水库：碳源，还是碳汇？

彭向训

夕阳下的三峡水库 摄影/刘华

低碳关注

近一百多年来全球气候正在变暖的事实，已经得到许多人的确认。

至于全球气候变暖的原因，科学界并没有取得完全一致的看法。一些质疑的声音，也不时从科学界内部传出。不过，相关领域的许多科学家都逐渐支持以下观点：人类活动引起的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体从工业革命时期以来的大量排放，是导致全球气候变暖的重要原因。这个观点也已经在国际权威机构——政府间气候专门委员会（IPCC）的有关文件中得到认可。IPCC的评估报告认为，上个世纪中期至今所观测到的大部分温度上升，有超过90%的可能是与人类活动产生的温室气体排放有关。

正是有IPCC等权威机构观点的支持，为减缓逐步明显的全球气候变暖趋势，国际社会正在达成共识，需要尽可能削减温室气体排放。这也促进了人们研究各种人类活动对碳排放强度的影响，期望采取某种有效针对措施，以降低碳排放，并最后达到零排放。各国政要多次举行会议，提出减排目标，商讨国际分工与合作，以应对全球变暖。正是在这样一个大背景下，关注低碳话题成为当前的时尚，已经渗透到我们的政治、经济与社会生活中。

既然低碳关注成为时尚，那科学工作者也不免会在这类时尚问题的研究上紧跟。

争论泛起：水库，是碳源，还是碳汇？

虽然许多研究成果已经指出，人类在近200年来对化石能源的大量使用，是人类排放温室气体的主要来源，但这并不能阻止一些科学家对其他人类活动是否显著地增加了碳排放进行深入的研究。在这类研究中，有一位科学家的新颖观点，让人们将碳排放问题的关注兴奋点转向了水库。

这位科学家就是Fearnside。

Fearnside在前人工作的基础上，认真地研究了巴西图库鲁伊水库温室气体排放，发表了相关论文，对该水库可能的排放水平从理论上进行了较为全面的分析和估算。

在Fearnside的研究中，他说，水库造成的陆地淹没，使得淹没区的植被腐化分解。在淹没水面以上部分，植物有氧分解成温室气体——二氧化碳排放进大气。那些淹没在水面以下部分的植物，因为接近厌氧环境，被分解成二氧化碳和甲烷，通过水库表面的气泡和气体扩散进入大气中。另外，发电的水库，水流通过涡轮机时，或者水流通过泄洪通道时，因为水流温度、压强等的改变，而释放大量的甲烷气体。其中，甲烷的温室气体效应大大超过二氧化碳。这样累计下来，发电水库的甲烷和二氧化碳释放量约为同量级化石燃料电厂的好几倍。

根据他的论文，人们很可能会得到以下结论：虽然水电经常被标榜为绿色能源，但实际上，发电的水库是比火电站更严重的温室气体排放源。

当舆论已经普遍认为化石燃料电厂是全球重要的温室气体排放源时，Fearnside的研究竟然说发电水库是更严重的排放源。不难理解，其说法的观念冲击性是巨大的。

据此，一些人，特别是反坝人士从这里得到重要的理论支持，他们说:水库，作为重要的碳排放源，对于全球气候变暖，更是难辞其咎。

有开拓者，就有追随者。在Fearnside研究的启发下，有学者也对其他一些水库的碳排放进行了探索。特别是对于全球最大的水利工程三峡水库的温室气体排放，有人做了认真的研究。某些研究者得出结论：三峡水库的沼泽地甲烷排放通量很高，竟然超过了Fearnside所观察的巴西热带水库。这个观点提出后，所产生的新闻效果是很大的。普通的人们很可能因此得出推论，三峡工程将成为很大的温室气体排放源。

对此，有人士辩护说，这个推论根本没考虑到我国大型水库建设的实际。在我国，大型水库蓄水前，都有严格的清库要求，植物以及土壤中的有机碳含量都不会很高，不会造成持久的温室气体大量排放。更有一些水电建设支持者，在仔细分析了Fearnside等研究者的一贯言行后，说：Fearnside等人历来就反对在河流上建设水电工程，因此，这些反坝运动者专门喜欢收集不利于水电工程形象的特例，而故意忽视或者回避可以证明水电是更清洁能源的事实。水电建设支持者坚持认为，以这些明显有情绪偏向的人的结论作为依据，就认定水库是重要的温室气体排放源，其论证是不可被采信的。

在反对Fearnside结论的文章里，对水库选样的代表性，有人辩解道，Fearnside所研究的水库，正处在热带地区，以如此特殊区域的宽浅水库的观察数据来论证水库是排放温室气体的元凶之一，证据毫不充分，结论不具备普遍性。虽然水库确实也是碳源，但地球上大多数水库的排放量远远没有如此巨大。也有人强调说，水库将陆地表面的有机物沉积到库底，迟滞了有机物分解成温室气体的过程，更有可能将部分碳长期隔绝在水库里，从这个意义上说，水库不仅仅是碳源，更应该看做是碳汇。

水库到底是碳源还是碳汇，争论泛起。

碳源还是碳汇，该如何分析？

按照一般意义，碳源，是向空气中释放二氧化碳等温室气体的场所，而碳汇，则是指从空气中吸收二氧化碳等温室气体。

如果按照这个表面上的定义，大多数水库是温室气体排放源，应该是毋庸置疑的。因为在许多水库，都可以被观测到库区内有温室气体排放。

不过，如果我们按照这个定义来确认碳源与碳汇，对于温室气体减排有实际的指导意义吗？

碳在自然界，是循环的。大气中的二氧化碳，在光合作用下，被植物吸收，然后在生物的呼吸作用下，有一部分返回大气。另外一部分作为生物体物质存储起来。从某一局部看，某类生物基本不吸收二氧化碳，只排放二氧化碳，比如动物，以此观之，动物应该是温室气体重要排放源。但我们得出这个结论，对温室气体减排是否有重大的指导意义呢？

意义应该是不大的。为什么？

很简单。生命体有生有死，除非短时期内，地球上有大量生命体消亡，或者有更广泛的生命体繁盛，生物的呼吸作用，并不可能在短时间内显著改变温室气体在大气中的浓度，这种生态系统碳物质循环所带来的大气碳含量波动，在短时期内是微乎其微的。就是说，作为重要碳排放源的动物界，是自然碳循环的一部分。在可见的时段内，并不能从总体上增加大气中温室气体的净含量。

那么，水库，是否会显著增加大气中温室气体的净含量呢？

答案不是很明晰。不过，很有可能是否定性的。

我们知道，水库排放温室气体物质的来源，有以下几种：建库前就在库区的，建库后新生成的，以及来自于水库所汇集流域内的。

对于建库前就在库区的温室气体排放源，建库后，如果依然在排放，我们就不能将这个排放量记录在水库对温室气体排放的净贡献中。如果建库使该排放源不存在了，那水库的净排放贡献也要扣除该排放源在建库前的排放量。在Fearnside的研究中，图库鲁伊水电站蓄水前在自然环境下的温室气体排放本底值，并没有测量。论证该水库的温室气体排放净贡献，必须要将这个值减去后，才是科学的。

如果流域内的温室气体排放源，因为水流的汇集作用，而沉积在水库库区，使得温室气体在库区集中排放，我们更难将这一部分的排放量归为是水库的净排放。对于全球温室气体排放来说，这仅仅是转移了排放地而已。

对于建库后新生成的排放源，我们也要辩证分析。水库蓄水后，库区湿地面积有可能增大。湿地虽然会排放大量的甲烷等温室气体，但水库建成后，会降低下游被洪水淹没而成为湿地的几率，有可能使下游排放温室气体的数量减少。同时，因为水库的建设，使得大量排放源被深水区域覆盖，这又会大大降低甲烷等气体的排放，使得水库具备了碳汇的功能。这样，对水库建设而增加的整个流域的净排放量估算，其工作变得十分困难。

虽然也有人说，水库大坝的建设，使得河流碳向海洋沉积的通路受阻，让很大部分碳无法永久地沉积在海洋中。但是，有研究针锋相对地指出，即使河流不受大坝阻滞，河流中的大部分碳也并不会沉积到海洋，而是在河水流动过程中，排向大气，或者沉积在河滩。

照以上的分析思路，水库的碳汇碳源作用，似乎只是将自然界本来就有的生物圈碳元素循环添加了一个环节，整个循环周期以及总体上参与循环的碳量并没有因此显著改变。在碳循环过程中，水库既可能是碳源，也可能是碳汇。

额尔古纳湿地被称为“亚洲第一湿地”摄影/于华

澎溪河自然保护区 摄影/任红

关注重点：碳循环周期改变

即使水库是显著的碳排放源，但水库与火电厂等以化石燃料为能源的温室气体排放源也有明显的不同。化石燃料是在地质作用下，经过几亿年而累积下来的碳汇。近代以来，对地质时间尺度生成的化石燃料的大量消耗，使得大气中温室气体在短时间尺度上（以生命个体的生存时间为单位）的循环平衡被迅速打破，大气中的温室气体含量迅速增加。这种平衡的破坏，与生物圈碳循环平衡的修复不同，自然界在短时期内无法自我修复。这才是全球对温室气体排放担忧的根本所在。

因此，争论水库是否是碳源，不是不可以，而是很有可能干扰人们的视线，将减排的注意力引向一个不太恰当的方向。除非现在有确凿的证据证明，原本属于长周期循环过程中的、正附存在大气圈之外的碳元素，比如百年、万年以上循环周期的碳元素，因为水库的建设，而突然集中排放进入大气圈。或者，有证据表明，原本处在短周期循环中的碳元素，因为水库的建设，而进入了长周期的碳循环过程中，使之在百年以至万年内被保存在大气圈之外。不然，我们很难说，水库是一个在减排关注意义上的重要碳源或者碳汇。

从碳循环周期的改变上论证，或者从不同排放源的温室气体效应比较上来讨论温室气体减排，这样的争论，能够比较好地引导我们发现更好的减排策略。关于水库是否是碳源的争论，亦应以此识之。