全面贯彻执行习近平总书记生态文明建设的

重要战略思想

Energy of China - - 卷首语 -

雷学军 1,2

(1. 中南林业科技大学碳循环研究中心,湖南 长沙 410004;

2. 湖南省精细化工研究所,湖南 长沙 410004)

摘要:为了全面贯彻执行习近平总书记生态文明建设的重要战略思想,作者对生态文明建

设的理论和实践进行了认真地研究与探索。作者发现并界定了具有高效捕碳能力和较强吸污作用的“速生碳汇草”;首次提出了碳循环系列理论;主张综合开发利用大气碳资源,制造碳产品,形成碳产业,发展“新气候经济”;创建“零碳”发展模式,驾驭高碳,将一切物质合理的循环利用,调节资源消耗与资源补偿的平衡,实现生态效益、环境效益、社会效益与经济效益的共赢;对减缓全球气候变暖,修复生态系统,促进生态文明建设,实现人类可持续生存与发展具有重大的意义。

关键词:生态文明建设;碳循环理论;新气候经济;零碳发展模式;可持续生存与发展

中图分类号:F205 文献标识码:A 文章编号:1003-2355-(2017)07-0004-08 Doi: 10.3969/j.issn.1003-2355.2017.07.001

Abstract: To comprehensively implement the strategic policy of Chairman Xi jinping on ecological civilization construction, the theories and practice are analyzed in this paper. Fast-growing grass, which is found under this context and defined in this paper, is strong in carbon-sequestration capability and in pollution uptake. What’s more, a series of carbon-recycled theories are first introduced in this paper so as to comprehensively exploit atmospheric carbon resources by encouraging carbon industry to make carbon product, thereby developing a new climate economy. The high percentage of atmospheric carbon will be processed in this “zero-carbon” development mode that is advocated to make the most of resources in an efficient manner. It will bridge the gap of resource consumption and resource compensation, realizing a win-win result for ecological benefits and environmental benefits, social benefits and economical benefits. This development mode will play a major role in mitigating global warming, recovering ecosystem, promoting ecological civilization and human sustainable development.

Key words: Ecological Civilization Construction; Carbon Recycle Theory; New Climate Economy; Zero-Carbon Mode; Sustainable Development

建设生态文明是关系人民福祉、关乎民族未来的大计,是实现中华民族伟大复兴的中国梦的重要内容。习近平总书记指出:“我们既要绿水青山,也要金山银山。宁要绿水青山,不要金山银山,而且绿水青山就是金山银山。”近期,中共中央政治局就推动形成绿色发展方式和生活方式

进行第四十一次集体学习。习近平总书记在主持学习时强调,推动形成绿色发展方式和生活方式是贯彻新发展理念的必然要求,必须把生态文明建设摆在全局工作的突出地位,坚持节约资源和保护环境的基本国策,坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针,形成节约资源和保护环境

的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式,努力实现经济社会发展和生态环境保护协同共进,为人民群众创造良好的生产生活环境。

工业文明为人类创造了丰富多彩的社会财富和幸福生活,人类对美好生活的渴望和追求又推动着工业文明的飞跃发展。正当人们尽情地享受快乐生活和憧憬美好未来的时候,危机悄然走近了我们的身边:资源耗竭、环境污染、气候变暖、冰川融化、海面上升、海啸风暴、陆地缩小、沙漠扩张、土地干旱、粮食减产、森林火灾、灰霾肆虐、净水奇缺、污水横流、垃圾成山、疾病频发、物种消失等等[1]。

IPCC 预估,“到 21 世纪末,全球平均气温可能比工业化前升高 4 ℃,灾难将至 ”[2]。《巴黎协定》指出:“各方将加强对气候变化威胁的全球应对,本世纪下半叶实现温室气体净零排放”。中国提出到 2030 年左右 CO2排放达到峰值并且将努力早日达峰的目标 [3]。党的十八届五中全会提出: “绿色发展,实施近零碳排放区示范工程 ”。2015年 11 月 30 日,习近平主席亲自参加了第 21 届联合国气候变化大会,促成了《巴黎协定》的形成和签订,为减缓全球气候变暖做出了重大的贡献。

党的“十八大”以来,在习近平总书记生态文明建设重要战略思想指引下,中国政府谋划推进了一系列开创性、长远性的工作,生态文明建设步伐明显加快,生态环境保护从认识到实践发生历史性、全局性变化,绿色发展初见成效,生态环境质量在逐步好转。

为了全面贯彻执行习近平总书记生态文明建设的重要战略思想,作者对生态文明建设的理论和实践进行了认真地研究和探索。

1 生态文明建设的理论

生态文明是对传统工业文明进行理性反思的产物,是人类社会继原始文明、农业文明、工业文明之后的新型文明形态,是全人类共同生存利益的体现。生态文明建设理论是研究生态的形成、发展、繁茂、衰退、消亡的原因及其修复规律的科学。

1.1 生态文明建设定义根据生态形成和发展的规律,运用科学技术方法,获得繁茂的生态系统,将一切物质合理的循环利用,调节资源消耗与资源补偿平衡,实现人与自然的和谐共存。

1.2 生态文明建设原理保护自然生态系统,发展生态生产力,协调与持续发展、全面繁荣良性互动。通过控制人类活动 对生态环境的负面影响和作用,消除污染,修复生态系统;扩大植物的种植面积和空间,提高光合作用效率,增加地球生物质总量和生物的种群数量;将片面追求经济产出、生产效率为目标的工业文明发展方式转变为生态效益、环境效益、社会效益与经济效益共赢的生态文明发展形态。

1.3 生态文明建设目标解决生态破坏与环境污染、自然灾害频发及资源消耗与资源补偿失衡等问题;降低 CO2 和污染物排放总量,调节大气温室效应,减缓全球气候变暖,维护地球上水、气、冰共存的气候平衡状态;提高植被覆盖率,丰富生物多样性,稳定生态系统,控制全球环境恶化,防止生态系统崩溃、瓦解,恢复天蓝、地绿、水清的自然环境,实现人类的可持续生存与发展。

1.4 生态文明建设方法生态文明建设的方法包括:绿色发展、循环发展和“零碳 ”发展。

生态文明建设的核心是绿色发展,绿色发展的关键是提高植物光合作用效率,增加地球生物质总量。一方面不断扩大生态面积和生态空间,重视石漠化、荒漠化、沙漠化、海岸侵蚀、水土流失区域的生态建设,科学地协调发展农、林、牧、副、渔。另一方面不断增加地球生物质总量和生物的种群数量,种植速生草本植物、灌木和乔木,形成多盖度的复合生态系统,从生物链的源头为生物多样性创造条件,增强生态生产力;采用生物工程技术,使植物无的变有、小的变大、矮的变高、短的变长、细的变粗、疏的变密、轻的变重、少的变多,最大限度地获得生物质累积量 [4],达到人类资源消耗与资源补偿平衡。

循环发展的关键是研究掌握碳循环规律。采用生物育种技术,改良遗传特性,选育优良高产的生物品种,在单位时间内反复收获,实现生物飞跃大增产,将大气圈中的 CO2转入生物圈中,发展育种、种植经济,增加生物固碳量;种草、造灌、植树,形成多盖度的复合生态系统,发展生态固碳经济,扩大植物蓄碳量;改良耕作方式,生产、使用生物有机肥,增加土壤中生物质总量及动物、微生物的种群数量,发展土壤固碳经济,提高土壤储碳量;运用生物技术,加工生物碳产品,制备生物制品,发展生物产品固碳经济,拓展生物封碳量;繁育丰产的水生生物,发展渔业固碳经济,加大水圈转碳量;扩大畜牧业规模,促进植物碳转化为动物碳,发展畜牧业固碳经济,扩充动物传碳量;收集

生物质直接填埋,把生物碳输入岩石圈,发展碳封存经济,限制大气总碳量;用清洁能源替代化石燃料,发展新能源经济,控制大气增碳量;采取节能减排措施,提高能效,发展碳减排经济,减少人为排碳量;综合开发利用大气碳资源,建立人工碳库,发展碳循环经济。将光合作用吸收大气中CO2形成的生物质分配到新气候经济的产业链中,通过固碳、蓄碳、储碳、封碳、转碳、传碳、限碳、控碳、减碳、用碳等方法,实现全球净零碳排放,解决资源与相关环境问题。

“零碳”发展是以节能减排为基础,以发展“新气候经济”为主导,以“生物碳封存”为措施,以创建“零碳区域”模式为方向,以实现全球温室气体净零排放为目标。加强生态文明制度建设,把资源消耗、环境损害、生态效益纳入经济社会发展评价体系,建立体现生态文明要求的管理制度、考核办法和奖惩机制。建立国土空间开发保护管理制度,严格管理生态用地、农业耕地、建设用地和水资源。深化资源性产品价格和税费改革,设立碳税,建立反映市场供求和资源稀缺程度、体现生态价值与代际补偿的资源有偿使用、生态碳汇补偿及实体碳交易等制度。

1.5 生态文明建设流程生态文明建设的步骤包括:树立生态文明意识、加强制度建设、保护生态环境、优化国土空间、促进资源节约、应用先进技术等,具体操作流程,见图 1。

2 生态文明建设实践

生态文明建设实践是根据生态文明建设的理论,为实现其目标进行的一系列实践活动。

2.1 发现“速生碳汇草 ”作者从刈割韭菜得到启示,发现并界定了一类生长发育迅速,可以反复萌发,捕碳效率高,一年能刈割多次的速生草本植物,将其命名为“速生碳汇草 ”,目前共选育了 76 个陆生和水生品种,适应种植范围广。实验证明,选育的“速生碳汇草”叶片总面积 50 年累积值是同等面积乔木50年累积值的 260~370 倍,叶绿体总数量 50 年累积值是同等面积乔木 50 年累积值的 250~350 倍 [4]。

“速生碳汇草”及生物碳产品经南方林业生态应用技术国家工程实验室和湖南农业大学教育部重点实验室检测,平均碳含量为 49.2% ;经中南大学能源环境检测与评估中心检测,每千克热值为 3000~4500kcal ;经湖南工业大学检测证明, 经过紫外光加速老化实验,储藏50 年无明显变化;经中国质量认证中心核算,每亩年净碳汇量为 14t ;50 年的“碳汇增量”是同等面积森林“碳汇增量”的 650 倍;是一类快速捕碳固碳,调节

[5]大气温室效应的先锋植物 。

“速生碳汇草”的界定、选育与种植,为实现生物质大增产和形成丰富多彩的生态系统创造了条件,一方面加速了大气圈中的“动碳”转变为“静碳”(光合作用生产 1t 生物质需吸收大气中 1.47t CO2),同时向大气中释放了大量的 O2(光合作用生产 1t生物质可向大气中释放 1.07t O2 ),为臭氧层输送“氧源”,屏障紫外线辐射,把太阳射向地球表面的光线更多地向太空反射,降低大气温室效应;另一方面使光能更多地转变为化学能被吸收储存,增加了地球能源物质的储存量,提高了地球生物圈光合作用产物的总量,在为人类创造社会财富的同时,调节和稳定地球气候系统。

从物种进化与演替的过程来看,裸子植物的出现早于被子植物。裸子植物都是木本植物,草

本植物大多数为被子植物。被子植物是植物界中等级最高、数量最多的植物,如菊科、十字花科等都是草本植物。白垩纪早期陆地上的裸子植物和蕨类植物仍占统治地位,松柏、苏铁、银杏、真蕨及有节类组成主要植物群,直到晚白垩纪才出现灌木和草本植物,渐新世以后草本植物逐渐增多。草本植物是由木本植物进化而来,木本植物较原始,草本植物进化程度高,更加适应环境。没有草就不能驯化庄稼形成农业,没有草场就没有畜牧业,就不会进入农耕、畜牧时代,人类现在可能仍然在森林里采集或狩猎。

“速生碳汇草”生长发育迅速,可反复萌发和刈割,在单位时间、单位面积内能多次收获生物质,生物质累积量大,能快速捕碳固碳,调节大气温室效应;而木本植物生长缓慢,不可反复萌发和刈割,在单位时间、单位面积内不能多次收获生物质,生物质累积量小。“速生碳汇草”与乔木的固碳效率差异,其本质是C4 植物与 C3 植物的光合效率差异。草本植物系 C4 植物,光合作用启动快,效率高 [6]。木本植物系 C3 植物,光合作用启动慢,效率低 [7]。C4 途径的光合效率比 C3 途径高的原因是 PEP(磷酸烯醇式丙酮酸 )与 CO2的结合能力远远大于 RuBP(1,5- 二磷酸核酮糖 ),这是 C4植物固碳效率高于 C3 植物的关键。C4途径主要存在于草本植物中 [8],至今木本植物中还未发现 C4 途径 [9]。

草不异树,树不异草。草木同源,本质无异,越千万载远古而来。草与木本植物都是由糖类、淀粉、蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素等成分组成,均可用作食品、饲料、肥料、纸制品、燃料、化工原料、香料、香精、建筑材料(如柱、方、条、边、板、轻质墙体、保温、隔音材料、沥青纤维路面等)、家具、农具、用具、工业品等;还可深度开发出多种精细化学品(如糖基化学品、淀粉基化学品、纤维素 / 半纤维素基化学品、木质素基化学品、油脂基化学品等)、甲壳素衍生物、生物塑料及生物燃料等 [10]。

“速生碳汇草”可转化大气中的 CO2 ,吸附、降解、转化土壤和水体中的重金属离子(铅、镉、砷、汞等)、农药、石油等多种污染物质,修复生态系统,可促进生物链循环,创造和增加生物种群数量。

2.2 提出碳循环理论作者根据生态文明建设的需要,提出了解决 当前资源与环境问题的重要理论,为建设生态文明,实施可持续发展战略,建设资源节约型、环境友好型社会提供科学依据。

2.2.1 大气温室效应的“动碳”与“静碳”理论“动碳 ”(碳源)是指地球大气圈中能自由运动,产生大气温室效应的含碳物质及 CO2 当量物质;“静碳 ”(碳汇 )是指大气圈、生物圈、水圈、岩石圈中不产生大气温室效应的含碳物质及CO2当量的前体物质。在一定条件下,“动碳”和“静碳”可以相互转化。“动碳”转化成“静碳”时,大气温室效应减弱;“静碳”转化成“动碳 ”时,大气温室效应增强。

根据“动碳”的不同来源,可分为“自然动碳”和“人为动碳”。自然界释放的“动碳”称“自然动碳”;人类生产、生活活动中释放的“动碳 ”称“人为动碳 ”。

根据“动碳”存在的时间长短,可分为“暂时动碳 ”、“长期动碳 ”和“永久动碳 ”。在 10 年内转化为“静碳 ”的物质称“暂时动碳 ”;在 10~100年内转化为“静碳”的物质称“长期动碳”;在100 年以上转化为“静碳 ”的物质称“永久动碳 ”。

根据“静碳”的不同来源,可分为“自然静碳”和“人为静碳”。自然界存在的“静碳”称“自然静碳”;人类生产、生活活动中形成的“静碳 ”称“人为静碳 ”。

根据“静碳”存在的时间长短,可分为“暂时静碳 ”、“长期静碳 ”和“永久静碳 ”。在 10 年内转化为“动碳 ”的物质称“暂时静碳 ”;在 10~100年内转化为“动碳”的物质称“长期静碳”;在100 年以上转化为“动碳 ”的物质称“永久静碳 ”。

2.2.2 光合作用的“降温效应”与“储能效应 ”理论

“降温效应”是指生物圈通过光合作用吸收CO2 ,减少大气圈中的 CO2总量,增加下垫面对太阳辐射的反射,降低大气温室效应的现象;“储能效应”是指地球生物圈吸收太阳能,转变成化学能的形式储存在生物质中的现象。增加地球生物圈光合作用的面积、空间和生成物的总量,可使“降温效应 ”和“储能效应 ”增强;减少地球生物圈光合作用的面积、空间和生成物的总量,可使“降温效应 ”和“储能效应 ”减弱。

2.2.3 生物氧化的“增温效应”与“释能效应 ”理论

“增温效应 ”是指地球生物质通过氧化作用释

放 CO2,增加大气圈中的 CO2总量,减少下垫面对太阳辐射的反射,增强大气温室效应的现象; “释能效应”是指地球生物质氧化释放热能减少能源物质储存量的现象。增加地球生物质氧化的总量,可使“增温效应 ”和“释能效应 ”增强;减少地球生物质氧化的总量,可使“增温效应”和“释能效应 ”减弱。

2.2.4 光合作用与生物氧化的平衡理论光合作用与生物氧化的平衡理论是指光合作用吸收大气圈中的 CO2总量减去生物氧化排放到大气圈中的 CO2 总量等于零(“零碳 ”)。光合作用产物的量大于生物氧化的量时,地球储存的生物质总量增加,大气温室效应减弱,温度下降,灰霾消除;生物氧化的量大于光合作用产物的量时,地球储存的生物质总量减少,大气温室效应增强,温度上升。

2.2.5 草本静碳的“主币 ”与“辅币 ”理论“主币”是指面值为一元及一元以上的币, “辅币 ”是指面值为一元以下的币,100 个一分的币加起来等于一元。同样,多个单位量的“暂时静碳”量相加,可以等于一个单位量的“长期静碳”量,只要确定计量方法,就可以与国际上通用的碳交易体系进行对接。

2.3 创立新气候经济

新气候经济 学( The New Climate Economy Theory, NCET),是研究全球气候变化引起的科技创新、社会经济发展理念和方式变革的科学;是综合开发利用大气碳资源,制造碳产品,形成碳产业,创造碳经济的方法学;是研究生态效益、环境效益、社会效益和经济效益共赢的学说 [11]。

新气候经济包括育种、种植经济,生态固碳经济,土壤固碳经济,生物产品固碳经济,渔业固碳经济,畜牧业固碳经济,碳封存经济,新能源经济,碳减排经济,碳循环经济等一切以实现全球净零碳排放为目标的经济活动范畴 [12]。

新气候经济是以光合作用为动力,以碳循环为载体,以生物质丰产为基础,以速生、耐干旱、耐贫瘠、耐高温、耐严寒的生物为主体,以增加碳汇为手段,以实现生态文明建设为目标的经济产业链。

2.3.1 功能食品

2015 年我国食品行业收入达到 104118.4 亿元,利润总额为 6807.4 亿元。用“速生碳汇草”做食品原料,可制备植物蛋白粉、植物饮料、植物口香 糖、食用香精、壳聚糖、膳食纤维食品等,每年可新增社会产值约1万亿元,利税约 1100 亿元。

2.3.2 动物饲料

2015 年全国商品饲料总产量 20009 万 t,同比增长 1.4% ,其中,配合饲料产量为 17396.2 万 t,同比增长 2.7% ;浓缩饲料产量为 1960.5 万 t,同比下降 8.9% ;添加剂预混合饲料产量为652.5 万 t,同比增长 1.9% ;商品饲料工业总产值 7126 亿元,同比增长 2.7%[13]。

随着我国人口的不断增加,耕地的减少,在今后较长的时期内不可能拿出更多的粮食做精饲料发展养殖业。大力开发绿色植物饲料资源、多汁饲料资源和微生物饲料资源,可有效地缓解“人畜争粮 ”。“速生碳汇草 ”作为一种良好的绿色植物饲料资源,种植适应性强,不与人争粮,不与粮争地,单位面积产量高,用做动物饲料,每年可新增社会产值约 3500 亿元,利税约 442 亿元。2.3.3 有机肥料

2014 年我国化肥行业产量约 6933.7 万 t ,行业进口约 862.6 万 t,出口约 2903.2 万 t,国内消费量约 4893.1 万 t,销售收入约 8198 亿元,国内销售市场规模约 7856 亿元 [14]。

近年来,我国生物有机肥的发展进入了快速增长阶段,但由于生物质原料不足,造成实际生产能力不足整个化肥行业产能的 1/20[15]。“速生碳汇草”生物量巨大,用于生产有机肥料,不仅符合发展有机肥的大趋势,而且养分丰富,适合微生物发酵,若我国的化肥全部用生物肥料替代,用“速生碳汇草”作基质,每年可新增社会产值约4100 亿元,利税约 615 亿元。

2.3.4 生物能源生物质能是太阳能以化学能的形式贮存在生物质中的能量,是含碳基、有形态、易获得、便运输、可计量、好贮存、成本低的太阳能,作为唯一含碳基的可再生能源,理化性质稳定,是化石能源的优良替代品。植物及其碳产品替代化石能源,将其制备成固体、液体和气体形态的燃料产品,制成固体燃料,如木炭或成型颗粒替代煤,燃烧发电、供热、取暖;制成液体燃料,如生物柴油、生物原油、植物油、CH3OH、CH3OCH3 及C2H5OH 等替代石油,供内燃机、锅炉使用;制成气体燃料,如 CO、H2、CH4 和沼气等替代天然气,供锅炉、内燃机使用。

我国煤炭、石油和天然气若全部用“速生碳汇

草”和农林剩余物等生物质替代,每年可新增社会产值约 4万亿元,利税约 0.48 万亿元,同时,发展新气候经济使用生物质生产碳产品,其碳封存量不需要计算过程排碳。

2.3.5 碳素材料活性炭是一种疏水性吸附剂,通常以植物为原料,在密闭容器中经高温 850~900 ℃活化、厌氧燃烧制得。可用于化工行业的无碱脱臭、水质净化、催化剂、载体、气体净化、溶剂回收;食品行业中饮料、油脂、酒类、味精母液的精制、脱色、提纯、除臭;环保行业的污水处理、废气、有害气体的吸附和净化等。活性炭可经纯化制备单质碳。碳的单质形式有金刚石(钻石)、石墨、足球烯、蓝丝黛尔石、石墨烯、碳纳米材料等。

我国石墨及碳素制品产量快速上升,2011年,石墨及碳素制品产量为 2556.17 万 t ,同比增长21.98% ;实现工业总产值 1675.64 亿元,同比增长 40.58% ;实现利税总额 109.59 亿元,同比增长50.87%。2015 年碳纤维新材料行业总产值达2 万亿元 [16]。用“速生碳汇草 ”生产碳素材料,每年可新增社会产值约1万亿元,利税约 1944 亿元。

2.3.6 化工原料全球正面临环境污染、能源匮乏、粮食不足的三大危机,孕育着一场用生物质代替化石资源的大变革。生物质生产化学原料、化学品、能源产品等,是一种正在崛起的新兴工业模式。生物质精细化工产品已有 1000 多种,如甘油、乙二醇、丙酸等 [17]。

美国提出到 2020 年将有 50% 的有机化学品和材料用生物质做原料 [18]。2015 年我国化工行业实现主营收入 8.84 万亿元,同比增长 1.9% ;利润总额 4603.4 亿元 [19]。“速生碳汇草 ”可应用化学工程技术平台开发制造多种化工原料和下游精细化工产品 [1],每年可新增社会产值约 9 万亿元,利税约 1.08 万亿元。

2.3.7 造纸材料

2015 年 1~9 月,我国造纸工业累计完成主营业务收入 10087.22 亿元,同比增长 3.45%,利税总额 762.31 亿元,同比增长 6.96%[20]。

我国造纸材料短缺,草类纤维原料在纸业中将逐步地发挥出重要作用。2004年国家关闭了数千家小造纸厂,仍然生产了1180 万 t 非木材浆 [21]。可以预见,中国的非木材纤维浆的产量将迅速增长。发展草类纤维造纸,每年可新增社会产值约 1.3 万亿元,利税约 980 亿元。

2.3.8 工艺制品工艺制品是指为适应生活需要和审美要求,就地取材,以手工生产为主的一种工艺美术品,品种繁多,如竹编、草编、蜡染、手工木雕、剪纸、民间玩具等。2015 年我国民间工艺制品行业产值约 5560 亿元 [22]。“速生碳汇草”用于制作民间工艺制品,每年可新增社会产值约600 亿元,利税约 104 亿元。

2.3.9 建筑材料发展草纤维建筑材料是节约木材资源的重要途径,有利于缓解木材供需矛盾,减少对天然林采伐的依赖,保护森林,改善生态环境 [23]。

我国草纤维建筑材料发展迅速,现有企业万余家,从业人员 300 多万,年产量超过 25 亿 m3,产值近万亿元 [24]。“速生碳汇草 ”生产型材(柱、方、条、边、板)、轻质墙体、保温、隔音材料、沥青纤维路面等绿色建材,性能优良。每年可新增社会产值约 5000 亿元,利税约 870 亿元。

2.4 创建“零碳 ”新模式从高碳到低碳,从低碳到“零碳”,是人类发展理念和方式的不断飞跃,“零碳”模式是可持续发展的高级方式和终极目标。运用系统工程技术,规划、普查、核算、核查、统筹总排碳量与总减碳量,采用节能减排、绿色能源替代、碳产品封存、生态碳汇补偿及实体碳交易等方法,使一个行政区划(或一个单位)边界范围内的总排碳量与总减碳量处于动态平衡时,称为“零碳区域”(包括“零碳区域 ”、“负碳区域 ”、“生态零碳区域 ”和“生态负碳区域”)发展模式。创建方法是采取整体规划、全面统筹、分步实施策略,分阶段实现规划目标:一是实现单位 GDP 碳排放量的“零增长”或“负增长”;二是实现年度碳排放总量的“零增长 ”或“负增长 ”;三是实现 CO2“零排放”或“负增长”。通过创建“零碳工厂”、“零碳机关”、“零碳学校”、“零碳社区”、“零碳村庄”、“零碳乡镇”、“零碳县(区)”,形成“零碳 ”、“负碳 ”发展模式,然后复制和推广,逐步实现“零碳国家 ”、“零碳世界 ”发展模式 [25]。

目前,中国长沙县、桃源县、娄底市以作者发明的“速生碳汇草捕碳固碳技术”和“实现‘零碳’区域发展模式的方法”为支撑,创建全国首个“零碳县”、“负碳县”、“零碳市”。《泰晤士报》、《亚太日报》、《海峡时报》、《文汇报》、

《人民日报 》、《光明日报 》、《经济日报 》、《科技日报》、《半月谈》和《瞭望东方》等纷纷报道,引起了社会各界的高度关注和重视。

IPCC 指出:化石燃料燃烧和土地利用变化是人类活动造成的主要 CO2 排放源,CO2排放总量的 30% 被海洋生态系统吸收,25% 被陆地生态系统吸收,45% 滞留在大气圈中 [26]。据此,如果人类通过减排、替代、转化、抵消和封存每年碳排放总量的 50% 左右,可实现大气 CO2 零增长,适度增加碳封存量,可实现大气 CO2 负增长。

2.4.1 全球实现碳峰值和零碳

全球实现碳排放量零增长(峰值 ),每年需封存生物碳产品约 2.74 亿t,可吸收大气中约 4 亿 t CO2 ,总成本约 2 万亿元;当大气 CO2 浓度稳定后,综合利用生物碳产品,可新增社会产值约64万亿元,利税约 14.3 万亿元。

全球实现零碳排放(零增长),每年需封存生物碳产品约 111 亿 t ,可吸收大气中约 162 亿 t CO2 ,总成本约 81 万亿元;当大气 CO2 浓度稳定后,综合利用生物碳产品,可新增社会产值约2590 万亿元,利税约 393.6 万亿元。

2.4.2 中国实现碳峰值和零碳

中国实现碳排放量零增长(峰值 ),每年需封存生物碳产品约 0.685 亿t,可吸收大气中约 1 亿 t CO2 ,总成本约 5000 亿元;当大气 CO2 浓度稳定后,综合利用生物碳产品,可新增社会产值约16 万亿元,利税约 2.8 万亿元。

中国实现零碳排放(零增长),每年需封存生物碳产品约 24.66 亿 t ,可吸收大气中约36 亿 t CO2,总成本约 18 万亿元;当大气 CO2 浓度稳定后,综合利用生物碳产品,可新增社会产值约 576万亿元,利税约 99.9 万亿元。

将大气圈中的“动碳”转移到地球的其他圈层形成“静碳”封存,可降低大气温室效应,具体方法包括“应用封碳 ”、“使用封碳 ”、“成型封碳 ”和“填埋封碳 ”。

“应用封碳”是指大气圈中 CO2 及其当量为275~350ppm 时,用生物质生产食品、饲料、有机肥料、纸制品、燃料、化工产品等,可提高碳循环的经济总量;同时,增加了“暂时静碳”量,能延长碳循环过程和调节单位时间内的大气 CO2 浓度,是一种抑制大气圈中 CO2 浓度升高的方法。

“使用封碳”是指大气圈中 CO2 及其当量为350~400ppm 时,用大量的生物质生产建筑材料、 家具、农具、用具、工业品等,可提高碳循环的经济总量;同时,增加了“暂时静碳”量或“长期静碳”量,能延长碳循环过程和调节单位时间内的大气 CO2浓度,是一种控制大气圈中 CO2 浓度升高的方法。

“成型封碳”是指大气圈中 CO2 及其当量为400~450ppm 时,在使用生物质能源替代化石燃料的前提下,将生物质加工成一定形状和密度的碳产品进行封存,增加了“暂时静碳”量或“长期静碳”量。当大气 CO2浓度稳定后,对储碳产品再进行深度加工和综合利用(如生产食品、饲料、有机肥料、纸制品、燃料、化工产品、建筑材料、家具、农具、用具、工业品等),充分释放其价值,是一种限制大气圈中 CO2 浓度升高的方法。

“填埋封碳”是指大气圈中 CO2 及其当量达到了 450ppm 以上,由升温引起的自然灾害十分严重时,在使用生物质能源替代化石燃料的前提下,将生物质进行填埋,增加“长期静碳”量或“永久静碳”量。当大气 CO2浓度稳定后,将其用作生物质肥料、燃料,或将生物质长期填埋封存,任其在地层下转化成烃类化合物(煤炭、石油和天然气等),是一种遏制大气圈中 CO2浓度升高的方法。

地球每年通过光合作用可产生约 2200 亿 t 生物质 [27]。当前,每年仅需收集填埋(或替代化石燃料抵消碳排放量)约 221 亿 t 生物质(占总量的10.05% ),即可吸收大气中约 360 亿 t CO2,实现全球净零碳排放。

3 讨论

生态文明建设的理念是将片面追求经济产出和生产效率为目标的工业文明方式转变为经济与环境、人与自然和谐共存的生态文明发展形态;由过度追求物质享受的欲望最大化转变为更加注重精神文明和文化文明及适度消费的理念,不再一味地追求 GDP 增长的数量、个人财富的积累和物质享受,而是要全面权衡协调经济发展、社会进步和环境保护,注重经济效益、社会效益的质量;经济发展过程不再盲目地向自然界索取资源、排放污染物,而是要减少生产性排碳,控制生活性排碳,限制浪费性排碳,解决同根同源的灰霾与全球气候变暖的化石燃料污染问题。世界上没有无用的物质,只有放错位置的资源。高水平的生活质量需要大家共同拥有和共同体验,这将促进社会公共财富的积累和共享,促进世界各国和社会各阶层的合作共赢。

创新碳税制度,是以环境保护为目的,针对CO2排放所征收的税。通过对化石燃料及产品,按碳含量的比例征税来实现减少化石燃料消耗和CO2排放。没有消费就没有生产,没有生产就没有排放,每一个使用产品的人都应该成为缴纳碳税的主体;建立与实体碳交易相符合的碳税制度,用碳税支撑生物碳封存和发展新气候经济,创建“零碳”发展模式,用积极的态度和行动应对全球气候变暖。

建议创立《国际生物碳封存与碳排放权交易新公约》,制定《生物碳封存的技术标准 》,用生物碳产品参与碳交易,根据生物碳封存量收取碳排放权交易费,改虚拟的碳排放权“配额指标”交易为实物碳交易;生物碳产品理化性质稳定,填补了国际碳交易产品不能准确计量的空白,必将成为全球碳交易市场的主流,是驾驭高碳的有力措施;既能解决我国节能减排的难题,又可解除西方国家要求减排的巨大压力,使我国获得“治碳”的主动权、话语权与经济权,成为经济发展和应对全球气候变化的先锋。

研究掌握碳循环规律,对碳释放、碳转化、碳传递、碳封存、碳应用等碳循环过程实施技术控制、统筹和顶层设计,使人类能充分合理地利用没有国界、没有纷争的大气碳资源,获得可持续发展的大量物质财富,解决生态、环境、资源、经济与气候变化问题。

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