房学祥青岛市科技信息研究所（战略所）
| 创建时间： | 2011-01-27 |
| 最后更新时间： | 2011-01-27 |
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日 志
蓝色碳汇内涵、发展现状及青岛地区发展前景分析一、低碳发展形势 1. 温室气体效应
二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体在地球大气层内浓度增加后，由于地球向外发散的长波会更多的被这些气体反射回地面，因此地球的散热能力就会减弱，导致全球变暖、冰川融化、海平面升高，洪水、干旱、高温、台风、雨雪冰冻、泥石流等极端天气频度增大、强度增强给人类带来巨大灾难。
二氧化碳是最重要的人为温室气体，对全球温升的贡献占全部温室效应气体的55％。全球大气二氧化碳浓度已从工业化前的约280ppm,增加到了2009年的387ppm。仅1975年以来，大气中二氧化碳的浓度就已经增加了30％以上。全球大气二氧化碳浓度的增加，主要由于化石燃料使用和土地利用变化。
2. 国际社会关注
温室气体效应引起了国际社会广泛关注。联合国大会于1992年通过了《联合国气候变化框架公约》（192个缔约方），呼吁国际社会行动起来、加强合作，采取措施限制温室气体的排放。1997年通过了作为《联合国气候变化框架公约》补充条款的《京都议定书》（176个缔约方），规定在2008年至2012年间，全球主要工业国家的工业二氧化碳排放量比1990年的排放量平均要低5.2％。2007年通过了“巴厘岛路线图”，明确建议各国在2020年前将温室气体排放量相对于1990年排放量减少25%-40%。2009年，哥本哈根联合国气候变化大会，美国、中国、印度、南非和巴西联合发表了“五国声明”（即《哥本哈根协议》），建议所有国家要在2010年1月底前向联合国递交实现温室气体减排目标的计划。
世界诸多温室气体排放大国都先后做出了二氧化碳减排承诺：欧盟将在2050年前削减高达95%的温室气体排放，在2020年前减少30%；印度将在2020年前将其单位国内生产总值（GDP）二氧化碳排放量在2005年的基础上削减20%-25%；俄罗斯到2020年温室气体排放量将在1990年排放水平上减少20%-25％；日本到2020年将在1990年的排放基础上减排25％；美国将在2020年前实现17%的温室气体减排目标……
2009年11月26日，中国政府郑重承诺：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％-45％。
3. 中国形势严峻
目前全球每年大约排放470亿吨温室气体，到2020年可能上升到580亿吨。专家推算：为了使全球变暖不超过2摄氏度，全球的二氧化碳排放量到2020年应保持在440亿吨左右。
表1 全球各大温室气体排放国（地区）排行榜（2009年数据）
2009年中国排放的温室气体达到7２亿吨，位列世界首位。虽然人均排放量仅为5.5吨（居世界第72位），而且从历史的累计排放量来看远不及美国，但“中国是世界上温室气体排放大国”已是不争的事实。在地球温室效应日益显著的今天，负责任的中国决不能再走欧美发达国家那种“先发展后大力减排”的老路！
中国80%的二氧化碳排放来自燃煤，而超过50%的煤炭消费用于火力发电。所以，有效遏制火力发电的碳排放，对于未来2020年全面实现我国政府的“碳承诺”，将起到举足轻重的作用。然而，我国煤炭丰富、电力偏紧的资源特征决定了在今后相当长一段时间内，火力发电仍将在电力工业中占据重要地位。再考虑到水泥、钢铁、炼油等行业的碳排放，实际上中国政府的低碳承诺，任务十分艰巨！
人们有理由相信，随着科技的不断进步，人类迟早会解决能源危机，实现太阳能、水电、核电、风电、生物质能等可再生能源取代煤、石油和天然气等化石能源的消费。然而要2020年前这短短的10年时间内实现，几乎是天方夜谭。由此，发展低碳技术的意义就突出了出来。而低碳技术中的核心技术，就是CCS（二氧化碳的捕获和封存）技术。
二、CCS技术
1. CCS技术
碳捕获和封存（简称CCS），是一种将工业和能源排放源产生的二氧化碳进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程，主要由捕获、运输、封存三个环节组成。二氧化碳的捕获，指将二氧化碳从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来，并将其压缩的过程。二氧化碳的运输，指将分离并压缩后的二氧化碳通过管道或运输工具运至存储地。二氧化碳的存储，指将运抵存储地的二氧化碳注入到如地下盐水层、废弃油气田、煤矿等地质结构层或者深海海底或海床以下的地质结构中。
根据联合国政府间气候变化委员会(IPCC)的调查，该技术的应用能够将全球二氧化碳的排放量减少20%-40%，这将对气候变化产生积极的影响。将CCS技术运用到火力发电中来，可以使单位发电碳排放减少85%-90%。
环保组织地球之友的《碳捕捉技术无法令炭变洁净》报告指出：每捕获1吨二氧化碳的成本大约70美元，最多能够捕获90%的二氧化碳排放量。此外，还需要再多消耗25%的煤炭才能将原先产生的二氧化碳去除。所以在煤电生产过程中实施碳捕获，无疑将大幅度提高发电的成本。
国际能源署能源技术合作部主任安东尼·福鲁格曾说，CCS理论上可以将火电厂产生90%以上的二氧化碳捕捉起来，因此可使2050年全球实现减排量20%-28%，总量达100亿吨。如果不用CCS，而依靠可再生能源来实现这一减排目标，则需要多花费70%的经费。
２. 国内外CCS技术现状
当前，CCS技术已受到国际社会广泛关注，美国、欧盟和加拿大等都制定了相应的技术研究规划，开展相应的CCS技术的理论、试验、示范及应用研究。根据国际能源署的统计，截至目前，全世界共有碳捕获商业项目131个，捕获研发项目42个，地质埋存示范项目20个，地质埋存研发项目61个。其中，比较知名的有挪威Sleipner项目、加拿大Weyburn项目和阿尔及利亚In Salah项目等。
在我国CCS技术作为前沿技术已被列入《国家中长期科技发展规划(2006-2020)，并获得“十一五”国家“863”计划的支持。2007年启动的“中欧碳捕获与封存合作行动”，已有12个欧方机构和8个中方机构参与了此项行动。自2002年以来，中联煤和加拿大阿尔伯达研究院已在山西省沁水盆地南部合作，成功实施了浅部煤层的二氧化碳单井注入试验，“燃煤发电二氧化碳低排放英中合作项目”和中联煤层气有限责任公司与加拿大百达门公司、香港环能国际控股公司的“深煤层注入（埋藏）二氧化碳开采煤层气技术研究”也先后与2007年11月和2008年1月启动。
三、蓝色碳汇
1. 海底碳封存
地球表面约71%被水覆盖，所以，海洋理应比陆地有着更为广泛的碳封存空间。人类在寻找碳封存的理想处所时，自然没有忘记海洋。在海底，深的盐层完全可用于碳储存。盐层是富含盐水的多孔岩石层。它们含有的矿物质可与注入的二氧化碳发生反应，形成固态碳酸盐，以此来储存二氧化碳。
1996年，挪威政府将斯莱普尼肯尔气田地区作为存碳区，在距离斯莱普尼肯尔A平台几百米远处建立了一个收集工厂。根据已经公布的资料，二氧化碳被注入了海床一公里下的沙石层之中，被一个多孔的砂岩层和一个大型深层咸水库（蓄水空间）所吸收，其上方覆盖着数百米不透二氧化碳的细泥岩。至今过去十三年，官方数据已经证明了这项技术的安全性。
但也有不少学者提出质疑，担心重注入的二氧化碳向海底移动的速度越来越快，一旦随地壳运动泄露出来，将会沉积在大气层的下方（因为二氧化碳比空气重），因而引发大量生物窒息死亡。
向海底注入二氧化碳，需要较高的海底地质勘探和深海装备等技术支撑，也需要较大的成本，而且还存在着一定的风险。而依托海洋的蓝色碳汇就截然不同。
2. 蓝色碳汇的内涵
气侯变化委员会称“从大气中移走了二氧化碳等温室气体的任何活动和机制”都属于碳汇，而学术上讲的“碳汇”，一般是指生物固碳。
海洋碳汇有两种实现形式，一是物理泵，即：二氧化碳从大气——海水表面——深海的水动力输送过程；二是生物泵，即：海水中的二氧化碳通过海洋植物的光合作用，将无机碳转化成有机碳，并通过食物链能量传递，一部分海洋生物被人类收获利用而实现“碳转移”；另一部分则随着生物代谢和死亡，形成颗粒碳沉积于海底。
 图1 碳在海洋中的循环
海洋在全球的碳循环中起着重要的作用。作为一个巨大的碳汇，海洋不仅能长期储存碳，还可以对二氧化碳进行重新分配。地球上约93%（40万亿吨）的二氧化碳储存在海洋中，并在海洋中循环。世界上捕获的生物碳（或绿碳）中，超过一半（55%）是由海洋生物捕获的，而不是由陆地生物完成的，因此，这种碳被称为蓝碳。
海洋的植物生境（生境：特定物种生活的环境），尤其是红树林、盐沼和海草，覆盖面积不到海床的0.5%。这些生境构成了地球的蓝色碳汇，占海洋沉积物中碳储存量的50%以上，甚至可能高达71%。它们只占陆地植物生物量的0.05%，但每年都储存了大量的碳，因而是地球上最密集的碳汇之一。蓝色碳汇和河口每年捕获并储存235-450万亿克碳，相当于全球整个运输部门排放量（大约为1000万亿克碳/年）的一半。防止这些生态系统的继续消失和退化并促进它们的恢复，就可以在未来二十年抵消目前3-7%的化石燃料排放量（共计7,200万亿克碳/年）——预计其中一半以上的抵消量是通过减少雨林砍伐实现的。效果相当于将大气中二氧化碳的浓度维持在450ppm以下所需的至少10%的减排量。如果措施得当，蓝色碳汇可因此对缓解气候变化起到重要作用。
沿海水域只占海洋总面积的7%。然而，珊瑚礁等生态系统以及蓝色碳汇的生产力意味着，这块小区域构成了世界的主要捕鱼场，其产量估计占世界渔业的50%，为近30亿的人口提供重要的营养，并为世界最不发达国家的4亿人口提供50%的动物蛋白质和矿物质。
然而，这些海洋生态系统消失的速度比地球上任何其他生态系统消失的速度要快很多，在某些情况下是雨林消失速度的四倍。目前，平均每年有2-7%的蓝色碳汇消失。如不采取更多行动维持这些重要的生态系统，大部分可能会在二十年内消失。制止生态系统的退化、恢复消失的海洋碳汇、以及减少陆地上热带森林的采伐，能减少25%的排放量。
3. 国外发展状况
有报导称“铁肥”可帮助海洋有效增大对二氧化碳的吸收。许多国家在这方面做了有益的尝试。
1999年2月，为期13天的南大洋施铁计划（SOIREE），在直径8公里的范围内倾倒了8663公斤铁化合物。在这次实验中，铁的作用在2天内就开始显现，13天内海藻持续从海面吸收营养和二氧化碳。实验结束一个月后，这块地区的叶绿素水平仍然很高，卫星照片显示海藻已经扩散为一个150公里长、4公里宽的月牙形带，累积了大约600～3000吨的碳。2000年为期21天的EisenEx-1实验和2002年的南大洋铁实验（SOFeX），也都显示施加铁质的确有助于浮游生物的生长，并提高固碳效率。
4. 青岛蓝色碳汇科研及产业基础
青岛是中国著名的海洋城，具有雄厚的海洋科研基础。目前青岛拥有16位海洋界院士，这一数字占到全国海洋界院士总数的一半以上。青岛市拥有中国海洋大学、中科院海洋研究所、中国水产科学院黄海水产研究所、国家海洋局第一研究所、国土资源部青岛海洋地质研究所等28家具有较高知名度的涉海科教机构，已建成涉海省部级重点实验室28家及若干国家级、省级工程技术研究中心和企业技术中心，海洋科学研究整体水平国内领先，并在多个领域上具有一定的国际竞争力，在海洋生物技术、海洋观测与环境预报技术、近海油气勘探开发技术、船舶制造维修技术、海洋环境工程技术等领域均拥有较深厚的研发积累。2000年以来，青岛地区就申请了海洋相关专利419项，占全国总数的13％。
青岛在蓝色碳汇基础研究方面具有一定的优势。近年来，中国海洋大学、中国科学院海洋研究所、国土资源部青岛海洋地质研究所、青岛大学、青岛农业大学等科研机构的专家们，对“海洋对二氧化碳的吸收特性”、“海水二氧化碳体系分布特征”、“（二氧化碳）海-气界面通量”、“海洋碳循环系统”、“胶州湾水体中的二氧化碳体系”、“中国近海生物固碳强度与潜力”、“中国浅海贝藻养殖对海洋碳循环的贡献”、“氮对海水溶解无机碳的影响”以及“浮游植物的固碳强度”等方面进行了深入的研究。2010年5月28日，由中国水产科学研究院主办的2010年中国渔业经济专家论坛在京召开，会上中国海洋大学潘克厚教授就“低碳经济与碳汇渔业”做了专题发言，提出了颇具建设性的建议。
青岛在蓝色碳汇相关产业方面具备一定的基础。“十一五”以来，在科技进步的推动下，青岛市海洋经济持续增长，年均增速20%以上。目前，青岛市已形成较为完善的海洋产业体系，海洋渔业、港口交通、船舶制造、海洋工程建筑等传统海洋产业依靠先进科技带动得到不断升级；海洋生物医药、海水综合利用、海洋材料、海洋工程装备等新兴产业发展迅速，并初具规模，青岛市现已成为山东省新兴海洋产业的主要聚集区。2009年青岛市海洋产业总产值达到1500亿元，完成主要海洋产业增加值580亿元，占全市生产总值的12%。蓝色碳汇势必带动整条碳汇产业链的发展，加快蓝色经济发展的步伐。
四、青岛蓝色碳汇发展前景展望及建议措施
1. 尽快申报“国家蓝色碳汇示范基地”
做为一个负责任的大国，中国已经向国际社会做出了减排承诺。为了兑现这一承诺，就必须依靠CCS技术。考虑到碳封存的安全性、有效性和长期性，可以说发展蓝色碳汇已经势在必行。
青岛集中了全国海洋科技研发优势，具有一定的相关产业基础，具有丰富的海洋生物资源，是山东半岛蓝色经济核心区、副省级国家计划单列市之一。因此，重点开展蓝色碳汇的研究及产业化推进，青岛责无旁贷。
虽然目前这项技术在国际上尚不成熟，开展这方面的研究有着很大的困难，但只要我们凭借中国特色社会主义科技体制的优势，集中海洋科技“优势兵力”，争取国家重点投资，加强国际合作，加强政产学研的多方合作，我们一定能够在蓝色碳汇方面取得一系列成果，逐渐形成产业链条，进而借助于技术输出，力争在国际“碳交易”买方中占有一席之地，从而占据价值链的高端，促进青岛地方经济的发展。因此，青岛申报并建立“国家蓝色碳汇示范基地”，具有“利于人类、利于国家、利于青岛”的重大战略意义。
建议市政府尽快组织相关专家对青岛发展蓝色碳汇的必要性与可行性进行科学论证，在此基础上确定青岛发展蓝色碳汇的发展路线，抓住制定《青岛市“十二五”发展规划》的有利时机，在“十二五”期间把青岛蓝色碳汇的研发工作启动起来，并向国家相关部门申报“青岛国家蓝色碳汇示范基地”，从而得到国家层面上的财力和技术支持，并为开展国际技术交流合作创造有利条件。
2. 全面加强海洋综合管理
良好的海洋植物生境，是海洋发挥蓝色碳汇作用的必要前提，而通过人为的干预，让海洋吸附大气中更多的二氧化碳等温室气体，极有可能对海洋的生态环境带来不利影响。为此，要严防青岛海域及沿海地区海洋植物生境的进一步退化，抓好海洋生态环境的恢复工作，加强海洋环境监控，全面提高海洋综合管理水平。
建议加强青岛海域生态环境保护，重点在胶州湾沿海一带恢复并扩大滩涂、盐沼、草甸等沿海（及河口）湿地，恢复海洋的植物生境，不断扩大海岛、海滨一带海洋植被面积；密切关注海洋生物种群的数量、活动（生长）规律的变化，做好科学的监测、预测工作，从而实现对海洋植物的收割和海洋鱼类的捕捞在其数量和时机上科学有序；加强海洋环境监测、预报与预警工作，加强海洋生态恢复技术的研究与实践，提高海洋防御生态灾害的能力，为发展蓝色碳汇创造条件。
3. 大力发展碳汇经济，形成完整产业链条
广袤深远的大海，不仅风景如画，还能为人类提供丰富的能源，并对气候有着极强的调节作用。海洋蕴藏着无穷的宝藏，有取之不尽用之不竭的水和盐，其生物资源也远比陆地要多得多！鱼虾贝蟹等海洋动物，含有丰富的蛋白质却少有脂肪，一直是人们饭桌上的美餐。海藻含有丰富的糖类和人体微量元素，具有很高的营养价值，同时也是海洋生物制药、海洋化工、保健食品、制糖、（鱼类）饲料、农肥农药、（海藻）能源的原料。由于海藻处于海洋食物链的底层，所以抓好海藻养殖的发展，不仅可以吸收大气中更多的二氧化碳，还可以对整条食物链上生物种群数量产生影响，并带动一系列海洋产业的发展。
 图2 蓝色碳汇产业发展方向
建议青岛在浅海地区有规划地建立海藻养殖基地，加强海藻综合利用的相关研究，形成海藻的种养殖、打捞收割以及海洋渔业、生物制药、保健食品、（鱼类）饲料、农肥农药、海藻能源等一系列完整的产业链条，在海藻对环境影响实施科学有效监控的前提下，让大海在自然吸附更多大气中二氧化碳的同时，为人类提供更多的食品、能源、药物、功能食品等资源，全面促进蓝色经济的发展，以积极的姿态，迎接人类“海洋时代”的到来。
4. 积极开展深海碳汇研究与试验
要想在海洋里快速封存大量的二氧化碳，成效最好的当属海底封存。不过，这项技术尚不成熟，在世界范围内也鲜有成功案例。要在这方面谋求发展，难以逾越的技术无疑是严峻的挑战，而一旦有所突破，就有较大的机会去抢占国际碳交易技术买方市场。
建议青岛积极开展深海碳汇研究与试验。首先，开展相关监测仪器与水下智能装备的研制，为深海监测与勘探创造必要条件。其次，对胶州湾、黄海和渤海湾进行海底勘探，确定有利于碳封存的海床。再者，对海底碳封存进行有效的模拟试验与研究。要密切关注相关研究动态，积极推进产业化进程。
5. 占据碳交易价值链高端
预期经过十年的发展，青岛在蓝色碳汇的技术与产业方面取得显著进步，处于全国领先水平，并在国际上具有相当的影响力，相关产业链条趋于完整，青岛蓝色经济得到飞跃发展。基本成熟的蓝色生物碳汇技术，在我国广大沿海地区得到推广。凭借技术优势与国内其他沿海地区的研究机构、企业进行合作。海底碳封存实现产业化发展，与青岛地区及国内一些碳排放企业（如火力电厂、水泥厂、炼油厂、钢铁厂等）进行技术合作，提供碳封存服务。形成技术优势，技术出口，占据碳交易价值链高端。
为了实现这个目标，建议青岛市政府积极争取国家立项支持，全力推进蓝色碳汇发展；加强国内外技术交流与合作，促进蓝色碳汇技术的研发；建立相应的研发平台和产业化基地，多渠道筹措资金，为蓝色碳汇发展奠定物质基础；制定优惠政策，促进相关战略性新兴产业的孵育，全面推动蓝色碳汇经济的发展。
参考文献：
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[2] 青岛市“十二五”海洋科技创新专项规划（征求意见稿），2010年8月
[3] 决策者摘要·政府间气候变化专门委员会
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[4] 碳捕捉；碳交易；联合国气候变化框架公约；极端天气气候事件
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[5] 海洋生物碳汇与碳汇渔业 唐启升（中国工程院院士）
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http://hi.baidu.com/genehealth/blog/item/9dcbbc20c8ea52fed6cae2e9.html
[6] 温室效应与全球气候变暖
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[7] 气候变化科技——碳捕捉与封存的技术介绍和实施研究
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[8] 中国能源网 http://www.china5e.com/
[9] 中国低碳网 http://www.lowcn.com/
[10] 中国商业情报网 http://www.21cnci.com/
[11] 中国科学院网站 http://www.cas.cn/
[12] 新华网新闻 http://news.xinhuanet.com/
[13] 搜狐财经 http://business.sohu.com/
[14] 青岛政务网 http://www.qingdao.gov.cn/
[15] 三联生活周刊 http://www.lifeweek.com.cn/
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