湯勇生,張智通,汪永祿
(1.水利部綜合事業(yè)局,北京 100053; 2.華北水利水電大學(xué)建筑學(xué)院,河南 鄭州 450046;3.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地表層格局與模擬院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101;4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100049)
氣候變化嚴(yán)重威脅到地球生物的生存,全球溫度上升已成為全人類亟待解決的重大問(wèn)題。工業(yè)時(shí)代以來(lái)的長(zhǎng)期環(huán)境影響,全球二氧化碳排放量急增,由此導(dǎo)致氣溫逐步上升、冰川融化加劇、海平面出現(xiàn)上升、極端天氣頻發(fā)等問(wèn)題。1997年,英國(guó)未來(lái)森林公司最早提出碳中和(carbon neutral)作為商業(yè)策劃概念,隨之英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(BSI)在產(chǎn)品層面將碳中和定義為標(biāo)的物產(chǎn)品(或服務(wù))全生命周期內(nèi)并未導(dǎo)致排放到大氣中的溫室氣體產(chǎn)生凈增量[1]。我國(guó)科學(xué)家丁仲禮院士認(rèn)為碳中和是人為排放的二氧化碳(化石燃料利用和土地利用),被人為努力(木材蓄積量、土壤有機(jī)碳、工程封存等)和自然過(guò)程(海洋吸收、侵蝕-沉積過(guò)程的碳埋藏、堿性土壤的固碳等)所吸收[2]。
碳達(dá)峰、碳中和是人類社會(huì)發(fā)展的新的歷史時(shí)期的重要目標(biāo),實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革。要把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局,2030年和2060年如期實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),這是我國(guó)對(duì)全球作出的鄭重承諾,也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要選擇。水利風(fēng)景區(qū)發(fā)展20年來(lái),一直堅(jiān)持低碳發(fā)展和綠色發(fā)展理念,積極融入生態(tài)文明建設(shè),取得了顯著成效。零碳水利風(fēng)景區(qū)是一個(gè)全新的概念,也是一個(gè)新的理念。目前,尚未有明確的定義。筆者認(rèn)為,零碳水利風(fēng)景區(qū)是通過(guò)碳減排、替代、封存、循環(huán)等方式,實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放的水利風(fēng)景區(qū)。零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè),旨在控制水利風(fēng)景區(qū)人為活動(dòng)中不得已產(chǎn)生的廢棄物排放,將其減少趨于零。將不得已排放的廢棄物充分利用,即將一種產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢棄物變?yōu)榱硪环N產(chǎn)業(yè)的原料或燃料,從而通過(guò)循環(huán)利用使相關(guān)產(chǎn)業(yè)形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。零碳水利風(fēng)景區(qū)通過(guò)在區(qū)域內(nèi)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),創(chuàng)新低碳技術(shù),改變生活方式,最大限度減少城市的溫室氣體排放,徹底擺脫以往大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)和大量廢棄的運(yùn)行模式,形成結(jié)構(gòu)優(yōu)化、循環(huán)利用、節(jié)能高效的物質(zhì)循環(huán)體系,形成健康、節(jié)約、低碳的生活方式和消費(fèi)模式,最終實(shí)現(xiàn)城市社區(qū)零能量消耗、零需水量及零排放等多項(xiàng)指標(biāo),實(shí)現(xiàn)水利風(fēng)景區(qū)清潔發(fā)展、高效發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。進(jìn)入新發(fā)展階段,零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)已具備良好的基礎(chǔ)條件和可行性。
2008年聯(lián)合國(guó)副秘書長(zhǎng)阿薩姆·施泰納提出碳中和國(guó)家概念。2018年聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)發(fā)布《Special report:Global warming of 1.5℃》指出各國(guó)自主減排貢獻(xiàn)承諾嚴(yán)重不足,預(yù)計(jì)2100年全球氣溫上升2.9~3.4℃[1,3-4]。為限制全球氣溫上升,避免潛在的災(zāi)難性威脅,各國(guó)應(yīng)盡早實(shí)現(xiàn)碳中和,推動(dòng)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。目前,德國(guó)、瑞典已立法在2045年實(shí)現(xiàn)碳中和,歐盟、英國(guó)、法國(guó)、西班牙、丹麥、新西蘭、匈牙利等已明確立法要在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和;韓國(guó)、奧爾蘭、智利、斐濟(jì)擬立法于2050年實(shí)現(xiàn)碳中和;另有14個(gè)國(guó)家將碳中和納入政策議程[5]。已有占世界GDP總量75%和碳排放65%的國(guó)家都提出了各自碳中和的遠(yuǎn)景目標(biāo)[6]。
2021年4月,習(xí)近平主席在“領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會(huì)”視頻會(huì)議中指出,中國(guó)正在制定碳達(dá)峰計(jì)劃,支持有條件的地方和重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)企業(yè)率先達(dá)峰[7]。自21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)多次在國(guó)內(nèi)外重要會(huì)議上發(fā)表節(jié)能減排主張,不斷提高國(guó)家自主減排貢獻(xiàn)度,中國(guó)碳中和目標(biāo)演變過(guò)程如表1所示[8]。統(tǒng)計(jì)表明,2019年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年分別下降約48.1%,已超過(guò)了中國(guó)對(duì)國(guó)際社會(huì)承諾的2020年下降40%~45%的目標(biāo)。2020年我國(guó)可再生能源總消費(fèi)量占世界比重從2005年的2.3%上升至2020年的24.6%[9]。在發(fā)展與減排的雙重壓力下,我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)面臨很大的挑戰(zhàn)。
碳中和國(guó)家建設(shè)需要各行各業(yè)、各個(gè)部門、各個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)單元溝通行動(dòng),需要堅(jiān)定不移貫徹新發(fā)展理念,堅(jiān)持系統(tǒng)觀念,以經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型為引領(lǐng),以能源綠色低碳發(fā)展為關(guān)鍵,加快形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式、空間格局,堅(jiān)定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展道路[10]。雙碳目標(biāo)背景下,推進(jìn)零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)發(fā)展是服務(wù)碳中和國(guó)家建設(shè)的有益探索,是新時(shí)代生態(tài)水利建設(shè)的創(chuàng)新實(shí)踐。
實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有一定的理論基礎(chǔ)作為引領(lǐng)。零碳行業(yè)、零碳產(chǎn)業(yè)、零碳區(qū)域和零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)有理可循。維基百科對(duì)碳中和(carbon neutrality)定義為國(guó)家、企業(yè)、產(chǎn)品、活動(dòng)或個(gè)人在一定 時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放總量,通過(guò)使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節(jié)能減排等形式,以抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量,實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消,達(dá)到相對(duì)“零排放”。零碳排放,不是沒有二氧化碳排放,而是使用植樹等自然方式補(bǔ)充等量的氧氣與人們排放的二氧化碳相抵達(dá)到平衡。零碳排放,是無(wú)限地減少污染物排放直至零的活動(dòng)。水利風(fēng)景區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表2)[11-14]對(duì)環(huán)境保護(hù)質(zhì)量做了明確要求。
零碳水利風(fēng)景區(qū)具有強(qiáng)有力的基礎(chǔ)支撐條件。二氧化碳排放增加的主要來(lái)源于化石能源消費(fèi),我國(guó)2019年煤炭占所有能源消耗中的占比達(dá)58%左右[6]。水的比熱容大,流動(dòng)性好,具有良好的降溫增濕效應(yīng),利于改善區(qū)域微氣候降低能耗;水利風(fēng)景區(qū)以建成水利工程、河湖水域及其岸線為依托,可以發(fā)展綠色水電,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),減少化石能源使用,且消耗能源多為電能,煤油氣等化石燃料消耗較少。水利風(fēng)景區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施基本完善,不涉及大工程量的基礎(chǔ)工程,能源消耗及基礎(chǔ)工程建設(shè)產(chǎn)生的碳排放并非水利風(fēng)景區(qū)碳排放的主要途徑,水利風(fēng)景區(qū)的主要碳源集中于景區(qū)內(nèi)外交通、居民及游人日常碳排放、廢棄物碳排放。
表1 中國(guó)碳中和目標(biāo)演變過(guò)程
表2 水利風(fēng)景區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià))
水利風(fēng)景區(qū)持續(xù)的低碳發(fā)展實(shí)踐日益趨近零碳。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯及水域生態(tài)系統(tǒng)碳匯是水利風(fēng)景區(qū)碳匯的主要方式,以水利風(fēng)景區(qū)為例,截至2020年12月,全國(guó)共有878家國(guó)家水利風(fēng)景區(qū),總面積約19.9萬(wàn)km2,其中水域面積約3.9萬(wàn)km2,近485家國(guó)家水利風(fēng)景區(qū)林草覆蓋率超過(guò)90%,使用公式C=∑SiTi(其中Si為第i中土地利用類型的面積,Ti為第i種土地利用類型的碳匯系數(shù)),以13.696 t/(hm2·a)為林地碳匯系數(shù),以0.56 t/(hm2·a)為河湖碳匯系數(shù)[15-16],估算水利風(fēng)景區(qū)碳匯總量為21 419.8萬(wàn)t。
經(jīng)過(guò)實(shí)踐探索,碳減排技術(shù)方面已形成包括零碳儲(chǔ)能、先進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)、零碳非電能源、零碳工業(yè)流程再造、碳節(jié)能、碳捕集、清潔能源替代、零碳原料(燃料)替代等技術(shù)。碳吸收技術(shù)方面已有包括技術(shù)固碳、生態(tài)固碳、低碳能源技術(shù)、增加碳匯等技術(shù)。碳循環(huán)技術(shù)方面的CCUS技術(shù)、搭建人工碳循環(huán)、取代碳捕捉與存儲(chǔ)(CCS) 等碳循環(huán)技術(shù)。這些技術(shù)為零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)提供了有力技術(shù)創(chuàng)新源泉和基礎(chǔ)。
a.堅(jiān)持系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。建設(shè)“零碳水利風(fēng)景區(qū)”應(yīng)堅(jiān)持系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則,堅(jiān)持全國(guó)水利風(fēng)景區(qū)行業(yè)一盤棋,系統(tǒng)研究水利風(fēng)景區(qū)行業(yè)碳中和實(shí)施路徑,在詳細(xì)調(diào)查不同地區(qū)、不同類型水利風(fēng)景區(qū)自然資源本底的基礎(chǔ)上,統(tǒng)籌考慮水利風(fēng)景區(qū)碳源及碳匯,處理好發(fā)展與節(jié)能減排、短期和中長(zhǎng)期的關(guān)系,協(xié)調(diào)好與周邊區(qū)域的關(guān)系。
b.堅(jiān)持因地制宜原則。水利風(fēng)景區(qū)類型多樣,廣泛分布于全國(guó)城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村,建設(shè)“零碳水利風(fēng)景區(qū)”應(yīng)承認(rèn)地區(qū)差異性和發(fā)展不平衡性,郊野區(qū)域的水利風(fēng)景區(qū),應(yīng)依靠其自然稟賦,增強(qiáng)固碳作用,開發(fā)利用綠色能源,減少化石能源使用;城鎮(zhèn)區(qū)域的水利風(fēng)景區(qū)應(yīng)充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)區(qū)位優(yōu)勢(shì),引進(jìn)碳匯技術(shù),減少碳排放,各景區(qū)應(yīng)結(jié)合自身特點(diǎn),發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),因地制宜實(shí)現(xiàn)水利風(fēng)景區(qū)總體碳中和目標(biāo)。
c.堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念。綠色可持續(xù)發(fā)展是景區(qū)發(fā)展始終秉持的初心,水利風(fēng)景區(qū)應(yīng)始終堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、發(fā)展、共享的新發(fā)展理念,節(jié)能減排不是一朝一夕,建設(shè)“零碳水利風(fēng)景區(qū)”是迫切而持久的系統(tǒng)工程,應(yīng)遵循事物發(fā)展的客觀規(guī)律,科學(xué)謀劃,精準(zhǔn)施策,持續(xù)性開展節(jié)能減排。
a.實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)碳排放?!疤寂欧欧逯怠保俏覈?guó)承諾在2030年前,二氧化碳的排放不再增長(zhǎng),達(dá)到峰值之后再慢慢減下去。碳中和目標(biāo)就是指到2060年,針對(duì)排放的二氧化碳,要采取植樹、節(jié)能減排等各種方式全部抵消掉。零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)首先就是要減少碳排放,實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)標(biāo)。碳排放主要方法包括能源消耗、基礎(chǔ)工程建設(shè)、景區(qū)內(nèi)外交通、居民及游人日常碳排放、廢棄物碳排放等。
b.有效增加碳吸收。碳吸收是通過(guò)技術(shù)手段將游離的二氧化碳等溫室氣體固化,并儲(chǔ)存起來(lái)。碳吸收就是要設(shè)法減少大氣中的碳存量,要通過(guò)技術(shù)手段將游離的二氧化碳等溫室氣體固化,并儲(chǔ)存起來(lái)。碳吸收主要方法包括陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯(耕地碳匯、林地碳匯、草地碳匯)、水域生態(tài)系統(tǒng)碳匯(河湖碳匯等)、CCUS等。
c.保障暢通碳循環(huán)。碳循環(huán)是碳元素在自然界的循環(huán)狀態(tài),生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳,經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖,并放出氧氣(O2)。碳循環(huán)主要方法包括涉及氣候變化對(duì)水生生物群落和物種的空間分布影響、組成結(jié)構(gòu)的變化、水生生物的生理生態(tài)響應(yīng)和生物生產(chǎn)力的變化、水生態(tài)系統(tǒng)的碳匯作用和碳平衡等。零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系與技術(shù)方法見表3[15-16]。
表3 零碳水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)指標(biāo)體系與技術(shù)方法
加強(qiáng)頂層碳中和戰(zhàn)略規(guī)劃設(shè)計(jì),制定科學(xué)有效的碳中和總體實(shí)施路徑,統(tǒng)籌落實(shí)技術(shù)、投資、規(guī)劃等方面政策措施,制定碳中和相關(guān)法律法規(guī),設(shè)立統(tǒng)一有效的協(xié)調(diào)機(jī)制。明確各部門職責(zé),協(xié)調(diào)跨部門、跨區(qū)域管理;完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,對(duì)發(fā)揮固碳效能的行業(yè)及地區(qū)予以財(cái)政支持。發(fā)揮媒體的強(qiáng)大動(dòng)員優(yōu)勢(shì),加大“碳中和”相關(guān)知識(shí)的宣傳普及,進(jìn)行積極的輿論引導(dǎo)。
a.制定行業(yè)碳中和行動(dòng)方案?!秶?guó)家適應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略2035》等方案正在編制,水利風(fēng)景區(qū)應(yīng)結(jié)合國(guó)家零碳路線圖,編制科學(xué)有效可行的行業(yè)碳中和行動(dòng)方案,系統(tǒng)謀劃,統(tǒng)籌協(xié)調(diào),整體布局,指導(dǎo)景區(qū)盡早完成碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)。
b.積極融入碳排放權(quán)交易市場(chǎng)。我國(guó)早在2011年就開始了碳排放權(quán)交易試點(diǎn),截至2020年底累計(jì)配額成交量約為4.3億t二氧化碳當(dāng)量,累計(jì)成交額近100億元人民幣[17],成效顯著,水利風(fēng)景區(qū)完成碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)離不開資金支持,積極融入碳排放交易市場(chǎng),融入綠色金融,反哺水利風(fēng)景區(qū)低碳、綠色發(fā)展,形成資金投入良性循環(huán)。
c.節(jié)能減污降碳,提升綠色能源占比。水利風(fēng)景區(qū)應(yīng)將節(jié)能、減污、降碳結(jié)合起來(lái),提高能源使用效率,適時(shí)引用降碳技術(shù),結(jié)合景區(qū)實(shí)際,大力發(fā)展綠色能源,因地制宜的使用水能、風(fēng)能、熱能、太陽(yáng)能等可再生能源,減少化石能源消耗。
d.構(gòu)建景區(qū)內(nèi)外低碳交通網(wǎng)絡(luò)。水利風(fēng)景區(qū)交通碳排放是景區(qū)的主要碳源之一,構(gòu)建低碳交通網(wǎng)絡(luò),倡議低碳出行方式至關(guān)重要。景區(qū)應(yīng)增加低碳交通工具使用,出臺(tái)激勵(lì)措施,鼓勵(lì)游人乘坐公共交通。
e.宣傳推廣碳中和理念。景區(qū)應(yīng)大力宣傳碳中和相關(guān)知識(shí),在景區(qū)內(nèi)建立完整碳排放主題標(biāo)識(shí)標(biāo)牌,全方位、多層次展示碳中和理念。結(jié)合中國(guó)水日、世界水周等節(jié)日,利用水文化科普設(shè)施,將碳中和理念融入水文化、水科普教育當(dāng)中去,合理引導(dǎo)景區(qū)居民及游人改變生活方式,從激勵(lì)性到自愿性的參與碳中和行動(dòng)中。
f.維持提高景區(qū)碳匯能力。加強(qiáng)對(duì)水利風(fēng)景區(qū)內(nèi)現(xiàn)有河湖水域及其岸線、林木草地的保護(hù),因地制宜調(diào)整景區(qū)土地利用結(jié)構(gòu),增加水域、森林、草地等面積,改良土壤,豐富植被層次,提高生物多樣性,提升水域、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯量。關(guān)注CCUS技術(shù)發(fā)展情況,適時(shí)引入新的負(fù)排放技術(shù),形成多樣的固碳途徑。
實(shí)現(xiàn)碳中和,景區(qū)應(yīng)鼓勵(lì)引導(dǎo)游客融入景區(qū)碳中和行動(dòng)中,不斷提高節(jié)能減排意識(shí),積極轉(zhuǎn)變出行方式。一方面引導(dǎo)游客樹立零碳游憩意識(shí),景區(qū)通過(guò)減免門票或發(fā)放獎(jiǎng)品等獎(jiǎng)勵(lì)措施,鼓勵(lì)游客游前乘坐綠色交通,游中參與景區(qū)減碳活動(dòng),游后積極消除碳足跡,力爭(zhēng)全周期零碳游;另一方面教育引導(dǎo)游客在日常生活中養(yǎng)成節(jié)水、節(jié)能、節(jié)約糧食等習(xí)慣,積極參與綠色出行、植樹造林等節(jié)能減排活動(dòng),實(shí)現(xiàn)日常零碳生活。零碳水利風(fēng)景區(qū)實(shí)現(xiàn)路徑見圖1。
圖1 零碳水利風(fēng)景區(qū)實(shí)現(xiàn)路徑
我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)是基于我國(guó)實(shí)際情況提出的。就水利風(fēng)景區(qū)而言,“零碳水利風(fēng)景區(qū)”建設(shè)是水利風(fēng)景區(qū)在碳中和背景下的長(zhǎng)期任務(wù),更重要的是發(fā)揮水利風(fēng)景區(qū)資源優(yōu)勢(shì),率先實(shí)現(xiàn)碳中和、負(fù)碳排。立足新發(fā)展階段,貫徹新發(fā)展理念,構(gòu)建新發(fā)展格局,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)發(fā)展觀念、思維和模式,率先推進(jìn)水利風(fēng)景區(qū)實(shí)現(xiàn)碳中和、甚至是負(fù)碳排,促進(jìn)地區(qū)結(jié)構(gòu)平衡與高質(zhì)量發(fā)展。這是推動(dòng)新時(shí)代水利風(fēng)景區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的創(chuàng)新探索,也是促進(jìn)不同地區(qū)結(jié)合自身特點(diǎn)統(tǒng)籌推進(jìn)實(shí)現(xiàn)碳中和的重要組成。
我國(guó)節(jié)能減排已經(jīng)取得了巨大成就,相關(guān)制度體制機(jī)制正在建立,碳排放交易市場(chǎng)參與度、覆蓋度仍需進(jìn)一步擴(kuò)大。由于國(guó)內(nèi)尚未形成統(tǒng)一適用的碳測(cè)算體系,水利風(fēng)景區(qū)生態(tài)補(bǔ)償資金投入機(jī)制探索實(shí)踐仍有不足。零碳水利風(fēng)景區(qū)發(fā)展在水生態(tài)休閑游覽、水文化科普教育、激發(fā)全民節(jié)水節(jié)能等具有特殊優(yōu)勢(shì),有利于傳播碳中和理念,推動(dòng)廣泛的節(jié)能減排低碳行為,為其他重點(diǎn)行業(yè)或周邊區(qū)域?qū)崿F(xiàn)碳中和提供碳排放配額,助力實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳中和目標(biāo)。