发挥地质优势助力“双碳”目标实现

2024.07.30

　　◎ 杨劲松赵红梅毛欣赵华

　　全球气候变暖形势日益严峻。3月19日，世界气象组织发布的《2023年全球气候状况报告》指出：2023年是有记录以来最热的一年，我国也不例外。2023年，我国平均气温达到了10.7摄氏度，成为我国有监测数据以来最热年份。

　　事实上，全球气候变暖是由于温室效应不断积累，地球系统吸收与发射的能量不平衡，能量不断在地球系统累积，从而导致温度上升。全球气候变暖会引发一系列环境和社会问题，包括洪水、干旱等极端气候灾害频发，海平面上升，生态系统受损，粮食安全受到威胁等。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的工作报告可以看出，气候变化前所未有，人类活动对其影响已毋庸置疑。尤其是工业革命以来，以二氧化碳为首的温室气体被广泛认为是造成全球变暖的罪魁祸首。本文将从固碳增汇等方面，简要介绍地质工作在实现国家双碳战略目标中的作用和意义。

　　账本：碳循环过程

　　在面对一个如何“开源节流”的账目核算问题时，我们首先需要有一个账本，这样才能清楚知道碳来源于哪（碳源），又将去向何方（碳汇）。碳循环就是这样的一个模型化账单，它能清楚地表示碳在环境和生物有机体之间的转换过程。简单而言，大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。

　　在地球系统的碳循环过程中各个存储碳的圈层称为碳库，主要包括岩石圈碳库、大气圈碳库、海洋碳库和陆地生态系统碳库，碳在各大碳库之间以固态、液态和气态三种形式不断循环变化。其中，在岩石圈中主要表现为碳酸盐岩石和化石燃料等，在大气圈中主要以二氧化碳和甲烷等气体形式存在，在海洋中多以碳酸根离子溶于水中，而在陆地生态系统中表现为有机物或无机物的形态分别赋存于生物和土壤中。固碳增汇，就是在科学认识碳循环过程基础上，结合不同的地质环境和生态系统，有针对性地增加二氧化碳的储存能力。

　　全球变暖日益加剧

　　固碳：碳封存方式

　　碳捕获与封存是指将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或埋存，主要包括捕获、运输和封存等三个关键环节。

　　目前，世界上主要的碳封存方式包括海洋封存、化学封存和地质封存三种类别：海洋封存，是指用管道或者船舶运输将二氧化碳储存在深海海水或者深海海床上；化学封存，则是指经过一系列复杂的化学反应将二氧化碳化成相对稳定的无机矿化物，达到永久封存二氧化碳的目的；地质封存，将捕集得到的二氧化碳注入地下空间进行永久性封存，从而减少二氧化碳向大气层的排放。

　　目前，碳封存以地质封存为主。2020年《自然》杂志发表了一篇题为《通过矿物碳化封存二氧化碳》，指出将捕获的碳注入大洋中脊等岩石地层活动区域，激发二氧化碳的矿化作用进而封存，并通过模拟计算了其理论封存量为100万～250万亿吨，这比所有化石燃料燃烧所产生的二氧化碳量还大。尽管这一碳封存设想尚停留在理论阶段，但也揭示了地质封存在未来碳中和过程中的巨大潜力。

　　1960年以来全球二氧化碳浓度稳步增长。（数据来源：https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/）

　　增汇：生态系统碳储能力

　　地球上包括海洋和陆地生态系统，它们具有巨大的碳汇能力，巩固和提升其碳汇功能是实现双碳战略目标的重要途径之一。其中，海洋生态系统被形象地称为蓝色碳汇、蓝碳，而陆地生态系统被称为绿碳。由于不同系统内部碳循环特征存在明显差异，有关不同生态系统的碳汇格局、时间尺度、演化趋势及其与气候系统互馈机理等方面的科学认识尚不清楚，是当前调查和研究的重点之一。

　　以作者参与的“中国典型湖泊湿地碳储与增汇潜力评价”项目为例，虽然湿地面积仅占全球陆地面积的4%～6%，但是碳储量却占陆地生态系统碳储存总量的12%～24%。项目前期工作成果表明仅中国东部平原区湖泊沉积物碳储总量为66.55 百万吨，相当于燃煤97.85 百万吨。这表明湖泊湿地是陆地生态系统中重要的碳库，在区域碳收支计算中不容忽视。后续工作中，我们将在摸清我国不同地区、不同类型的地质碳储基础上，结合地质历史时期碳储的变化历史，查明其规律及影响因素，为未来人为干预情况下不同生态系统增汇固碳提供科学依据。

　　国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》也明确将固碳增汇作为重要支撑行动之一，这对地质调查相关工作提出了更高的要求和期许。首先，在国土空间规划编制和实施方面，我们需要充分考虑不同区域的特征和属性，因地制宜，构建有利于实现“双碳”目标的国土空间开发保护格局。其次，进一步实施生态保护与修复重大工程，增进我国固碳增汇的能力和潜力。同时，持续加强碳封存地质调查工作，建立健全基于碳汇价值的评价和监测体系。最后，要加强相关科普宣传，提高社会大众对生态优先、绿色发展的理解和认同。

　　（作者单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所）