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评价减排温室气体，应该避免盲人摸象
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文/水博
哥本哈根会议之后，减排温室气体成为全世界最热门的话题。各行业的专家学者也都积极地致力于关于温室气体方面的科学研究，先后发布了各种各样的研究成果。最近有幸参加了一个水库温室气体研究方面的专业研讨，亲耳聆听众多大牌专家的研究成果介绍，深感受益匪浅。然而，由于各方面的专家学者，尽管学术水平很高，但毕竟不是专业的科普工作者。他们强调自己研究项目的重要性和介绍自己的研究成果的方式，难免会对公众产生一种盲人摸象的效果。
对于减排温室气体来说，最重要的概念莫过于“碳源”和“碳汇”了。“碳源”就是向空气中释放二氧化碳的意思，而“碳汇”就是指从空气中吸收二氧化碳的过程。最典型的“碳源”和“碳汇”的代表，就是人和植物。一般来说，人的呼吸都是吸进氧气，呼出二氧化碳，是典型的“碳源”。植物的光合作用正好相反，它吸收二氧化碳并且放出氧气，是典型的“碳汇”。
但是，自然界中的很多物质（物体），常常并不像人和植物那样明显的具有源和汇的区别。很多物体在某些条件下是释放二氧化碳的“碳源”，在另外一些情况下就可能吸收二氧化碳的“碳汇”。很多有关温室气体排放的专项的研究工作，就是要具体的搞清楚某种物质（物体）到底是“碳源”还是“碳汇”，这种物体的“碳源”和“碳汇”的作用到底有多大？
例如，我所参加的水库温室气体的研讨会，就是有关专家要通过大量的调查观测和理论研究，搞清楚水库湿地到底是“碳源”还是“碳汇”，以及其“碳源”和“碳汇”的作用到底有多大？
不过，由于湿地的“碳源”和“碳汇”作用并非是一成不变的。所以，各方研究的结果很难达到统一。具体来说，对于原来碳含量较低的土地来说，湿地形成后就会呈现出明显的“碳汇”的作用。比如，国务院办公厅网站上发布（作者：李旸博士）的一篇《我国低碳经济发展路径选择和政策建议》文章，就把湿地作为减排温室气体的重要碳汇。
文章介绍说“湿地固碳。湿地(Wetlands)是一种比较活跃的生态系统类型，它与陆地、大气圈、水圈作用的绝大部分生物地球化学通量有关。由于水分过于饱和的厌氧的生态特性，湿地积累了大量的无机碳和有机碳。湿地中的微生物活动相对较弱，植物残体分解释放二氧化碳的过程十分缓慢，因此形成了富含有机质的湿地土壤和泥炭层，起到固定碳作用。湿地是全球最大的碳库，储存在泥炭中的碳占地球陆地碳总储量的15%。据穆尔等估算，全球沼泽湿地一年约有3.7亿吨碳积累。我国泥炭地储存着15.03亿吨有机碳，其吸碳能力远远超过森林。我国青藏高原高寒湿地、东北湿地以及分布在几大流域的湿地是巨大的碳库，纳入陆地生态系统碳管理框架具有重要战略意义。湿地同时也是温室气体的重要释放源。如果湿地遭到破坏，湿地的固碳功能将减弱，同时湿地中的碳就会氧化分解，湿地就会由"碳汇"变成"碳源"，加剧全球变暖的进程。当前我国符合《京都议定书》的生态系统碳汇占工业二氧化碳总排放量的4%～6%，到2020年这个碳汇可提高2～4倍，占工业二氧化碳总排放量的7%～8%。因此，增强湿地碳吸收与碳管理可在一定程度上减轻我国所面临的温室气体减排压力，为加快我国的工业化进程争取空间和时间。”
然而这种意见并不能够得到科学界的广泛认同。目前很多学者都认为湿地是和水稻、养牛等产业一样的甲烷释放的大户。由于甲烷的温升作用是二氧化碳的20多倍，所以，湿地和水稻种植以及养牛产业一样，是造成地球温室升高的主要原因之一。这些意见在平时并不会引起人们的特别关注，但是，一旦涉及到有关的敏感问题，这些科学探索的意见就可能成为新闻炒作的热点。
我国的三峡工程是当前世界都很关注的一个热门话题，最近《地球物理研究杂志》上发表了一篇重庆大学的论文，说三峡水库消落带所产生的沼泽地可能成为甲烷气体的一个排放源。论文作者观察到，生长在可溶解有机碳含量高的土壤里的植物甲烷排放量也大。从三峡水库到澎溪河的沼泽地每平方米每小时通常能排放6.7毫克甲烷。这个数值甚至比热带的水库的甲烷排放量更高。这一论文立刻成为热衷于寻找三峡副作用的西方媒体的目标，美国著名的《自然》杂志，用新闻报道的方式对这一问题进行了一番炒作。由此推论蓄水后的三峡水库的消落带，将成为一个重要的温室气体释放源。
我们并不怀疑观测到三峡水库消落带内质物排放甲烷气体的真实性。然而，这种三峡工程有可能成为温室气体排放源的“科学推论”的最大问题，就在于没有搞清楚三峡水库所释放的温室气体的来源到底在哪里？
在水库蓄水的初期，被淹没的植物以及土地中含有大量的有机碳。在缺氧的条件下这些植物腐败发酵后就会形成甲烷气体。在水库蓄水后的几年时间内，这些淹没水库中的植物和土地中的有机碳都会经历一个由强到弱最后逐渐消失的过程。
对于温带、寒带的水库由于植物以及土壤中有机碳的含量都不会太高，总的碳含量不大。因此，水库温室气体排放的总量不会太大，释放有机碳的时间一般也都不会超过十年。特别是我国的大型水库，蓄水前都有严格的清库要求，水库温室气体的排放只是土地性质改变后，残留在土壤中的有机碳的调整释放过程。
水库消落带是水库在夏季水位降低后，露出水面的水库库岸部分。消落带内生长的植物本身并不会产生甲烷气体。重庆大学学者所观察到的甲烷，其实是水库底层土壤中有机碳，通过某种植物的根管向上释放的结果。是三峡水库蓄水初期的一种特殊反应。
对于一座水库而言，残留在库底土壤中的有机碳，无论是通过消落带释放还是通过水库中的水体释放，其所能释放的碳总量都是一定的。所以，不管学者是否发现了水库消落带释放甲烷气体的现象，也并不可能改变该水库的残留有机碳的总量。因为，只要没有新的碳源输入，水库的碳排放总量就不可能增加。
至于甲烷气体的温室气体作用，将是二氧化碳的20多倍的说法，也是具有一定的误导作用。因为，甲烷的平均寿命只有8年，而二氧化碳气体的平均寿命高达几百年。所以，实际释放甲烷的温室气体作用，绝不应该简单的当做二氧化碳的20多倍。就好像水蒸气也是一种造成地球温升的重要的温室气体，但是，由于其寿命一般只有几天的时间，所以几乎没有人会把水蒸气的温升作用，太当回事。其实，甲烷的温升作用的特点，恰恰是介于水蒸气和二氧化碳之间。在短期内甲烷气体具有较强的温升作用，但是，由于其发挥作用的寿命较短，从长远来看，它的温升作用很可能还不如二氧化碳更大。目前社会上很多关于水稻、养牛是造成地球温度上升的主要元凶的种种说法，都是这样一种错误观念的结果。
由此来看，笼统地说三峡水库将成为温室气体的排放源的说法是不科学、不准确的。三峡水库淹没的土地中，确有一大部分是原来的稻田，沼泽地。其土壤中富含的有机碳，一直是甲烷气体的排放源。三峡水库把这些土地淹没后，这种甲烷排放虽然变成了三峡水库的排放，但是，这决不是三峡水库的本身的排放，而是原来土壤中所吸收的碳元素的排放。三峡水库建成之后，因为我们不再可能在库底种植水稻一类的植物，所以土地中的有机碳的含量只会不断的减少，而不大可能会增加。
总的来说，水库湿地和天然湿地的作用一样，它即有可能是“碳源”也有可能是“碳汇”。仅仅通过某一段时间、某一些地区的调查和研究，就片面强调它的某一方面作用，都极有可能是盲人摸象的片面结果。
除了水库湿地，目前世界上很多关于温室气体排放的研究都存在盲人摸象的问题。因为世界上所有的物质几乎都是处在碳循环的过程中。所谓的“碳源”和“碳汇”都是相对而言的。即使是我们公认的森林，其实也仅仅是在其生长期表现出“碳汇”的作用，然而一旦森林进入成熟期，就会处于“碳源”和“碳汇”平衡的状态。根据科学观测的结果，现在世界上的一些热带雨林，就处于一种“碳源”和“碳汇”总体平衡的状态。
不但如此，森林一旦遭遇荒火或者被开发利用，就立刻变成了“碳源”。从这个意义上看，即使是种植树木扩大森林面积的固碳，也都是创造一种暂时的相对“碳汇”。还不足以抵消燃烧化石能源所带来的“碳源”的威胁。
世界上真正可靠的“碳源”和“碳汇”只有化石能源。在人类出现以前的远古时代，由于没有火的使用，所有动植物死亡之后的躯体最终都被埋藏于地下，形成了现在大量沉积在地壳中的煤炭和石油（形成了碳汇）。经过数亿年的演变，地下沉积的碳元素（煤炭和石油）越来越多，而直接参与日常大气循环的碳元素变得越来越少。随着地球空气中的二氧化碳浓度逐渐减少，最后也就形成了近代适应我们人类生存的气候水平。
在人类的工业化之前，人们还没有能力大规模的开采煤炭、石油。因此，人类活动对地球碳循环的影响是极其有限的。但是，当我们学会了开采利用煤炭、石油这些矿物化石能源之后，现代社会对能源的巨大需求，导致大量的化石能源被燃烧。燃烧不断产生出二氧化碳和其它温室气体，使得原来沉积在地下的碳元素，大量的被释放到空气中去（形成碳源）。按照目前世界能源的开采、消耗速度，几乎没有一种矿物化石能源储量还能够让人类再使用200年。也就是说，在最近这几百年的时间内，我们几乎要开采出了数亿年来积累在地下的全部化石能源，释放出了埋藏于地下的绝大部分的碳元素。这必然会导致地球大气中的二氧化碳等温室气体含量急剧升高，带来强烈的温室效应，可能会产生温度增高、冰山融化、海水上涨、淹没大陆、气候环境变化异常等一系列可怕的后果。
前年，美国《科学》杂志刊发的一篇研究报告也指出：如果人类将地球上所有的矿物资源耗尽，大气中二氧化碳的含量将增加到3亿年前古生代晚期时2000ppm的水平。这说明科学研究也证实；快速的、过量的释放了埋藏于地下的化石能源，就是地球温室气体排放问题的本质所在。这也是唯一一种能够让整个地球在较短的时间内，迅速恢复到几亿年前的大气成分、气候水平，可能导致大量的土地将淹没在海水下面的，非正常的碳循环方式。
为此，我们必须改变现在快速地把几亿年以前就已经不参与碳循环的地下碳源（矿物能源）不断释放出来的趋势。目前，解决这种非正常的温室气体过量排放的办法，只有减少矿物能源的燃烧，除此之外，似乎还没找到有什么更好的解决途径。目前。科学界正在努力探讨的碳捕捉、碳封存技术，似乎是说可以解决真正的“碳汇”问题。但是，由于碳捕捉、碳封存都需要耗费能量，我们利用能源所获得的能量与为了消除获得能量过程中所产生的二氧化碳所消耗的能量相比，是不是值得，倒是一个有待研究的问题。
从任何能量形式的转换都必然会有效率损失的规律来看，如果把地下碳源（化石能源）开采出来，应用之后又通过碳捕捉、碳封存之后埋藏到地下的过程，恐怕只能会消耗能量，而不大可能让我们从中获得能量。因此，除了减少化石能源的燃烧和应用之外，人类恐怕很难找到减少温室气体排放的好办法。
目前，任何的所谓的关于温室气体排放问题的重大发现，都极有可能是盲人摸象的片面研究结果。特别是在关于甲烷排放的评价上：一方面，忽略时间尺度的夸大甲烷的温室气体作用是不科学的。另一方面，对于甲烷排放量与地球温度的同步增长的现象，我们也不能简单的下结论。众所周知，有机碳在汽化的过程中，到底是释放出二氧化碳，还是甲烷气体，主要取决转化时的环境条件。地球二氧化碳浓度增加导致的氧气的浓度下降和环境温度的升高，恰恰会使一些本应转化为二氧化碳的有机碳，不得不转化为甲烷气体。因此，到底是甲烷的排放造成了地球的温升，还是全球温室气体的过度排放和温升造成了甲烷排放的增加，还是有待于进一步探讨。
因此，发现水稻田、水库和沼泽湿地甚至热带雨林会排放甲烷气体，就指责它们是温室气体的重大排放源是极不公正的。因为，它们之所以可能会排放甲烷，恰恰是由于它们正在发挥着是巨大的固碳（碳汇）作用。不能否认，它们首先是减排温室气体的大功臣。
环境问题思辨
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