藍碳即海洋碳匯、藍色碳匯，指海洋和沿海生態(tài)系統(tǒng)從大氣中捕獲的二氧化碳，包括儲存在海水和沉積物中各種形態(tài)的碳。實際上，海洋儲存了地球上約93%的二氧化碳，是地球上最大的碳匯體，并且每年清除30%以上排放到大氣中的二氧化碳。未來，藍碳將分擔和緩解碳排放壓力，是減排的另一條可行路徑。

近些年，藍色碳匯逐漸被認可，增加海洋碳匯、探索開展海洋生態(tài)系統(tǒng)碳匯試點、建立藍碳標準體系及交易機制等被寫入相關(guān)政策文件。

海洋固碳，秘密在哪兒?

1.海洋固碳的“秘密武器”

海洋是地球上最大的碳庫，據(jù)估算約為40萬億噸，是大氣碳庫的50倍。

那么，海洋是如何捕獲大量二氧化碳的呢?

很重要的一部分答案就藏在海岸帶生態(tài)系統(tǒng)中，比如紅樹林、海草床和鹽沼。雖然這三類生態(tài)系統(tǒng)的覆蓋面積不到海床的0.5%，植物生物量只占陸地的0.05%，但其碳儲量卻占海洋碳儲量的50%以上。以紅樹林為例，全球紅樹林總面積僅占全球近海面積的0.5%，但其埋藏在沉積物中的碳卻占10%至15%，稱得上是藍碳捕獲“高手”。

濱海藍碳生態(tài)系統(tǒng)不僅能夠固碳，還能消波減浪，有效防止海岸被侵蝕，減輕災害性天氣事件影響，應對海平面上升，并且為眾多海洋生物提供產(chǎn)卵場和棲息地。

2.如何保護藍碳生態(tài)系統(tǒng)?

這些固碳“能手”正在受到氣候變化的威脅。氣候變暖、海洋酸化、海平面上升、風暴潮加劇會改變甚至破壞濱海濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)，嚴重影響其固碳儲碳能力。據(jù)研究人員粗略估計，全球67%的紅樹林、35%的濱海鹽沼和29%的海草床正受到破壞。

研究顯示，1960年以來，熱帶氣旋、干旱、高溫和海平面上升等造成紅樹林大規(guī)模死亡，削弱了生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和供給服務能力。過去幾十年間，全球已經(jīng)發(fā)生多次海草死亡事件，熱帶地區(qū)的海草床正在縮小。在溫度、鹽度和營養(yǎng)鹽水平上升的共同作用下，海草床的物種組成和生物量呈減少趨勢。20世紀70年代以來，海平面上升引發(fā)土壤侵蝕，鹽沼生物多樣性加速喪失。

《氣候變化中的海洋與冰凍圈特別報告》指出，濱海植被覆蓋范圍在海平面上升和升溫的背景下將繼續(xù)縮小，導致碳儲量減少。

作為陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡生態(tài)系統(tǒng)類型，濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)受到氣候變化和人類活動雙重威脅。濱海藍碳生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞后，不僅失去其碳匯功能，甚至可能從碳匯變成碳源。因此，需要加大對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的保護力度，以應對氣候變化可能對濱海藍碳產(chǎn)生的負面影響。

3.我國藍碳潛力幾何?

海洋在實現(xiàn)碳中和目標中具有重要作用。增加藍色碳匯、開發(fā)藍色能源是實現(xiàn)碳中和的重要路徑，研究藍碳對全球氣候變化、生物多樣性保護和人類可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

中國有約300萬平方公里的主張管轄海域和1.8萬公里的大陸岸線，是世界上少數(shù)幾個同時擁有海草床、紅樹林、鹽沼這三大藍碳生態(tài)系統(tǒng)的國家之一，670萬公頃的濱海濕地也為藍碳發(fā)展提供了廣闊空間。

按全球平均值估算，我國三大濱海藍碳生態(tài)系統(tǒng)的年碳匯量約為126.88萬噸至307.74萬噸二氧化碳。其中，紅樹林每年可埋藏27.16萬噸二氧化碳，海草床每年可埋藏3.2萬噸至5.7萬噸二氧化碳，濱海鹽沼每年可埋藏96.52萬噸至274.88萬噸二氧化碳，均具有巨大的固碳儲碳潛能。

近年來，我國各部門針對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)采取了多項保護措施。例如，我國在濱海濕地建立了數(shù)十個紅樹林保護區(qū)、數(shù)個海草床保護區(qū)和鹽沼濕地保護區(qū)。雖然這些措施是以保護生物多樣性為目的，但藍碳生態(tài)系統(tǒng)的恢復有助于增匯減排，助力我國實現(xiàn)碳達峰碳中和目標。

藍色碳匯未來可期

1.海洋碳匯的幾種途徑

根據(jù)我國碳中和目標要求，在不減產(chǎn)的情況下實現(xiàn)減排增匯，平均水深4000米、覆蓋地球70%面積的海洋成為探索“負排放”的重點領(lǐng)域。

目前，我們已知的主要海洋碳匯機制包括溶解度泵、碳酸鹽泵(CCP)和生物泵(BCP)。

溶解度泵利用大氣中二氧化碳分壓高于海洋，使得二氧化碳溶于海水中，在高密度海水的重力作用下，將二氧化碳“拖拽”到深海中?？此仆昝溃嵌趸既苡诤Ｋ倪^程中容易造成海洋酸化，破壞海洋環(huán)境和海洋生物多樣性，屬于“殺敵一千自損八百”型。另外，該過程難以調(diào)控，因而不是科學界研發(fā)的對象。

碳酸鹽泵是通過碳酸鹽沉積將二氧化碳儲存于海底，因其化學過程中釋放出等量二氧化碳，所以也稱之為反泵，屬于“好心幫倒忙”型選手。但是，科學家有可能采取措施，調(diào)控邊界條件，使這個“反泵”變?yōu)?ldquo;正泵”。

生物碳泵是通過有機物生產(chǎn)、消費、傳遞等生物學過程，形成顆粒有機碳，在重力作用下由海洋表層向深海乃至海底遷移和埋藏的過程。過程中，從浮游植物光合作用開始，沿食物鏈從初級生產(chǎn)者逐級向高營養(yǎng)級傳遞有機碳，并產(chǎn)生顆粒有機碳沉降，將一部分碳長期封存到海洋中。

科學界對生物泵固碳與儲碳評價極高，認為若無生物泵，大氣中二氧化碳含量將比現(xiàn)在高出200ppmv。

生物泵雖好，但是埋藏碳效率太低。據(jù)估算，通過生物泵遷移和埋藏至海底的二氧化碳量接近海洋初級生產(chǎn)力的1%，絕大多數(shù)顆粒有機碳在沉降中被“撂倒”。如何高效利用，成為科學家為之努力的目標。

2.微型生物碳泵，蠟封的“肉丸子”

經(jīng)過多年的系統(tǒng)研究和科學試驗，我國科學家逐步認識到海洋生態(tài)系統(tǒng)中微型生物對海洋碳庫形成的重要作用。中國科學院院士焦念志提出了一個新的海洋儲碳機制——微型生物碳泵，引領(lǐng)了該領(lǐng)域的國際前沿發(fā)展趨勢。

海洋中95%的有機碳是溶解態(tài)的，這其中的95%又是惰性有機溶解碳，可在海洋中保存5000年左右。

微型生物碳泵是利用海洋中微生物、浮游生物等生理生態(tài)活動吸收活性有機碳，然后將活性有機碳轉(zhuǎn)化為惰性有機碳，儲存在海水中。因惰性有機碳不容易被降解，因而可以積累形成巨大的碳庫。

據(jù)估算，海洋中惰性有機碳的量和大氣碳匯相當。因此，海洋儲碳潛力巨大，對于調(diào)節(jié)氣候變化有重要作用。

理論上說，海洋表層各種浮游生物、微生物吸收大氣中的二氧化碳后成為顆粒有機碳，然后在重力等作用下沉降到海底，達到固碳的目標。但實際情況是，在沉降至幾千米的海底過程中，顆粒有機碳被降解得很厲害，可以說是呈指數(shù)型衰減。其結(jié)果就像是一個大型漏斗，上面看著數(shù)量很多，但是最終到達海底的數(shù)量少得可憐。

這個過程也可以理解為，各種海洋生物、微生物像是一顆顆美味的肉丸子，吸收二氧化碳形成顆粒有機碳后，在沉降海底的漫漫征程中，因其味道鮮美，一路被海洋微生物、細菌“啃食”，到了海底就剩下點肉末了。

這不是我們想要的結(jié)果。但是，如果顆粒有機碳在沉降過程中不斷和惰性有機碳分子碰撞結(jié)合，將有利于保護顆粒有機碳。這就相當于給顆粒有機碳這個美味的肉丸上包裹上了一層蠟，口感不佳，細菌對其失去興趣，因而得以沉至海底，長期保存下來。

這與海底石油形成的原理類似，科學界正在通過試驗驗證其相似性，為海洋碳封存打通“最后一公里”。

10年前，焦念志提出的微生物碳泵概念還鮮為人知，在若干大型生態(tài)系統(tǒng)模擬實驗驗證后，得到國內(nèi)外科學界的認可。隨后，該理論被寫入IPCC報告。美國科學家稱，盡管這個巨大的惰性有機碳庫形成原因仍然是個謎，但是，它對調(diào)節(jié)氣候變化的作用是巨大的。而且，在地球歷史進程中，曾經(jīng)的惰性有機碳庫比現(xiàn)在至少大500倍。

如今，科學家還在開展研究，如何調(diào)控碳酸鹽泵、生物泵和微生物泵三者反應的邊界條件，以求實現(xiàn)三泵協(xié)同增匯。屆時，可能實現(xiàn)歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過的大規(guī)模儲碳現(xiàn)象。

實際上，在地球歷史上確實有多次因微生物的推波助瀾而導致大規(guī)模碳酸鹽沉積的實例，以厭氧、有氧微生物作為反應介質(zhì)，幫助碳沉降。在英國，英吉利海峽比奇角是一片高100多米、長5公里的白色懸崖，丹福白崖(The White Cliffs of Dover)，是由碳酸鹽沉積的景觀，就是在非常小(20微米，即0.02毫米)的微型生物作用下沉積而成。

3.如何統(tǒng)籌陸海，減排增匯?

早在10年前，焦念志還提出減少陸地施肥、增加近海碳匯的方案。

美國科學家對各種環(huán)境、近海湖泊大洋中無機氮與有機碳的關(guān)系進行研究，其結(jié)果表明，如果環(huán)境中有過多營養(yǎng)鹽，則有機碳難以保存。這與實驗室微觀觀測結(jié)果相同。

國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，過去50年，我國化肥使用量增加近30倍，全球化肥使用量增加了30%。過量氮磷等化學肥料在雨水的沖刷下，進入河流最終流向海洋，使得近海富營養(yǎng)化。陸源過量營養(yǎng)輸入+海源激發(fā)效應，使得高生產(chǎn)力的河口成為釋放二氧化碳的源。

入海口營養(yǎng)物質(zhì)豐富，成為各類細菌滋生的溫床，細菌將有機碳分解，釋放二氧化碳，將陸源有機碳激活成為二氧化碳。

焦念志建議，實施微生物驅(qū)動的，無機-有機-生命-非生命綜合儲碳示范工程，實施海陸統(tǒng)籌，減排增匯-量化生態(tài)補償機制，推動國內(nèi)大循環(huán)。

目前，焦念志院士發(fā)起的海洋負排放國際大科學計劃(ONCE)，得到了國際同行的積極響應，已有來自15個國家的科學家簽約加入。焦念志呼吁，中國應全面進行海洋負排放科學規(guī)劃，及時就相關(guān)研究與研發(fā)成果予以發(fā)布，盡快建立相關(guān)的方法與技術(shù)體系，通過ONCE推出中國領(lǐng)銜制訂的海洋碳匯(負排放)有關(guān)標準體系，為構(gòu)建人類命運共同體提供中國方案。