【創科新視野】以工程化手段控制碳循環

陳　曦 嶺南大學跨學科學院院長

國家主席習近平於2020年9月22日在第75屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話，提出中國力爭二氧化碳排放於2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和（簡稱「雙碳」目標）。這是黨中央深思熟慮作出的重大戰略決策，體現了我國的大國擔當和對人類命運共同體的莊嚴承諾與實際行動。今年適逢「雙碳」目標提出5周年，也是中國加入《巴黎協定》10周年。筆者將以連載的方式，從大眾科普角度闡述碳中和的背景及其工程化路徑。

什麼是碳中和？

碳達峰、碳中和的核心詞是「碳」，準確地說，是指排放到大氣中的二氧化碳，因為只有這個「碳」的含量，與其他排放到大氣中的溫室氣體一起，才會深刻地影響全球的氣候變化。碳達峰是指在2030年之前二氧化碳排放增速步伐要放緩，到2030年二氧化碳排放量達到歷史峰值，達峰之後進入逐步下降階段。而碳中和的意思就是，二氧化碳的淨零排放，具體講就是直至2060年二氧化碳的排放量與二氧化碳的去除量相互抵消。值得注意的是，無論是碳達峰還是碳中和的過程中，大氣中的二氧化碳含量還是在不斷增加的，只是其增速在不斷變緩。

全球各國和各行業制定的碳中和目標也不一樣，很多國家並未真正付諸實施碳中和計劃，而大氣中二氧化碳含量是均勻的，是人類命運共同體一起無差別承受的，因此整個地球達到「碳中和」的時間很大程度上是受到最後實現碳中和的大國所影響（歐洲的目標是2050年碳中和，印度目前承諾的是2070年碳中和，很多國家還沒有相關計劃）。當全球所有國家實現碳中和之日（至少遠在2070年之後），大氣中二氧化碳含量將會達到有史以來的最高峰，屆時的溫室效應、極端氣候等也會達到頂峰。因此，碳中和只是一個階段性的初級目標，連《巴黎協定》等氣候變化的底線都守不住。人類必須立刻開始布局，要更多地幹「好事」，以進一步達到負碳，將大氣中二氧化碳含量有效地降下來，最終有效地消除在歷史工業進程中所產生的排放，對子孫後代和大自然負責。

減碳降碳迫在眉睫

大自然其實有一定的碳匯能力，通過森林、土壤、海洋，可以在很長一個周期裏吸收（並釋放）一定的二氧化碳，使大氣中二氧化碳含量在一定範圍內循環。然而，人類社會在過去百多年工業化進程中所急劇產生的二氧化碳和其他溫室氣體排放，嚴重打破了這種平衡。當前，大氣中二氧化碳含量為427ppm（0.0427%濃度），值得注意的是，大氣中二氧化碳含量在過去很長一段時間裏是呈現指數快速增長的，直至2010年各國自《京都議定書》以來的共同努力下，呈現了約10年的勻速增長，然而在各種國際形勢驅動下，近年來又開始有失控增長的趨勢了。

大氣中二氧化碳濃度持續上升，所帶來的溫室效應除了全球氣候變暖以外，也導致極端氣候頻發。此外，二氧化碳還導致海水酸化從而加速珊瑚礁大規模白化，將使整個海洋生態鏈面臨崩潰，引發生態災難。因此，大氣中二氧化碳濃度的持續提升，已經嚴重威脅到人類生存和我們的地球家園。

雖然森林、海洋、土壤都有一定的碳匯能力，但是大自然的反應速度很慢，僅靠自然界吸附的話，大氣中的二氧化碳濃度要以數萬年為周期變化響應。這是由於自然界（如樹木等）本身也有生命周期，也會進入碳循環。目前正危及我們的二氧化碳排放，是人類工業進程在百餘年間的急劇排放造成的，大自然無法短時間內消化。解鈴還須繫鈴人，工程化掌控和駕馭碳循環將成為人類社會生存和發展迫在眉睫的巨大挑戰。由此，我們必須更多地關注如何用工程化的方式實現降碳甚至負碳，以有效地降低大氣中的二氧化碳含量。