如何陆海统筹，减排增汇？

海洋储存了地球上大约93%的二氧化碳。

而且每年都有30%以上被去除。

排放到大气中的二氧化碳

01海洋碳汇的几种方式

按照中国碳中和目标的要求，不减产也能实现减排和增加外汇。平均水深4000米、覆盖地球70%的海洋成为探索“负排放”的重点区域。

目前，已知的主要海洋固碳机制包括溶解度泵、碳酸盐泵(CCP)和生物泵(BCP)。

溶解度泵是利用大气中二氧化碳的分压高于海洋中的分压，使二氧化碳溶解在海水中，在高密度海水的重力作用下被“拖”入深海。看似完美，但在二氧化碳溶解于海水的过程中，容易造成海洋酸化，破坏海洋环境和海洋生物多样性，属于“杀敌一千自损八百”的类型。另外，过程很难控制，所以不是科研开发的对象。

碳酸盐泵通过碳酸盐沉积将二氧化碳储存在海底。由于其化学过程，释放出等量的二氧化碳，所以也叫反抽，属于“好心”玩家。但科学家有可能采取措施调节边界条件，把这种“反向泵”变成“正向泵”。

生物碳泵是通过有机物生产、消耗、传输等生物过程形成颗粒状有机碳，并在重力作用下从海洋表面向深海甚至海底迁移和掩埋的过程。在这个过程中，从浮游植物的光合作用开始，有机碳沿着食物链逐渐从初级生产者转移到高营养级，并沉积颗粒有机碳，一部分碳被长期封存在海洋中。

科学界对生物泵的碳隔离和储存给予了高度评价，认为如果没有生物泵，大气中的二氧化碳含量将比现在高200ppmv。

生物泵虽然好，但是埋碳效率太低。据估计，生物泵向海底输送和掩埋的二氧化碳量接近海洋初级生产力的65，438+0%，大部分颗粒有机碳被“倾倒”在沉降物中。如何高效地利用它成为科学家们追求的目标。

02微型生物碳泵，蜡封“肉丸”

经过多年的系统研究和科学实验，中国科学家逐渐认识到海洋生态系统中的微生物在海洋碳库形成中的重要作用。中国科学院院士焦念志提出了一种新的海洋储碳机制——微型生物炭泵，引领了该领域的国际前沿发展趋势。

海洋中95%的有机碳是溶解的，其中95%是惰性有机溶解碳，可以在海洋中保存5000年左右。

微型生物碳泵通过海洋中的微生物和浮游生物等生理生态活动吸收活性有机碳，然后将活性有机碳转化为惰性有机碳并储存在海水中。由于惰性有机碳不易被降解，所以可以积累形成一个巨大的碳库。

据估计，海洋中惰性有机碳的量相当于大气碳汇的量。因此，海洋碳储量潜力巨大，在调节气候变化中发挥着重要作用。

理论上，海洋表面的各种浮游生物和微生物吸收大气中的二氧化碳，成为颗粒状有机碳，然后在重力作用下沉入海底，达到固碳的目的。但实际情况是，在沉降到几千米海底的过程中，颗粒有机碳降解得非常厉害，可以说是指数衰减。结果就像一个大漏斗，看起来很多，但最终到达海底的数量少得可怜。

这个过程也可以理解为各种海洋生物和微生物就像美味的肉丸。吸收二氧化碳形成颗粒状有机碳后，由于味道鲜美，被海洋微生物和细菌一路“吃”到海底。

这不是我们想要的结果。但是，如果颗粒有机碳在沉降过程中与惰性有机碳分子碰撞，将有利于保护颗粒有机碳。这相当于在颗粒状有机碳的美味肉丸上包裹了一层蜡，味道变坏，细菌对其失去了兴趣，因此可以沉入海底，长期保存。

这类似于海底石油形成的原理，科学界正在通过实验验证其相似性，为海洋碳储存打通“最后一公里”。

10年前，焦念志提出的微生物碳泵概念鲜为人知，经过多次大规模的生态系统模拟实验验证，才得到国内外科学界的认可。随后，该理论被写入IPCC报告。美国科学家表示，尽管这个巨大的惰性有机碳库的形成仍然是一个谜，但它在调节气候变化方面的作用是巨大的。而且，在地球历史上，惰性有机碳库曾经至少比现在大500倍。

如今，科学家们仍在研究如何调节碳酸盐泵、生物泵和微生物泵之间反应的边界条件，以实现三泵的协同作用。届时，有可能实现历史上出现过的大规模储碳现象。

事实上，在地球历史上，确实有很多微生物导致大规模碳酸盐沉积的例子。厌氧和好氧微生物被用作反应介质来帮助碳沉积。在英国，英吉利海峡的比奇角(Beachy Point)是一个白色的悬崖，高度超过100米，长度为5公里。多佛的白崖是碳酸盐沉积景观，由非常小的(20微米，即0.02毫米)微生物沉积而成。

如何陆海统筹，减排增汇？

早在10年前，焦念之也提出了减少土地施肥，增加近海碳汇的计划。

美国科学家研究了各种环境和近海湖泊海洋中无机氮和有机碳的关系。结果表明，如果环境中的营养物质太多，就很难保存有机碳。这和实验室里的显微镜观察是一样的。

国家统计局数据显示，过去50年，中国化肥使用量增长了近30倍，全球化肥使用量增长了30%。过量的氮、磷等化肥进入河流，最终在雨水的冲刷下流向海洋，使近岸海域富营养化。陆源的过量营养输入和海源的激发作用，使生产力高的河口成为释放二氧化碳的源头。

河口营养丰富，成了各种细菌的滋生地。细菌分解有机碳，释放二氧化碳，将陆地有机碳活化成二氧化碳。

焦念志建议，实施微生物驱动、无机-有机-生物-非生物综合储碳示范工程，实施陆海统筹、减排增汇-量化生态补偿机制，促进国内循环。

目前，由焦念志院士发起的海洋负排放国际科学计划(ONCE)得到了国际同行的积极响应，已有15个国家的科学家报名加入。焦念志呼吁中国全面开展海洋负排放科学规划，及时发布相关研发成果，尽快建立相关方法和技术体系，并通过ONCE推出中国主导的海洋碳汇(负排放)相关标准体系，为构建人类命运同体提供中国方案。