我国已提出“双碳”战略目标，然而，目前我国每年二氧化碳排放量仍在100亿吨以上，大规模深度二氧化碳减排需求迫切。大力推广人工碳汇技术成为当务之急。

为实现我国二氧化碳大规模深度减排，推动多途径人工碳汇协同作用的理论和技术体系创新，助力我国“双碳”战略目标实现，近日，香山科学会议举行第Y9次学术讨论会，会议主题为“人工碳汇关键科学问题研究：机遇与挑战”。

“要实现减排目标，仅靠一种单一的碳汇肯定难以实现，我们需要多种碳汇共同协作，实现优势互补，形成减排合力，最终才有望实现我国二氧化碳减排目标。”会议执行主席、中国科学院武汉岩土力学研究所研究员张力为如是说。

形势严峻，人工碳汇是减排重要途径

“近年来，全球气候变暖趋势加剧，极端天气频发，例如高温热浪、暴雨等。研究发现，热浪和暴雨的发生与温室气体的升高存在显著的正相关关系。温室效应与二氧化碳排放紧密相连，温室效应同时也与全球极端天气的频繁出现紧密相连。”张力为说。

2022年举办的《联合国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会通过了“沙姆沙伊赫实施计划”，重申了《巴黎协定》“将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内”的长期目标。

根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次气候变化评估第三工作组报告，要实现2℃目标，当前全球二氧化碳排放预算仅剩约11500亿吨，而2010-2019年间全球二氧化碳排放量约占这一预算的三分之一。

因此，随着全球气候变暖趋势的加剧，碳达峰和碳中和已成为国际社会共同面临的重要任务。除了利用清洁能源取代化石燃料等方式从源头端减少温室气体排放外，人工碳汇更是全球范围内实现碳达峰和碳中和目标的重要途径。

从IPCC在2021年提供的数据显示，即使在最理想的低二氧化碳排放情境下，陆地和海洋天然碳汇也只能吸收全部人为排放量的70%，而在最极端的高二氧化碳排放情境下，陆地和海洋天然碳汇只能吸收全部人为排放量的38%。

“因此，陆地和海洋的天然碳汇难以抵消大气中二氧化碳含量的迅速增长。为了实现碳中和，人工碳汇介入以实现超量二氧化碳的消纳是必不可少的。”张力为表示，“陆地地质人工碳汇、陆地生态人工碳汇、工业人工碳汇、海洋人工碳汇等领域形成合力，将发挥巨大作用。”

“相比于自然碳汇，人工碳汇具有作用过程迅速、储存时间较长、安全稳定性较强等诸多优势。”科技部中国21世纪议程管理中心全球环境处处长张贤说。

地下二氧化碳存储潜力巨大

此次会议上，与会专家强调了将二氧化碳存储到地下的发展潜力。

在张力为看来，陆地地质人工碳汇在我国二氧化碳减排技术体系中具有举足轻重的地位，代表了人工碳汇重要的发展趋势，因为其封存量巨大。陆地地质人工碳汇主要包括深部咸水层封存、枯竭油气田封存、不可采煤层封存、地下玄武岩矿化封存等。

据张力为介绍，有研究分析，我国二氧化碳地下存储总容量可以达到1.5万亿吨，而2020年我国二氧化碳排放量约为103亿吨，因此理想状态下，我国陆地地质储层可以储存150年左右的二氧化碳总排放量。

“所以，不用担心地下空间不够的问题，我们的地下有足够多的空间可以储存这些二氧化碳。实际上如何优化封存过程，节约成本才是核心问题。”张力为指出。

用这种方式消纳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类人工碳汇技术示范项目。

张贤提供了一组数据。截至2024年，全球各阶段商业二氧化碳捕集利用与封存技术项目共有564个，其中有43个处于运行阶段；截至2024年，全球已有27个直接空气碳捕集工厂在欧洲、北美、日本和中东投入使用；截至2024年，全球每年约有200万吨二氧化碳从生物质能源碳捕集与封存技术中捕获，大约100万吨封存于地下。

关于未来地质人工碳汇的重点发展方向，张力为认为，应在我国储层广泛存在低渗透率和强非均质性影响注入性和安全性的条件下，开发适宜于我国二氧化碳储层条件下的储层增容、安全保障和高效低成本监测技术。此外，在地下气体储能和地下储氢等新能源调峰技术成为研究热点的背景下，要推进地质人工碳汇与新能源调峰技术的有机结合。

农业碳汇的贡献

在地表碳库中，土壤是最大的陆地碳库，也是世界上第三大碳库。学者们普遍认为，土壤碳汇对全球碳循环具有重要意义。

张力为介绍，土壤人工碳汇主要是通过改善土壤管理和增加植被覆盖等方式，提高土壤对二氧化碳的固定能力。通过合理的土地利用和农业管理措施，如轮作、休耕、秸秆还田等，可以增加土壤有机碳含量，提高土壤肥力，同时减少温室气体的排放。而推广生态农业和有机农业也有助于提升土壤碳汇能力。

我国作为世界上最大的农业生产国，有着丰富的土壤资源，其中黑土是自然条件下最肥沃、最稀缺、产量最高的土壤资源，被认为是“耕地中的大熊猫”。“而东北黑土土壤在碳汇上有着天然的优势，碳汇密度是全国其他地区土壤平均碳汇密度的两倍，土壤碳汇总量约为40亿吨，占全国土壤碳汇5%。”会议执行主席、东北农业大学教授杨帆说。

近年来，杨帆带领团队以黑土地为基础，研发出人工腐殖质强化黑土区农田土壤高效固碳模式，证明了人工腐殖质优化固碳微生物群落结构和功能是促进土壤有机碳高效固持的关键机制。

作为重要的温室气体排放源，我国与农业生产活动相关的碳排放量约占总碳排放量的14%。会议执行主席、中国科学院南京土壤研究所研究员夏龙龙指出，其中很大的贡献来源于粮食生产过程。

国家“双碳”战略目标给粮食生产和农田土壤温室气体减排带来很大挑战。那么，我国粮食生产如何实现碳中和？

围绕这一关键问题，科研人员开展了系统研究并取得重要进展。“我们揭示了我国主粮生产碳排放的时空特征和驱动因素，解析了碳排放的底物调控效应及其与气候因子的耦合机制，还量化了碳氮优化管理的固氮减排潜力，明确了碳中和的实现路径。”夏龙龙介绍。

这些研究结果为我国发展绿色低碳农业，实现国家“双碳”战略目标，缓解全球气候变化提供了理论依据和科学支撑。

作者：张晴丹 来源：中国科学报 发布时间：2024/6/4 15:35:35