焦念志：緩解全球氣候變化，“藍碳”是關鍵｜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年以來全球最嚴重的10次氣象災害，共造成至少57萬人死亡。國際科研機構“世界天氣歸因聯盟”發布的一項新研究顯示，這10次氣象災害，都與全球變暖存在關聯。
30年前，人類活動對全球變暖的影響，首次在聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發表的《第一次評估報告》中得到確認，而眼下，全球變暖已成為當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“調節器”，負排放潛力巨大。因此，海洋負排放是實現“雙碳”目標的重要路徑之一。
“海洋是地球上最大的碳匯，對緩解全球氣候變化發揮著關鍵作用。”中國科學院院士、美國微生物科學院院士、廈門大學講席教授和海洋負排放國際大科學計劃首席科學家焦念志在接受封面新聞記者專訪時強調。
焦念志院士
作為中國乃至世界海洋碳匯發展推動者，焦念志在國際上首次提出了海洋儲碳新機制——微型生物碳泵理論框架，開辟了海洋碳匯研究的新領域，被美國《科學》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域，新理論的誕生往往充滿未知與挑戰，隨著問題深入，用于解釋的名詞和話語就越復雜。只有將所有理論與實際融會貫通的人，才能實現化繁為簡。
62歲的焦念志，在這個領域鉆研了30余年。在采訪過程中，聊起晦澀難懂的專業知識，或是最前沿的AI技術，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，用科學這一“國際語言”實現平等無障礙交流，是焦念志最大的堅持。
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重視海洋碳匯可緩解減排壓力
海洋碳匯，也稱“藍碳”，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、活動和機制的總稱。海草床、紅樹林、鹽沼是重要的海岸帶藍碳生態系統，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，大家公認海洋碳匯的潛力開發是人類應對氣候變化和各經濟體實現碳達峰、碳中和目標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，海洋生態系統固定了全球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，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，但是減排其實和經濟發展有一定的沖突，我國作為一個發展中國家，發展還是第一位的。”焦念志表示，在保持經濟增長的前提下，還有一個出路是開發新能源。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，增加碳匯或者做負排放就是一個兩全之策。一是應對氣候變化，二是減小減排壓力，給發展經濟留下更多空間。”
焦念志院士接受采訪
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海洋比陸地更“吸碳”
海洋吸收和儲存二氧化碳是調節全球氣候變化的一個關鍵，而海洋中的微型生物在很大程度上決定著海洋在調節氣候變化中的作用。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制——“海洋微型生物碳泵”。簡單說，就是通過海洋中個體極小、數量極大的微型生物來吸收固定大氣中的碳并長期保存。這一創新理論擴展了傳統的海洋碳匯機制理論，開辟了一個全新的學科領域，相關論文也發表在了英國《自然》（Nature）子刊《自然——微生物學綜述》（Nature Reviews Microbiology）上。
微型生物碳泵是一種全新的海洋儲碳機制。以前的儲碳機制依賴于有機碳垂直轉移，從表層海洋傳輸到深層海洋再埋到海底。而微型生物碳泵在水體里就可以實現儲碳，不需要傳輸，可以在水層的任何一個深度進行。
此前，人們熟知的海洋生物泵理論認為，有機碳沉到海底埋起來以后基本上一去不復返了。比如說埋下去成為石油，如果是人類不開發的話，它就會在海底儲存不知道多少億年，這樣的儲碳機制就沒有雙向調節作用。
“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會氣候變冷。除此之外，微型生物碳泵在地球冰期恢復的時候，可以幫助氣候回暖，所以它有著雙向調節的作用。”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用的，不僅有，而且非常有效。”焦念志說，比如說利用海水養殖這種環境來增加碳匯、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路線，而且是可以調節的。
“相比于近海的富營養海區，遠海能夠把惰性的有機碳更多地儲存下來。”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碳惰性化，然后帶入大洋進行長期儲碳，增加碳匯。這種調節不僅可行，而且完全正確，它使得‘陸海統籌’這一國家戰略落到了實處。”
海水養殖在進行增匯的同時，也讓微型生物碳泵理論落地。“原來海水養殖在碳排放的同時，也會導致海水的富營養化、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，可以把營養鹽在內部調節余缺。余，就是底層富營養化；缺，就是上層光合端的營養鹽又不夠。”焦念志解釋道，調節之后讓表層的浮游植物還有藻類去進行大量的固碳。這樣既能夠解決環境問題，又能實現固碳目的。
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共筑全球氣候解決方案需建立國際標準
“聯合國在提倡發展健康的海洋，比如現在的海洋牧場這種形式。目前已經有大量的海洋基礎設施修建，這些大型設施用在哪？我們可以把它們用起來做海洋牧場和碳排放，一舉兩得。既應對氣候變化，又修復環境，保持生態可持續發展。”焦念志解釋道。
“我們現在提出的技術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，實現負排放。同時讓污水處理從一個投入大戶變成一個盈利大戶，因為產生了碳匯就可以進行碳交易。”基于多年的海洋碳匯基礎理論研究成果積累，結合國內外形勢，焦念志告訴封面新聞記者，要建立一系列的國際標準，在同樣的標準下進行交易，“這里的交易，是在國際碳交易平臺上共同的尺度，建立國際標準，這個標準要讓全世界都認可，全世界都按照這個標準來實施碳交易，才是公平、公正、公開、有效的。”
氣候變化是全球危機，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域，是科學工具可應用的地方。
“所以我呼吁，讓科學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急速發展的當下，焦念志認為更要使用好人工智能這一工具，“氣候變化需要數理化天地生的綜合知識，而AI的最大的特點就是綜合，能利用大數據，基于大模型把無數的人的智慧集中在一起，正好適合應對氣候變化這樣的復雜問題，而關于應對氣候變化的科普，AI也可以發揮作用。”
