球科学家团队对这条重要的热带雨林河流进行了开创性的研究，破解了该河流黑水的起源，并解释了其对河流系统碳平衡的影响。
鲁基河是已知最黑的黑水河之一，在刚果盆地的碳动态中发挥着重要作用。研究揭示了这条河流的高溶解有机碳含量，并强调了如果周围的泥炭沼泽受到森林砍伐或土地使用变化的干扰，可能对气候产生的影响。刚果盆地鲁基河的河水因含有高浓度的溶解有机物而像茶一样黑。图片来源：Matti Barthel / 苏黎世联邦理工学院
他们开始研究刚果盆地的碳循环，并在此过程中认识了世界上最黑暗的黑水河之一：鲁基河。苏黎世联邦理工学院领导的一个国际研究小组对这条主要丛林河流进行了首次研究，解释了黑水是如何形成的，以及它对河流系统碳平衡的影响。
当研究人员来到鲁基河时，他们大吃一惊。这条河是强大的刚果河的一条支流，河水黑得伸手不见五指。苏黎世联邦理工学院研究员特拉维斯-德雷克（Travis Drake）说："我们被河水的颜色震撼了。"他刚刚与约翰-斯克斯（Johan Six）领导的可持续农业生态系统小组以及其他大学的同事一起发表了一份关于鲁基河的研究报告。
与其他主要热带河流的比较显示，鲁基河甚至可能是地球上最黑的大型黑水河--它肯定比著名的亚马逊河内格罗河黑得多。河水之所以是黑色的，是因为它含有大量溶解的有机物，而由于河流坡度较低，几乎没有沉积物。这些富含碳的物质大多被雨水冲入河中，雨水落在枯死的丛林植被上，从腐烂的植物材料中沥滤出有机化合物。此外，雨季时河流会淹没森林。通常齐腰深的河水需要数周时间才能慢慢退去，在此期间，河水中的有机物会被沥出。可以这么说：鲁基河基本上就是丛林泡的茶。
泥炭沼泽和原始雨林
特别的不仅仅是黑水。鲁基河宽一公里，汇入刚果河，整个流域独一无二。它的流域面积是瑞士的四倍，至今仍覆盖着未经开发的原始低地雨林。河流沿岸有大量泥炭沼泽，其中含有大量未分解的植物死亡物质，是重要的碳汇。
尽管鲁基河很独特，面积也很大，但以前从未对其进行过科学研究。虽然自 20 世纪 30 年代以来就有关于该河流不同季节水位的记录，但迄今为止还没有关于其化学成分的数据。目前还没有人确定水中有多少溶解有机碳 (DOC)，更重要的是，这些碳来自哪里。
由于天空的反射，看起来并不那么黑： 鲁基河是世界上最黑的黑水河之一。图片来源：Matti Barthel / 苏黎世联邦理工学院
因此，2019 年，德雷克和他的同事们在鲁基河与刚果河交汇处上游不远处的姆班达卡市附近建立了一个测量站，每两周测量一次排水量，每天测量水位，持续一年，以确定全年的河水流量。
德雷克说："我们在现场的测量方法非常基本。他说，姆班达卡没有永久供电，只有几台柴油发电机，几乎没有任何基础设施，甚至连安装洪水位标记的电钻都没有。因此，我们经常不得不随机应变。"
水样对鲁基河的启示
每次测量排水量时都会采集水样，然后送到苏黎世联邦理工学院的实验室进行分析。在那里，研究人员根据 DOC 中的放射性碳确定样本中 DOC 的含量以及有机物的年龄。除其他目的外，他们还想了解河边的泥炭是否会释放碳（并在一定程度上分解成二氧化碳）。
研究人员决定对水进行研究，因为水中含有整个流域的碳特征，而碳特征又能传递有关起源和土地利用的信息。这项研究的合作者马蒂-巴特尔（Matti Barthel）说："我们只需要从一个地方采集样本，就能获得大片区域的信息--就像医生采集血样来确定病人的健康状况一样。"
未开发的水文资源
分析结果证实了这一直观印象，巴特尔说："鲁基河是世界上 DOC 含量最高的河流之一。河水中的有机碳化合物含量是刚果河的四倍，是亚马逊河内格罗河的 1.5 倍。"
虽然鲁基河流域只占整个刚果河流域的二十分之一，但刚果河五分之一的溶解有机碳都来自这条支流。
溶解有机碳通常以有机酸的形式存在，会增加河水的酸度。当酸性物质溶解水中的碳酸盐时，会刺激二氧化碳（CO2）的释放。德雷克解释说："鲁基河整个流域的二氧化碳排放量相对较高，但与其他热带河流并无不同。这是因为鲁基河是一条缓慢而平静的河流，这使得水中的二氧化碳更难逸散到空气中。在湍急的河流中，我们会看到更高的排放量。"
德雷克认为，碳同位素分析还表明，大部分碳来自森林植被，而不是泥炭。只有在 3 月至 4 月雨季末期的短时间内，即流量高峰过后，研究人员才会发现泥炭沼泽向水中释放碳的证据。目前还不清楚在这一特殊时期如何以及为什么会出现这种情况。"不过，总体而言，我们在河流中看到的泥炭很少，这是个好消息，因为这也意味着泥炭沼泽是稳定的。"
由于泥炭沼泽几乎常年处于水下，不会接触到氧气，因此目前还不存在泥炭沼泽中的有机物被释放出来的危险。不过，一些公司已经对鲁基盆地的自然资源产生了兴趣。砍伐森林等土地利用方式的改变可能会改变河流水系。这可能会导致泥炭沼泽干涸并被细菌分解，从而释放出大量二氧化碳。刚果盆地的泥炭沼泽储存了大约290亿吨碳，如果泥炭沼泽保持湿润，对气候会更好。
长期研究项目
Johan Six 和他的研究小组自 2008 年以来一直在研究刚果盆地的碳循环。刚果河是地球上最重要的热带河流系统之一。它将大量的碳带入大海。流域内的植被和土地利用都会影响碳循环。在一次研究刚果盆地碳循环--生物地球化学--的考察旅行中，研究人员遇到了鲁基河。
在对鲁基河进行考察之后，科学家们正在研究刚果河的其他支流，如卡赛河（Kasaï）和菲米河（Fimi River），以逐一完成碳拼图。