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中国的“蓝碳”方案如何与众不同?
加入时间:2021-10-12        来源:中外对话


  为了应对危急的气候变化,必须快速减少温室气体排放。但那可能是不够的,我们可能还必须依靠森林等生态系统,把碳束缚住,不让它进入大气。这类能够长期固碳的生态系统,被称作“碳汇”(carbon sink)——能够汇集碳的地方。
  
  最广为人知的碳汇无疑是森林、草地、沼泽等陆地生态系统。但近几年,特别是随着联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2019年《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》的发布,和“基于自然的解决方案”概念方兴未艾,让“蓝碳”(蓝色碳汇)概念在科学界酝酿了超过10年之后终于进入大众视野。在IPCC那份里程碑式的报告中,蓝碳主要指“植被覆盖的沿海生态系统”,典型的是三类——红树林、盐沼,和海草床。这些生态系统中的植物、动物,以及底部沉积物都储存了大量的碳。
  
  与此同时,国际上对蓝碳的理解和提倡正逐渐从海岸带进入海洋。比如磷虾、鱼类和鲸类的固碳能力开始受到关注。去年发表的一项广受关注的研究提出:减少捕捞,让更多大型鱼类在海中自然死亡有助于增加“蓝碳”。
  
  “十三五”以来,蓝碳在中国的能见度也逐步提升。起初的重点同样在海岸带生态系统。这包括2016年启动的“南红北柳”湿地修复工程,2020年颁布的为期五年的《红树林保护修复专项行动计划》,对三种典型滨海蓝碳生态系统的修复被写入了全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划。今年4月,湛江的一片红树林还成为了全国首个基于蓝色碳汇的碳交易项目。
  
  而中国对蓝碳的关注也已经超越海岸带。自然资源部副部长、国家海洋局局长王宏在7月的一场发布会上谈到蓝碳交易。他表示,下一步关于蓝碳交易市场的规划将集中在两方面,其一是推红树林、海草床、盐沼这三种被IPCC承认的蓝碳生态系统,其二是推“渔业碳汇”和“海洋微生物碳泵”等,“这都是将来蓝碳交易大有可为的领域”,他说。这其中的陌生概念可能困扰了许多人,它们代表了中国对蓝碳的探索和理解也同样正从海岸带进入海洋,只不过取向与众不同。
  
  什么是“渔业碳汇”?
  
  中国工程院院士、海洋渔业与生态学家唐启升在2010年最先提出了“碳汇渔业”的概念,据他说灵感来自于此前国际科学家向海中撒铁肥化海水,通过促进浮游植物生长吸收大气二氧化碳的实验。这让他想到:多养扇贝同样可以固碳。
  
  唐启升认为,凡是不需要投入饵料的渔业都具有碳汇功能。其中最主要的是藻类和贝类的养殖。这些生物能够通过光合作用或滤食浮游植物从大气和海水中吸收碳元素。唐启升在2017年表示,中国海水贝类和藻类养殖对二氧化碳减排的贡献相当于每年新增造林面积70多万公顷——这相当于中国热带雨林生态保护红线面积。
  
  唐启升认为,碳汇渔业的对象也不限于贝类和藻类,还可以包括鱼类、头足类、甲壳类和棘皮动物。而且其途径也不限于养殖,还可以包括海洋捕捞。他建议利用海洋生物食物链规律以及海洋环境的物理化学机制,建立立体化的综合养殖,让不同水深的藻类、贝类、棘皮类互相利用代谢物,从而高效实现渔业的碳汇功能;他还建议发展海洋牧场——通过投放鱼礁、采用鱼群控制技术等,将人工放流的鱼类在相对自然的海洋环境中聚集起来,辅之以在近岸建设海草和海藻床,在深海养殖大型藻类,在增加水产资源的同时,增加碳汇。
  
  碳汇渔业的经济价值可能不仅来自渔业本身,还可能来自碳交易。唐启升曾向媒体表示,有必要通过加强研究,争取国际协定认可渔业碳汇,使之获得《京都议定书》清洁发展机制下的商机。据唐启升估计,到2050年中国海水养殖碳汇可达400多万吨。唐启升认为,碳汇渔业的对象不仅限于贝类和藻类,还可以包括鱼类、头足类、甲壳类和棘皮动物。图片来源:Alamy
  
  唐启升认为,碳汇渔业的对象不仅限于贝类和藻类,还可以包括鱼类、头足类、甲壳类和棘皮动物。图片来源:Alamy
  
  一些沿海省份的政府已经对“碳汇渔业”和“渔业碳汇”表现出相当热情。青岛在2011年就建立了全国首个碳汇渔业实验室,如今青岛开发区已经把碳汇渔业作为“一条海洋渔业经济发展的新路径”;同属山东的威海在今年4月发布的《威海市蓝碳经济发展行动方案(2021-2025)》中多次提到渔业碳汇,内容涉及生产,碳汇标准开发和交易项目策划;厦门在今年8月刚刚成立的全国首个海洋碳汇交易服务平台也被赋予了推动海洋碳汇标准制定的任务,其中就包括渔业。
  
  在中国宣布“碳达峰”、“碳中和”目标后,“碳汇渔业”也有望正成为资本市场一个新的风口。3月26日,近年来因为“扇贝绝收事件”屡陷危机的大连的獐子岛集团的股价直线拉涨,因为前一天公司透露将探索发展“碳汇渔业”。
  
  “渔业碳汇”如何可能?
  
  一定有读者仍然心存疑问:渔业的目的是将水生生物供人食用,或作为饲料和工业原料。这个过程中,其有机质将经历降解,其中一部分碳仍然将变成二氧化碳、甲烷等温室气体进入大气。这样一来,渔业碳汇的固碳效率何在?以及,就海洋捕捞而言,它是否如一些研究显示的,反而加速了碳排放?
  
  对第一个问题的部分解答是:“碳汇渔业”的两大主角是贝类和藻类。其中,贝类在生长过程中从海水中吸收碳形成碳酸钙贝壳,这样就能把碳稳定地固定下来。
  
  而藻类——主要是海带、裙带菜、紫菜等用于经济养殖的大型藻类——在生长过程中通过光合作用把无机碳转化为自身组织,不仅如此,它们同时还释放另外两种碳——颗粒性有机碳和溶解性有机碳。前者会成为浅海沉积物的一部分,而后者则广泛弥散于海水中,都可以得到长期保存。藻类的这种吸收环境中的无机碳,输出有机碳的机制,被形象地称作“生物碳泵”。
  
  事实上,根据2017年多位中国科学家关于中国近海养殖固碳机制的文献综述,这两种不太可见的碳才是被大型藻类“俘获”的碳主要部分。因此,即便海带被捞起来吃掉,它们主要的固碳成果依然留在海里。这篇综述提到,有研究估计中国大型藻类养殖区每年固定的颗粒性有机碳将近1百万吨。而考虑到海带通常不会被完全收割,它们留在海里的碳还会更多。
  
  但问题并没有就此解决。该综述提到,事实上贝类动物的呼吸和贝壳的生成过程都会释放二氧化碳,因此“贝类的固碳功能仍存争议”。此外,尽管贝类在排泄过程中也会产生大量的溶解性有机碳,但是这种碳相当不稳定,很容易被微生物利用,经过呼吸变成二氧化碳。作者指出,“当前贝类对碳循环的贡献依然未被理解。”
  
  而至于海洋捕捞的固碳能力,根据唐启升2016年的一篇论文,由于碳汇渔业不投入饵料,因此鱼类生长的过程都是在吸收海中最初来自浮游植物通过光合作用固定的碳。基于这个原理,通过海洋牧场等手段促进鱼类增殖,以及为了鱼类更好地繁衍、生长而修复海草床等,就都是在促进生物固碳。
  
  所以,捕捞固碳的重点不在捕捞本身,而在于促进鱼群增殖基础上的捕捞。事实上,唐启升在不止一篇论文中都提到过度捕捞对渔业碳汇的负面影响。为此,他提出两种解决方案:一种是增殖放流,另一种是配额捕捞。不同于一些国外学者认为为了促进鱼类固碳应该减少捕捞、让更多大鱼最终沉在水里,唐启升认为关键是利用“碳汇渔业”的理念形成“资源养护型的捕捞业”,“使现代渔业得到又好又快和健康可持续的发展。”
  
  但是在唐启升为中国碳汇渔业奠定基础的几篇论文中,却还是没有回答本节开头的那个问题——鱼被捞起来之后怎么办?对它们的运输、加工、消费,以及浪费所产生的碳排放如何统计?如果把这些排放计入,那么渔业固碳是否依然有效?
  
  虽然“碳汇渔业”概念的提出已超过10年,但是依然面临重重挑战。在9月一场关于碳汇渔业的学术研讨会上,一位农业农村部的官员表示:“当前渔业碳汇还没有形成体系化的应用理论、模型、标准、计量方法等,渔业碳汇增汇关键技术有待突破,技术体系有待进一步集成和提升。”
  
  此外,国际上有声音认为,依靠蓝色碳汇应对气候变化面临的一大挑战是监测、报告和核查(MRV)。“气候分析”网站(Climate Analytics)一篇2017年的简报指出,在海岸带生态环境中,碳循环变动剧烈,难以测量,而且其固碳效果可能被气候变化所造成的冲击逆转。虽然文章针对的是海岸带,但是这些判断对水下环境同样适用。比如今年3月,山东胶州湾贝类养殖区遭遇一场海星的奇袭,海星毫无预兆地爆发性增殖,将养殖区内底播的贝类吃尽。此类情况,可能给“碳汇渔业”的管理和测量都带来难题。
  
  “海洋微生物碳泵”为什么重要?
  
  王宏副部长所说的“海洋微生物碳泵”(microbial carbon pump)是来自另一位院士——中国科学院院士、厦门大学海洋与地球学院教授焦念志的理论创新。它深刻影响了国际科学界对海洋固碳能力的理解,扩张了“蓝碳”的边界,以这个理论为基础,中国科学家提出多种雄心勃勃的海洋“负排放”方案。
  
  有机碳以两种形式在海洋中存在——溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC),前者占绝大多数,是后者的20倍。而溶解有机碳中,95%都是惰性溶解有机碳(RDOC),其余则是活性溶解有机碳(LDOC)。前者不容易降解,可以在海洋中被储存4-6千年,而后者容易被微生物降解而成为新的排放。惰性溶解有机碳构成了海洋中一个巨大的碳库,其容量与大气中二氧化碳的含碳量相当。通过人工手段扩充这个碳库,就成为增加海洋固碳能力的重要途径。
  
  科学家们早就知道惰性溶解有机碳的存在,但半个世纪以来一直不知道它是怎么产生的,甚至猜想它可能来自海床下的有机物渗漏,但被后来的研究否定。但是焦念志等人的研究发现,深海中惰性溶解有机碳的大部分是微生物对活性溶解有机碳转化而来的。而且这种转化不仅效率高,而且由于海洋微生物数量巨大而总量惊人。他们把这种机制称作“微生物碳泵”(Microbial Carbon Pump)。
  
  理解了这座巨大且稳定的碳库的来源,帮助焦念志和同行们提出了两种巩固和扩大它的方案,两者都试图加强微生物泵的固碳效能,并且防止微生物本身排放过多的温室气体。两者都和治理近海的富营养化有关。
  
  第一种方案是“陆海统筹减排增汇”,提出通过控制化肥使用等手段减少来自陆上农业的氮、磷排放量,从而减少入海营养盐,防止近海富营养化——因为过多的营养盐会抑制微生物的碳泵效率,同时促进其呼吸排放温室气体。
  
  第二种方案叫“海水养殖区人工上升流增汇”。它提出使用清洁能源将积累在近海养殖区海底的富营养化海水打到上层供海藻等养殖对象使用,同时缓解海底的缺氧状况。这一方面实现了“养殖增汇”,另一方面也如前文所述,有助于提高微生物碳泵的效率,避免碳排放。还有一个额外的好处是,它可以缓慢释放海底的“富营养炸弹”,从而避免风暴潮的突然扰动引发赤潮等生态灾害——有学者认为导致年初胶州湾海星爆发的一个原因就是台风过境泰来的营养盐提高了海星幼虫的成活率。
  
  在焦念志看来,红树林等海岸带蓝碳虽然看得见摸得着,但是总量有限(IPCC认为可能只能抵消不到2%的当前排放),“除了生态系统服务功能之外,难以起到应对气候变化的作用”。在提出以上两种增汇方案的同时,他还呼吁在酸化和缺氧海区通过实施海洋碱化实现大规模海洋储碳,从而实现更广义的“海洋负排放技术”(海洋碱化一般不被认为是增汇,而是二氧化碳移除技术),从而支撑“碳中和”需求。
  
  IPCC的《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》认为陆海统筹减排增汇方案的好处有待得到量化确认,其移除二氧化碳的长期有效性以及相关的碳计量(MRV)依然存在不确定性。除非这些问题得到解决,刺激惰性溶解有机碳生成能够成为一种长期的气候变化减缓措施。关于“人工上升流”方案,报告将其认可为一种气候变化适应方案,而未评估其固碳功能。而海洋碱化则“由于增加不可欲的生态后果的风险,将遭遇治理挑战”。
  
  焦念志看到,为了实现这些尚未成为国际主流却雄心勃勃的方案,需要国际跨学科合作来开发监测技术、评估方法和标准体系。为此他和其他中国科学家发起了“海洋负排放国际大科学计划”(ONCE),并期望通过 ONCE 推出中国领衔制定的海洋碳汇/负排放标准体系,“为全球治理提供中国方案”。
  
  他也看到蓝碳对于提升中国国际影响力的意义。在五年前的“两会”上,作为全国人大代表的他还带去了一份建议,将蓝碳技术推广到一带一路沿线国家。
  
  8月底,生态环境部表示将探索“以增强气候韧性和提升蓝色碳汇增量为导向的海洋生态保护修复新模式。”2021年,中国将发布首份海洋环境保护“十四五”规划,蓝碳有望在其中占有一席之地。未来五年中国将如何把这些新颖的蓝碳路线付诸实施?它们是否会有效?依然充满悬念。
  
  作者:蒋亦凡,中外对话资深编辑,多年来从事国际环境与农业议题的研究、传播与编辑,拥有挪威卑尔根大学社会人类学硕士学位。


(责任编辑:马妍)
 
 
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