减少碳排放，到底行不行？

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　　“节能减排”一直是我们耳熟能详的环保口号，在气候变化危机下，它比以前更迫切了。如何践行减排呢？种树够吗，有多大用？清洁能源完全取代石油煤炭，阻力在哪里？理想能源存在吗？

　　在4月22日的科普中国-未来耀科学“世界地球日”特别直播中，北京林业大学的刘晓东教授，和中科院物理所清洁能源实验室的牛耀申博士，对此进行了全面解读。

　　种树能遏制气候变化吗？

　　我们常听一个词，叫“碳足迹”。刘晓东介绍，“碳足迹”就是人类日常生活中随处可见的碳排放。例如，城市中的汽车尾气含有大量的二氧化碳，就属于“碳足迹”。

　　还有一些我们不常提到的，牛耀申介绍，畜牧业中牛羊等食草动物，也是碳排放的重要来源。动物吃了大量的纤维素后，会打嗝或放屁，从而造成大量温室气体（甲烷）的排放。

　　而种植绿色植物，通过大自然来解决大自然的问题，是一个重要的固碳方法。

　　刘晓东介绍，植物固碳，主要是绿色植物利用光能和二氧化碳形成碳水化合物，释放氧气的这样一个过程，而这个过程也维系了整个地球生命系统的运转。在没有受到例如病虫害等自然灾害的侵扰下，植物固碳可以实现对碳的长期固定。因此，植树造林是一个非常好的固碳手段。

　　中国在发展过程中一直在身体力行、植树造林。例如在“十三五”期间，参与植树造林达到26亿人次，植树116亿株。根据文献，每3年林木增长1立方米的蓄积，就可以固定1.83吨的二氧化碳，由此估算可知，这些人工林的固碳量十分庞大。

　　再如2012年北京百万亩平原地区造林的计划被提出后，仅仅到了2015年，北京的林地面积就已增加115万亩。同时过去十年间，中国新增的森林面积达到7000万公顷，位居世界第一。而中国也已成为世界上人工林面积最大的国家。因此，中国通过人工造林为全球的固碳事业作出了很大贡献。

　　除了陆上绿植，海洋生物也对固碳起到了重要作用。这些生物包括藻类，一些化能合成细菌。它们也可以进行光合作用，释放氧气。但是相比于森林，海洋中的浮游生物虽然固定了很多的碳，但是其中的大部分碳又会很快归还到大气中。

　　同时，如果藻类繁殖过快，还会造成水中氧气含量的下降，导致赤潮等危害生态系统的问题。因此，这样来看，通过海洋的沉积性循环的方法来固碳的话，尽管也能起到一些重要作用，但是其固碳能力依然无法与森林相匹敌。

　　海洋藻类也能固碳，但不如森林长效。|图虫创意

　　雨林也可能增加碳排放？

　　虽然森林固碳作用明显，不过，在某些时候也可能产生反作用。比如亚马逊雨林作为天然氧吧、地球之肺，其分布范围共跨越9个国家，占世界森林总面积的将近五分之一。但在一些情况下，雨林也会反过来助长气候变暖。这是怎么回事呢？

　　刘晓东介绍，热带雨林每年的降雨量一般都在1000毫米以上，这种雨林被认为很少会着火。但其实雨林也分雨季和干季，干旱的条件就容易引发雨林大火。森林火灾常常被比喻为光合作用的逆反应，这是因为森林火灾燃烧植物固定的碳水化合物，消耗氧气并产生大量二氧化碳。如果森林不复存在了，它所固定的二氧化碳也就被重新释放了，这就会引起例如二氧化碳倍增这样的问题。

　　同时因为雨林所处国家的森林开发政策，雨林的林地被允许采伐后种植农作物，甚至饲养牲畜，饲养的牲畜会加大温室气体例如甲烷的排放。再者刀耕火种的过程中存在人为的燃烧，会导致大量二氧化碳产生。

　　还有研究提到，雨季时亚马孙流域的水位上升，洪水随之淹没大量林地，造成土壤中各种甲烷菌活性增强 ，也会导致大量的甲烷气体产生。还有人工修筑水坝、开发航运，造成湿地面积增加，也会导致类似后果。种种这些或自然、或人为因素，均会导致局部雨林从“氧吧”变为“碳吧”。

　　因此，严格管控森林火灾，不去过度开发雨林资源，就是守护“地球之肺”的最好方式。

　　各种因素导致的雨林破坏，都可能反过来助长气候变暖。|维基百科

　　使用清洁能源，行不行？

　　自然固碳虽然长效，但速度有限，跟目前的碳排放速度相比几乎差了一个数量级，因此，使用清洁能源从源头上减少碳排放，是目前的主要方向。

　　清洁能源是什么？牛耀申介绍，我们常说的清洁能源指的就是绿色能源，它主要包括核能以及可再生能源。核能使用过程中虽然会产生放射性物质，但不造成碳排放，所以它被归为清洁能源。可再生能源，包括风能、水能、太阳能、潮汐能、地热能等等，都被划为清洁能源一类。这些能源的使用都不会造成碳排放。

　　而人类在利用这些清洁能源时，可以将其以一定的方式储存起来，以备之后的使用。最常见的就是电能 。

　　以核能为例，它的储存方式就是烧水，将能量转移到水中，然后用蒸汽驱推动汽轮发电。这与燃煤烧水发电的火电原理如出一辙，但是相比较之下，核能发电的过程中不会产生碳排。再以太阳能为例，太阳能板会基于供电效应，将太阳能转化成电能（当然我们日常接触更多的是太阳能热水器，它可以直接把太阳存储为热能）。还有风能，直接让风驱动风扇发电。其他比如潮汐能和地热能，也都大同小异。

　　不过，不产生碳排是一回事，各种清洁能源都会存在另外一些问题。例如核能的放射性，可能会对人类的生命安全造成极大威胁。再如氢能，作为一种十分干净的清洁能源，在其燃烧后只会产生水，但因为氢气储存时，需要把气体压缩固定再去使用（做成氢燃料电池），因此难度较大，成本也较高，同时还伴随着一些潜在的危险，因此现在并没有过多发展。

　　各种清洁能源，都有各自的难题。|图虫创意

　　所以说，还是要不断加大清洁能源研发投入、降低使用成本、提升储能技术，才能为未来清洁能源的使用铺就更广阔的道路。

　　而要说理想能源，从现在来看，单说看好某一个能源，都有点不太现实。目前还没有一种能源可以称得上是理想能源。可能，最好的情况就是多种清洁能源都参与，一起发挥作用。

　　因为像水能、风能、太阳能这些自然能源，也都有各自局限性。比如，水能，建水电站，它有地理依赖性；太阳能，白天有太阳，阴天没太阳。这个又涉及到储能的问题，这可以说是目前新能源的最大窘境。

　　所以理想情况，应该是让各种能源优势互补，有效方法就是能源联网。电力系统有一个“智能电网”的概念，就是将电网智能联网，哪里需要用电，就通过电网把电送到哪里，从而也就消除了清洁能源使用的地域限制；再加上储能技术，谷电峰用，就是将用电低谷时发的电，放到用电高峰的时候用，就可以缓解供电紧张。

　　个人如何践行减排呢？

　　目前我国的能源转型一直在稳步进行中。一个数据是，去年（2020年）我们的全年火电装机总量下降到了50%以下。国家电网公司做了一个分析，到2050年清洁能源的比重将达到80%，它将帮我们减少数百亿吨的碳排。这是一个很乐观的情况。

　　能源转型主要靠政策、技术推动，那我们个人应该如何践行减排呢？

　　牛耀申介绍，我们可以从身边的事情开始。有一些事实可能我们很少注意。比如，时尚行业会产生很多的碳排放。例如，牛仔裤的生产就需要反复的染洗，这一工艺过程会产生大量碳排。

　　再如刘晓东介绍，节约粮食、尤其是高碳食物也会减少碳排放，——当然，这里的高碳食物指的是牛肉、牛奶这种“生产过程中会产生较高碳排”的动物性食物，相对而言，素食就是一种低碳食物 。还有日常通勤乘坐公共交通或者步行，减少开车，减少乘坐飞机，也可以达到这一目的。另外，日常生活中也要节约用电。

　　现在“碳中和”已经上升到一种长期国策。只要每个人身体力行一点点，碳排放就可以得到可观的减少。

　　结语

　　2021年4月22日是第52个世界地球日，虽然人类仍然面临重重环境挑战，但庆幸的是各界也在积极解决问题。联合国于2016年正式通过了《巴黎协定》，世界各国结成统一战线，对共同关心的环境问题发出声音。爱护绿地，倡导低碳生活，理解并支持清洁能源发展，我们从现在就开始进行。

　　整理 | 李 瑞

　　责编 | 高佩雯

　　来源 | 未来耀科学“世界地球日”特别直播