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到2100年，海平面會(huì)上升逼近1米，而全球超過(guò)1.5億人居住在高于海平面不到一米的地方；
超過(guò)700種哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)正遭受滅絕的威脅，有袋類(lèi)和人類(lèi)“近親”靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物是受影響最嚴(yán)重的群體；
一些食物和飲料有可能從人類(lèi)餐桌上消失，比如吃貨們會(huì)喪失“巧克力自由”——原料可可樹(shù)會(huì)難以生存，可可豆最快會(huì)在30年內(nèi)絕跡……
針對(duì)全球變暖問(wèn)題，科學(xué)家們發(fā)出的警語(yǔ)不絕于耳。造成全球變暖的重要“元兇”，就是二氧化碳。
大國(guó)有擔(dān)當(dāng)。繼去年中國(guó)首次向全球明確，力爭(zhēng)二氧化碳排放于2030年前達(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”后，2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議明確指出“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”是2021年重點(diǎn)任務(wù)之一。今年以來(lái)，在全國(guó)各地陸續(xù)召開(kāi)地方兩會(huì)上，國(guó)家“碳達(dá)峰”、“碳中和”部署要求頻頻出鏡。包括浙江在內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”目標(biāo)成為近20個(gè)省、自治區(qū)、直轄市當(dāng)前和未來(lái)的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。
“碳中和”作為減緩或控制全球變暖的有效手段
被廣泛認(rèn)知
那么，“碳達(dá)峰”和“碳中和”是什么？
為什么針對(duì)二氧化碳？
實(shí)現(xiàn)“碳中和”的路怎么走？
二氧化碳：增量驚人，地球被捂“中暑”
所謂“碳達(dá)峰”，就是指在某一個(gè)時(shí)點(diǎn)，二氧化碳的排放達(dá)到峰值，之后逐步回落，直到“碳中和”時(shí)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的人為產(chǎn)出和移除相互抵消。
沒(méi)有“碳達(dá)峰”，就沒(méi)有“碳中和”。最新資料顯示，目前全球已有54個(gè)國(guó)家碳排放實(shí)現(xiàn)達(dá)峰。占全球GDP75%、全球碳排放量65%的重要經(jīng)濟(jì)體開(kāi)始實(shí)踐“碳中和”目標(biāo)。如，英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、意大利、加拿大等國(guó)陸續(xù)承諾在2050年實(shí)現(xiàn)零碳排放。中國(guó)為2060年。
世界各國(guó)之所以相繼投身“碳達(dá)峰”和“碳中和”事業(yè)，是因?yàn)槿蛘诳焖偕郎?，亟須控制碳排放水平?/p>
快速升溫，有多快速？
中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所的科學(xué)家曾指出，現(xiàn)在的地球平均溫度和100年前相比高出1.1℃。如果將地球比喻為人，“現(xiàn)在最大的問(wèn)題是，地球不僅發(fā)燒了，而且還在持續(xù)發(fā)燒”。
至于危害，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）2018年發(fā)布的《全球升溫1.5℃特別報(bào)告》強(qiáng)調(diào)，必須將全球變暖控制在1.5℃以內(nèi)，方可避免氣候變化造成的嚴(yán)重影響。
西門(mén)島國(guó)家海洋特別保護(hù)區(qū)
數(shù)據(jù)更加直觀。該報(bào)告指出，相比2℃，將全球變暖控制在1.5℃內(nèi)，全球缺水人口將減少一半，遭遇極端高溫天氣的人口將減少約6400萬(wàn)，珊瑚礁減少程度可控制在70%-90%而不是消失殆盡。
另一個(gè)關(guān)鍵，是“控碳”。
太陽(yáng)是地球能力的主要來(lái)源。大氣中的溫室氣體會(huì)吸收地球所獲得又輻射出去的太陽(yáng)能量。溫室氣體像一層“被子”給地球保溫，讓其不至于在夜晚接受不到太陽(yáng)能量的時(shí)候變成“冰球”。
要知道，距離太陽(yáng)最近的行星水星，因?yàn)闆](méi)有溫室氣體“護(hù)身”，驟冷驟熱，晝半球平均溫度數(shù)百度，夜半球只有零下160度左右；法國(guó)數(shù)學(xué)家傅里葉曾經(jīng)做過(guò)測(cè)算，正常情況下，全球表面平均溫度應(yīng)該在零下18度左右，但真實(shí)的情況是零上15度，高出的33度，就是因?yàn)闇厥倚?yīng)。
然而，大氣中的溫室氣體明明還有甲烷、水蒸氣、一氧化二氮等，為什么偏拿二氧化碳“開(kāi)刀”？
老子曰，天道即“平衡之道”。人太熱，會(huì)中暑?！氨蛔印碧?，地球也會(huì)中暑。
過(guò)多的溫室氣體，會(huì)超出系統(tǒng)的承受能力，打破輻射平衡，導(dǎo)致全球氣溫上升，造成生態(tài)失衡。
雖然水蒸氣才是占比最大的溫室氣體，可自然界水循環(huán)響應(yīng)迅速，所以大氣中的水蒸氣基本保持恒定。與之相似的，其他各種氣體也由于碳循環(huán)、氮循環(huán)等而保持相對(duì)恒定的量。
唯獨(dú)二氧化碳的量沒(méi)有維穩(wěn)，增長(zhǎng)驚人，自然界來(lái)不及“消化”。在過(guò)去100多年里，全球的二氧化碳含量已經(jīng)增加了45%左右。
科學(xué)界的基本共識(shí)是，人類(lèi)活動(dòng)釋放的二氧化碳是造成全球變暖的主要原因——當(dāng)然不是指呼吸。
上世紀(jì)90年代末，“碳中和”概念第一次出現(xiàn)是在英國(guó)。這不無(wú)原因。2016年科學(xué)周刊《自然》發(fā)表的一項(xiàng)國(guó)際研究成果指出，全球變暖始于180年前，工業(yè)革命對(duì)氣候變化起到了關(guān)鍵影響。
在日前新華社的采訪中，生態(tài)環(huán)境部國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究和國(guó)際合作中心戰(zhàn)略規(guī)劃部主任柴麒敏也認(rèn)為，氣候變化主要是人類(lèi)燃燒煤炭、石油為主的化石能源產(chǎn)生的二氧化碳等溫室氣體造成的。
受新冠疫情影響，原定2020年11月在英國(guó)舉行的第26屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)推遲一年。2月8日，聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)古特雷斯公開(kāi)強(qiáng)調(diào)，這屆氣候變化大會(huì)是世界努力避免氣候?yàn)?zāi)難的里程碑，2021年也會(huì)成為“對(duì)抗氣候變化關(guān)鍵的一年”。
同時(shí)，他也警告，世界還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到《巴黎協(xié)定》中關(guān)于減少全球變暖一致的目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)將升溫幅度控制在1.5℃以內(nèi)的目標(biāo)，任重道遠(yuǎn)。
有兩個(gè)方案擺在人們面前：第一，加大碳吸收；第二，控制碳排放。
海洋：捕碳“好手”，增收環(huán)保兩不誤
郊區(qū)遠(yuǎn)離城市，綠樹(shù)成蔭。每一次呼吸都像在給肺部進(jìn)行一次推拿……森林草木是吸碳釋氧的一把好手。陸域綠色植物通過(guò)光合作用固定二氧化碳，被稱為綠碳。
相比之下，海洋與二氧化碳之間的“纏綿”要低調(diào)多了。
“學(xué)界比較認(rèn)可，藍(lán)碳是利用海洋活動(dòng)及海洋生物吸收大氣中的二氧化碳，并將其固定、儲(chǔ)存在海洋中的過(guò)程、活動(dòng)和機(jī)制?！闭憬髮W(xué)海洋學(xué)院教授吳嘉平說(shuō)。
浙江大學(xué)海洋學(xué)院師生在樂(lè)清市西門(mén)島進(jìn)行紅樹(shù)林、鹽沼藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)碳匯調(diào)查
近十年來(lái)，他領(lǐng)隊(duì)浙江大學(xué)海洋學(xué)院多名專家，聯(lián)合澳大利亞的西澳大學(xué)海洋研究院團(tuán)隊(duì)完成了“中國(guó)海岸帶藍(lán)碳戰(zhàn)略、資源監(jiān)測(cè)及環(huán)境效益評(píng)估”研究。2020年浙江省海洋科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果近期公布，該項(xiàng)目獲一等獎(jiǎng)。這是浙江省首度設(shè)立海洋科技方面的專門(mén)獎(jiǎng)項(xiàng)和首個(gè)一等獎(jiǎng)。
“藍(lán)碳概念是2009年由與我們合作的歐洲科學(xué)院院士、西澳大學(xué)教授Carlos M. Duarte（卡路斯·杜阿爾特）首次提出的?！眳羌纹浇榻B，當(dāng)年以杜阿爾特為主編纂的《藍(lán)碳：健康海洋固碳作用的評(píng)估報(bào)告》指出，全球自然生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)光合作用捕獲的碳中，超過(guò)一半（約55%）是由海洋生物捕獲的。全球估計(jì)年均藍(lán)碳碳匯量幾十億噸。
紅樹(shù)林、鹽沼、海草床是國(guó)際學(xué)界公認(rèn)的三大海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)。浙江海洋資源豐富。全國(guó)第一個(gè)國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)——西門(mén)島海洋特別保護(hù)區(qū)有“中國(guó)最北”的一片紅樹(shù)林。1957年，由當(dāng)?shù)貪O民從福建引進(jìn)，至今健康生長(zhǎng)。
玉環(huán)紅樹(shù)林景區(qū)。拍友 段俊利 陳盆峰/攝
鹽沼植物是海邊能夠在周期性潮水淹沒(méi)環(huán)境下生長(zhǎng)的草，在浙江沿海灘涂上均有較大面積的分布。
在我國(guó)海水較清澈的泥土中，例如海南島海域，生長(zhǎng)的“草甸”就是海草床。浙江海域因?yàn)楹Ｋ疁啙?、?yáng)光難以穿透等原因，海草床無(wú)法“落戶”。
相比陸地植被，海洋植物的單位面積固碳能力更強(qiáng)。紅樹(shù)林、鹽沼、海草床單位面積的固碳量，可以是亞馬遜原始森林的10倍-20倍。
觀察無(wú)色無(wú)形的二氧化碳，可以從土壤下手。含有機(jī)碳的土壤呈黑色。吳嘉平舉例，杭州植物園的黑土厚度一般是20厘米-30厘米，紅樹(shù)林或者鹽沼地均在200厘米以上?！瓣懙刂参锏娜~子和果子掉到土表很快腐爛、分解，導(dǎo)致95%以上二氧化碳?xì)怏w重新返回大氣。海洋植物的枯枝落葉則被海水浸沒(méi)，部分被魚(yú)類(lèi)吃了，或者掉到海底被埋起來(lái)了?！?/p>
此外，森林大火會(huì)把積累了上百年的林木和土壤碳燒毀，變成二氧化碳返回大氣。海洋區(qū)域不會(huì)著火。藍(lán)碳植物還會(huì)“捕獲”含碳顆粒物——入海泥沙。浙江沿海平均每年能夠被“墊高”灘涂2厘米左右，以“曲線求國(guó)”的形式與海平面上升“抗衡”。
無(wú)論理論還是實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)“碳中和”，藍(lán)碳比綠碳更劃算。但是由于近五十年圍墾造陸等原因，“藍(lán)碳”面積急速縮減，全球范圍內(nèi)的總量已不到原來(lái)一半。
這時(shí)候，擁有海帶、紫菜、羊棲菜、龍須菜、裙帶菜等成員的大家族——海菜（學(xué)名：大型海藻）出場(chǎng)了。這是中國(guó)目前這么多年來(lái)唯一增長(zhǎng)的藍(lán)碳。我國(guó)上世紀(jì)50年代開(kāi)始大規(guī)模養(yǎng)殖的海菜，目前占世界三分之二總養(yǎng)殖量。
在全社會(huì)保護(hù)海洋植物的呼聲中，海菜怎么做到逆勢(shì)上揚(yáng)？答案是，經(jīng)濟(jì)效益。
“陸地農(nóng)民平均每畝收入500元左右應(yīng)該算還可以了，你知道種海菜能賺多少嗎？”吳嘉平問(wèn)道。
一個(gè)月前，他去了福建寧德。近二十年來(lái)，當(dāng)?shù)貪O民們“見(jiàn)縫插針”養(yǎng)龍須菜，每畝海域平均收入大約1萬(wàn)元。在浙江，靠紫菜、羊棲菜致富的案例也比比皆是。
這些年來(lái)，根據(jù)全國(guó)，特別是浙江省的情況，海菜碳匯及其生態(tài)環(huán)境效益逐漸成為他們團(tuán)隊(duì)研究的另一個(gè)重點(diǎn)，成果迅速得到國(guó)際眾多學(xué)者和官員的關(guān)注，為世界藍(lán)碳資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)提供了“中國(guó)方案”。
近幾十年來(lái)，浙江沿海重要的經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)，如野生大黃魚(yú)，幾乎滅絕。海域中氮磷營(yíng)養(yǎng)物過(guò)剩導(dǎo)致赤潮頻發(fā)。他們的研究成果證明，海菜是強(qiáng)有力的海洋“清道夫”。它們大量吸收海水中的氮磷，固定二氧化碳，形成碳水化合物，為我們提供食物和工業(yè)原料，同時(shí)釋放出氧氣，顯著改善海洋生態(tài)環(huán)境。
“在我國(guó)，鼓勵(lì)和拓展海菜養(yǎng)殖是一條康莊大道，經(jīng)濟(jì)效益、碳增匯、糧食安全和生態(tài)環(huán)境效益全部共贏！”吳嘉平說(shuō)。
新能源：可持續(xù)的“終極方案”，研究路漫漫
從某種程度上說(shuō)，靠吸碳達(dá)到“碳中和”，治標(biāo)不治本。開(kāi)發(fā)綠色可持續(xù)能源系統(tǒng)，不僅可從根本上改變?nèi)祟?lèi)依賴化石燃料的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，同時(shí)也可消除由化石燃料利用所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題。
“相比環(huán)境破壞，火力發(fā)電和交通運(yùn)輸，造成了全球約三分之二的碳排放?！蔽骱髮W(xué)工學(xué)院特聘研究員王建輝認(rèn)為，解決問(wèn)題，要從開(kāi)發(fā)清潔能源，以及研發(fā)高效率的能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化裝置入手。
王建輝實(shí)驗(yàn)室入口綠色可持續(xù)能源系統(tǒng)3D模型。西湖大學(xué)供圖
風(fēng)力、陽(yáng)光、水力——自然界的清潔能源無(wú)處不在?！白匀?，換個(gè)詞形容，也就是靠天吃飯。內(nèi)陸比沿海缺水、夏季比冬季少風(fēng)、晚上沒(méi)有太陽(yáng)……這意味著它們的供應(yīng)并不穩(wěn)定。另一方面，釋放的電能看不見(jiàn)摸不著，儲(chǔ)存和傳輸都是大問(wèn)題。核能很清潔，也因潛在危險(xiǎn)讓人又愛(ài)又怕”。
能否將這些不可控制的能量，轉(zhuǎn)化為一種像化石燃料一樣方便使用的化學(xué)能量載體？
氫能，能。
氫氣，“赤條條來(lái)赤條條去”，燃燒后除了水，什么也不會(huì)留下。燃燒值是汽油的3倍。
但制氫不易。
目前的大部分氫氣依然來(lái)自化石能源，占大約世界產(chǎn)氫量的96%，從根本上說(shuō)還是“死循環(huán)”。過(guò)去二三十年，科學(xué)家一直在研究，怎么樣讓水在太陽(yáng)底下曬出氫能源?！八枰谒锓乓粔K特殊材料去催化反應(yīng)。但目前的光-氫能源轉(zhuǎn)化率還只有3%左右。利用硅等太陽(yáng)能電池材料，太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換率能達(dá)到20%到30%?！?/p>
一個(gè)雖然成本依舊高昂，但有下降趨勢(shì)的“節(jié)約”方案是，在風(fēng)、光能過(guò)剩的地區(qū)建設(shè)產(chǎn)氫設(shè)備，將多余電力通過(guò)裝置轉(zhuǎn)化為氫氣儲(chǔ)存起來(lái)。
可儲(chǔ)氫更難。
燃料電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化裝置，但全世界科學(xué)家研究了數(shù)十年，卻尚未實(shí)現(xiàn)“物美價(jià)廉”。
豐田氫燃料電池車(chē)MIRAI誕生地。新華社記者 華義/攝
氫燃料電池的儲(chǔ)氫方式，分物理和化學(xué)兩種。物理儲(chǔ)存，即用高壓把氫氣“壓”進(jìn)罐子，制成“高壓氫氣罐”。以汽車(chē)為例，日本豐田在近年開(kāi)發(fā)的“Mirai”氫燃料電池車(chē)，一個(gè)罐子賣(mài)10萬(wàn)元人民幣，一個(gè)為罐子加氫的加氫站投資成本為1500萬(wàn)到2000萬(wàn)元人民幣。
從2019年開(kāi)始，中國(guó)氫能發(fā)展步入“快車(chē)道”，現(xiàn)投運(yùn)加氫站70多座。中國(guó)石化銷(xiāo)售上海石油分公司總經(jīng)理沈輝曾透露，加氫站每公斤氫只有十幾塊錢(qián)毛利，每年運(yùn)營(yíng)費(fèi)高達(dá)200多萬(wàn)，幾乎都處于虧損狀態(tài)。
“而且在大眾認(rèn)知里，氫氣容易爆炸。要開(kāi)裝氫氣罐的車(chē)滿大街跑，老百姓適應(yīng)起來(lái)恐怕有障礙?！边^(guò)去十多年里一直從事儲(chǔ)能研究工作的王建輝，主要的研究之一，是利用氫和其他材料的化學(xué)反應(yīng)方式進(jìn)行化學(xué)存氫。
鎳氫電池一度是市場(chǎng)主流，在早年的數(shù)碼相機(jī)、混動(dòng)汽車(chē)?yán)飸?yīng)用廣泛。但很快，它的“霸權(quán)”地位被鋰電池后來(lái)居上。主要還是因?yàn)椴粚?shí)惠。
“一來(lái)，同等體積下，鋰離子電池比鎳氫電池的能量密度要高出近一倍。”王建輝說(shuō)，過(guò)去十年，數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、手提電腦等科技產(chǎn)品越來(lái)越輕薄便攜，功能越來(lái)越多，對(duì)電池續(xù)航能力要求也就越來(lái)越高。
“二來(lái)，鎳氫電池中所需的稀土金屬開(kāi)采成本高，全世界資源存儲(chǔ)分布不均?！彼浀?，早年日本從中國(guó)購(gòu)買(mǎi)稀土原料制成產(chǎn)品后，又高價(jià)賣(mài)回給中國(guó)。
科學(xué)研究從來(lái)不是一蹴而就。
在研究氫能的同時(shí)，王建輝還一直關(guān)注著鋰離子電池相關(guān)研究?！颁囯x子電池代表當(dāng)下的主流，供給手機(jī)、小汽車(chē)等小型機(jī)器；氫能源代表未來(lái)的可能，供給卡車(chē)等大型機(jī)器——它們都是新能源存儲(chǔ)技術(shù)，可以很好互補(bǔ)?！比绾翁嵘淠芰棵芏?，以及解決“活潑”的鋰金屬易放熱而造成起火爆炸的安全問(wèn)題，都還有待進(jìn)一步研究。
于全人類(lèi)，要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成“碳中和”任務(wù)，是一種自我拯救。這是一條迫在眉睫，卻又很長(zhǎng)，卻也沒(méi)有捷徑的路。
于個(gè)人，先從日常小事著手：每天非電動(dòng)牙刷能少排出48克二氧化碳；晾曬衣服代替滾筒干衣機(jī)少排2.3公斤二氧化碳；下班關(guān)電腦代替待機(jī)少排三分之一二氧化碳……
所以，今天你低碳了嗎？
來(lái)源 | 浙江日?qǐng)?bào)
