香山科學會議：多途徑人工碳匯協作助力“雙碳”目標實現

我國已提出“雙碳”戰略目標，然而，目前我國每年二氧化碳排放量仍在100億噸以上，大規模深度二氧化碳減排需求迫切。大力推廣人工碳匯技術成為當務之急。

為實現我國二氧化碳大規模深度減排，推動多途徑人工碳匯協同作用的理論和技術體系創新，助力我國“雙碳”戰略目標實現，近日，香山科學會議舉行第Y9次學術討論會，會議主題為“人工碳匯關鍵科學問題研究：機遇與挑戰”。

“要實現減排目標，僅靠一種單一的碳匯肯定難以實現，我們需要多種碳匯共同協作，實現優勢互補，形成減排合力，最終才有望實現我國二氧化碳減排目標。”會議執行主席、中國科學院武漢巖土力學研究所研究員張力為如是說。

形勢嚴峻，人工碳匯是減排重要途徑

“近年來，全球氣候變暖趨勢加劇，極端天氣頻發，例如高溫熱浪、暴雨等。研究發現，熱浪和暴雨的發生與溫室氣體的升高存在顯著的正相關關系。溫室效應與二氧化碳排放緊密相連，溫室效應同時也與全球極端天氣的頻繁出現緊密相連。”張力為說。

2022年舉辦的《聯合國氣候變化框架公約》第二十七次締約方大會通過了“沙姆沙伊赫實施計劃”，重申了《巴黎協定》“將全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在2℃以內”的長期目標。

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次氣候變化評估第三工作組報告，要實現2℃目標，當前全球二氧化碳排放預算僅剩約11500億噸，而2010-2019年間全球二氧化碳排放量約占這一預算的三分之一。

因此，隨著全球氣候變暖趨勢的加劇，碳達峰和碳中和已成為國際社會共同面臨的重要任務。除了利用清潔能源取代化石燃料等方式從源頭端減少溫室氣體排放外，人工碳匯更是全球范圍內實現碳達峰和碳中和目標的重要途徑。

從IPCC在2021年提供的數據顯示，即使在最理想的低二氧化碳排放情境下，陸地和海洋天然碳匯也只能吸收全部人為排放量的70%，而在最極端的高二氧化碳排放情境下，陸地和海洋天然碳匯只能吸收全部人為排放量的38%。

“因此，陸地和海洋的天然碳匯難以抵消大氣中二氧化碳含量的迅速增長。為了實現碳中和，人工碳匯介入以實現超量二氧化碳的消納是必不可少的。”張力為表示，“陸地地質人工碳匯、陸地生態人工碳匯、工業人工碳匯、海洋人工碳匯等領域形成合力，將發揮巨大作用。”

“相比于自然碳匯，人工碳匯具有作用過程迅速、儲存時間較長、安全穩定性較強等諸多優勢。”科技部中國21世紀議程管理中心全球環境處處長張賢說。

地下二氧化碳存儲潛力巨大

此次會議上，與會專家強調了將二氧化碳存儲到地下的發展潛力。

在張力為看來，陸地地質人工碳匯在我國二氧化碳減排技術體系中具有舉足輕重的地位，代表了人工碳匯重要的發展趨勢，因為其封存量巨大。陸地地質人工碳匯主要包括深部咸水層封存、枯竭油氣田封存、不可采煤層封存、地下玄武巖礦化封存等。

據張力為介紹，有研究分析，我國二氧化碳地下存儲總容量可以達到1.5萬億噸，而2020年我國二氧化碳排放量約為103億噸，因此理想狀態下，我國陸地地質儲層可以儲存150年左右的二氧化碳總排放量。

“所以，不用擔心地下空間不夠的問題，我們的地下有足夠多的空間可以儲存這些二氧化碳。實際上如何優化封存過程，節約成本才是核心問題。”張力為指出。

用這種方式消納二氧化碳的有效性有目共睹。目前，全球都在加速部署地下封存類人工碳匯技術示范項目。

張賢提供了一組數據。截至2024年，全球各階段商業二氧化碳捕集利用與封存技術項目共有564個，其中有43個處于運行階段；截至2024年，全球已有27個直接空氣碳捕集工廠在歐洲、北美、日本和中東投入使用；截至2024年，全球每年約有200萬噸二氧化碳從生物質能源碳捕集與封存技術中捕獲，大約100萬噸封存于地下。

關于未來地質人工碳匯的重點發展方向，張力為認為，應在我國儲層廣泛存在低滲透率和強非均質性影響注入性和安全性的條件下，開發適宜于我國二氧化碳儲層條件下的儲層增容、安全保障和高效低成本監測技術。此外，在地下氣體儲能和地下儲氫等新能源調峰技術成為研究熱點的背景下，要推進地質人工碳匯與新能源調峰技術的有機結合。

農業碳匯的貢獻

在地表碳庫中，土壤是最大的陸地碳庫，也是世界上第三大碳庫。學者們普遍認為，土壤碳匯對全球碳循環具有重要意義。

張力為介紹，土壤人工碳匯主要是通過改善土壤管理和增加植被覆蓋等方式，提高土壤對二氧化碳的固定能力。通過合理的土地利用和農業管理措施，如輪作、休耕、秸稈還田等，可以增加土壤有機碳含量，提高土壤肥力，同時減少溫室氣體的排放。而推廣生態農業和有機農業也有助于提升土壤碳匯能力。

我國作為世界上最大的農業生產國，有著豐富的土壤資源，其中黑土是自然條件下最肥沃、最稀缺、產量最高的土壤資源，被認為是“耕地中的大熊貓”。“而東北黑土土壤在碳匯上有著天然的優勢，碳匯密度是全國其他地區土壤平均碳匯密度的兩倍，土壤碳匯總量約為40億噸，占全國土壤碳匯5%。”會議執行主席、東北農業大學教授楊帆說。

近年來，楊帆帶領團隊以黑土地為基礎，研發出人工腐殖質強化黑土區農田土壤高效固碳模式，證明了人工腐殖質優化固碳微生物群落結構和功能是促進土壤有機碳高效固持的關鍵機制。

作為重要的溫室氣體排放源，我國與農業生產活動相關的碳排放量約占總碳排放量的14%。會議執行主席、中國科學院南京土壤研究所研究員夏龍龍指出，其中很大的貢獻來源于糧食生產過程。

國家“雙碳”戰略目標給糧食生產和農田土壤溫室氣體減排帶來很大挑戰。那么，我國糧食生產如何實現碳中和？

圍繞這一關鍵問題，科研人員開展了系統研究并取得重要進展。“我們揭示了我國主糧生產碳排放的時空特征和驅動因素，解析了碳排放的底物調控效應及其與氣候因子的耦合機制，還量化了碳氮優化管理的固氮減排潛力，明確了碳中和的實現路徑。”夏龍龍介紹。

這些研究結果為我國發展綠色低碳農業，實現國家“雙碳”戰略目標，緩解全球氣候變化提供了理論依據和科學支撐。