焦念志：緩解全球氣候變化，“藍(lán)碳”是關(guān)鍵｜院士上封面
封面新聞2024-12-08 12:19
封面新聞記者 邊雪 譚羽清
3次熱帶氣旋、4次熱浪、2次洪水和1次干旱，這是2004年以來全球最嚴(yán)重的10次氣象災(zāi)害，共造成至少57萬人死亡。國際科研機(jī)構(gòu)“世界天氣歸因聯(lián)盟”發(fā)布的一項新研究顯示，這10次氣象災(zāi)害，都與全球變暖存在關(guān)聯(lián)。
30年前，人類活動對全球變暖的影響，首次在聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)表的《第一次評估報告》中得到確認(rèn)，而眼下，全球變暖已成為當(dāng)今世界最緊迫的問題之一。
海洋是地球上最大的活躍碳庫，是氣候變化的“調(diào)節(jié)器”，負(fù)排放潛力巨大。因此，海洋負(fù)排放是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑之一。
“海洋是地球上最大的碳匯，對緩解全球氣候變化發(fā)揮著關(guān)鍵作用。”中國科學(xué)院院士、美國微生物科學(xué)院院士、廈門大學(xué)講席教授和海洋負(fù)排放國際大科學(xué)計劃首席科學(xué)家焦念志在接受封面新聞記者專訪時強(qiáng)調(diào)。
焦念志院士
作為中國乃至世界海洋碳匯發(fā)展推動者，焦念志在國際上首次提出了海洋儲碳新機(jī)制——微型生物碳泵理論框架，開辟了海洋碳匯研究的新領(lǐng)域，被美國《科學(xué)》雜志評論為“海洋巨大碳庫的幕后推手”。
這并不是一個幾句話就能講清楚的領(lǐng)域，新理論的誕生往往充滿未知與挑戰(zhàn)，隨著問題深入，用于解釋的名詞和話語就越復(fù)雜。只有將所有理論與實際融會貫通的人，才能實現(xiàn)化繁為簡。
62歲的焦念志，在這個領(lǐng)域鉆研了30余年。在采訪過程中，聊起晦澀難懂的專業(yè)知識，或是最前沿的AI技術(shù)，焦念志都能邏輯清晰且言簡意賅，直指問題核心并給出通俗易懂的解答。奔走于各國之間，用科學(xué)這一“國際語言”實現(xiàn)平等無障礙交流，是焦念志最大的堅持。
1
重視海洋碳匯可緩解減排壓力
海洋碳匯，也稱“藍(lán)碳”，是利用海洋活動及海洋生物吸收大氣中的二氧化碳，并將其固定、儲存在海洋中的過程、活動和機(jī)制的總稱。海草床、紅樹林、鹽沼是重要的海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)，大型海藻、貝類乃至微型生物也能高效固定并儲存碳。
一直以來，大家公認(rèn)海洋碳匯的潛力開發(fā)是人類應(yīng)對氣候變化和各經(jīng)濟(jì)體實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的必然選擇和有效途徑。
從碳庫體量來看，海洋是世界上最大的碳匯體，海洋碳庫的碳儲量約為39萬億噸，是陸地碳庫的20倍、大氣碳庫的50倍，海洋生態(tài)系統(tǒng)固定了全球55%的碳，每年約有30%由人類活動排放到大氣中的二氧化碳被海洋吸收。從效率來看，單位海域中生物的固碳量是森林的10倍，是草原的290倍。
碳匯與碳庫有什么區(qū)別？“碳庫是一個儲量大小的問題，還有一個儲存時間的問題。如果只能保持很短的時間，它就不能稱得上碳匯。碳匯需要長時間離開大氣，脫離整個循環(huán)，它可以儲存一段時間，這是碳匯和碳庫不一樣的地方。”焦念志向封面新聞記者解釋道。
而全球變暖，讓全人類不得不重視碳匯。“全球變暖的主要原因是人為排放的二氧化碳溫室氣體過多，所以抑制全球變暖需要減排，但是減排其實和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的沖突，我國作為一個發(fā)展中國家，發(fā)展還是第一位的。”焦念志表示，在保持經(jīng)濟(jì)增長的前提下，還有一個出路是開發(fā)新能源。這是抑制全球變暖的根本出路，但是需要更長的時間也需要更大的投入。“在這種情形下，增加碳匯或者做負(fù)排放就是一個兩全之策。一是應(yīng)對氣候變化，二是減小減排壓力，給發(fā)展經(jīng)濟(jì)留下更多空間。”
焦念志院士接受采訪
2
海洋比陸地更“吸碳”
海洋吸收和儲存二氧化碳是調(diào)節(jié)全球氣候變化的一個關(guān)鍵，而海洋中的微型生物在很大程度上決定著海洋在調(diào)節(jié)氣候變化中的作用。海洋碳匯能力的研究，是減少碳排放、共同應(yīng)對全球氣候變化重要的方式。
2010年，焦念志在國際上首先提出海洋碳匯新機(jī)制——“海洋微型生物碳泵”。簡單說，就是通過海洋中個體極小、數(shù)量極大的微型生物來吸收固定大氣中的碳并長期保存。這一創(chuàng)新理論擴(kuò)展了傳統(tǒng)的海洋碳匯機(jī)制理論，開辟了一個全新的學(xué)科領(lǐng)域，相關(guān)論文也發(fā)表在了英國《自然》（Nature）子刊《自然——微生物學(xué)綜述》（Nature Reviews Microbiology）上。
微型生物碳泵是一種全新的海洋儲碳機(jī)制。以前的儲碳機(jī)制依賴于有機(jī)碳垂直轉(zhuǎn)移，從表層海洋傳輸?shù)缴顚雍Ｑ笤俾竦胶５�。而微型生物碳泵在水體里就可以實現(xiàn)儲碳，不需要傳輸，可以在水層的任何一個深度進(jìn)行。
此前，人們熟知的海洋生物泵理論認(rèn)為，有機(jī)碳沉到海底埋起來以后基本上一去不復(fù)返了。比如說埋下去成為石油，如果是人類不開發(fā)的話，它就會在海底儲存不知道多少億年，這樣的儲碳機(jī)制就沒有雙向調(diào)節(jié)作用。
“地球歷史上確實有記錄表明，在海洋碳庫增大的時候，氣候變暖問題有所減緩甚至?xí)䴕夂蜃兝�。除此之外，微型生物碳泵在地球冰期恢�?fù)的時候，可以幫助氣候回暖，所以它有著雙向調(diào)節(jié)的作用。”焦念志向封面新聞記者解釋道。
“事實上，微型生物泵是有實際應(yīng)用的，不僅有，而且非常有效。”焦念志說，比如說利用海水養(yǎng)殖這種環(huán)境來增加碳匯、利用污水處理廠等來實施不排放，就叫作合情合理合法的技術(shù)路線，而且是可以調(diào)節(jié)的。
“相比于近海的富營養(yǎng)海區(qū)，遠(yuǎn)海能夠把惰性的有機(jī)碳更多地儲存下來。”焦念志談到，“所以減少陸地施肥可以使微生物碳泵在近海更加有效地將有機(jī)碳惰性化，然后帶入大洋進(jìn)行長期儲碳，增加碳匯。這種調(diào)節(jié)不僅可行，而且完全正確，它使得‘陸海統(tǒng)籌’這一國家戰(zhàn)略落到了實處。”
海水養(yǎng)殖在進(jìn)行增匯的同時，也讓微型生物碳泵理論落地。“原來海水養(yǎng)殖在碳排放的同時，也會導(dǎo)致海水的富營養(yǎng)化、酸化以及生物多樣性降低等問題。我們基于清潔能源的通過人工上升流技術(shù)，可以把營養(yǎng)鹽在內(nèi)部調(diào)節(jié)余缺。余，就是底層富營養(yǎng)化；缺，就是上層光合端的營養(yǎng)鹽又不夠。”焦念志解釋道，調(diào)節(jié)之后讓表層的浮游植物還有藻類去進(jìn)行大量的固碳。這樣既能夠解決環(huán)境問題，又能實現(xiàn)固碳目的。
3
共筑全球氣候解決方案需建立國際標(biāo)準(zhǔn)
“聯(lián)合國在提倡發(fā)展健康的海洋，比如現(xiàn)在的海洋牧場這種形式。目前已經(jīng)有大量的海洋基礎(chǔ)設(shè)施修建，這些大型設(shè)施用在哪？我們可以把它們用起來做海洋牧場和碳排放，一舉兩得。既應(yīng)對氣候變化，又修復(fù)環(huán)境，保持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。”焦念志解釋道。
“我們現(xiàn)在提出的技術(shù)路線是針對這兩個問題，把污水處理從一個排放大戶變成一個碳匯大戶，實現(xiàn)負(fù)排放。同時讓污水處理從一個投入大戶變成一個盈利大戶，因為產(chǎn)生了碳匯就可以進(jìn)行碳交易。”基于多年的海洋碳匯基礎(chǔ)理論研究成果積累，結(jié)合國內(nèi)外形勢，焦念志告訴封面新聞記者，要建立一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)，在同樣的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行交易，“這里的交易，是在國際碳交易平臺上共同的尺度，建立國際標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)要讓全世界都認(rèn)可，全世界都按照這個標(biāo)準(zhǔn)來實施碳交易，才是公平、公正、公開、有效的。”
氣候變化是全球危機(jī)，不分國家大小，而是涉及地球村的每個人。同時，氣候變化也是個很好的科研領(lǐng)域，是科學(xué)工具可應(yīng)用的地方。
“所以我呼吁，讓科學(xué)再次成為全世界的共同語言或者世界語言，讓大家可以共同交流。”在AI急速發(fā)展的當(dāng)下，焦念志認(rèn)為更要使用好人工智能這一工具，“氣候變化需要數(shù)理化天地生的綜合知識，而AI的最大的特點就是綜合，能利用大數(shù)據(jù)，基于大模型把無數(shù)的人的智慧集中在一起，正好適合應(yīng)對氣候變化這樣的復(fù)雜問題，而關(guān)于應(yīng)對氣候變化的科普，AI也可以發(fā)揮作用。”
