减“碳”得分！

2021-01-13凌晨

科学Fans 2021年10期

凌晨

2500年夏季，一艘来自20光年外的天秤座格利泽581恒星的飞船进入太阳系。飞船是截获了旅行者1号探测器后，从探测器携带的铜盘存储器中，得知地球和人类的存在，才穿过太阳系边缘的彗星地带和不毛之地，兴冲冲地朝太阳系中心疾驰，渴望尽早与人类相聚。然而，飞船上的格利泽人看到眼前的地球被白茫茫的云海遮盖，丝毫不是铜盘中描述的蓝色模样。格利泽人决定先释放一个探测机器人考察地球环境。机器人穿过云海降落大地，发现地球大气中的二氧化碳浓度很高，地面到处都是荒漠，没有铜盘上所说的有55种语言的人类，没有城市、矿山、田地等可以表现人类文明的痕迹，甚至都没有任何生物存在。

机器人只找到了一个深埋在地下的时间胶囊。那是150年前人类留下的最后信息，揭示了他们的恐怖遭遇：二氧化碳，到处都是二氧化碳，它们像一床厚厚的棉被，盖住了地球，全球的气温都在升高，南极和北极的冰川在融化，海平面在上升，沿海的城市已经被淹没了，被封印在冰层中的古老病毒重新肆虐人间……

机器人回到了飞船上，向格利泽人报告：地球人类被一种由二氧化碳引起的温室效应灭绝了。

旅行者1号探测器

①温室效应

学名叫大气保温效应，是一种自然现象——太阳辐射到地球的热量被地球表面吸收，但地表受热后向外放出的热量却被大气吸收，没有释放到大气层外去，这就使地表与低层大气的温度增高。这种现象就仿佛是在地球表面搭建了一个巨大温室，所以科学家给这取了个便于记忆和理解的俗名，叫温室效应。

前面描述的可怕未来是科幻作家杜撰出来的，但温室效应①正在引发极端气候——2021年6月下旬，美国和加拿大西部出现48℃的高温，6月29日加拿大不列颠哥伦比亚省更是出现了49.6℃的创纪录高温。在这个温度下，人体会感觉到热、头晕、心慌、烦躁、疲倦等不适症状，甚至中暑。如果中暑严重，就会引发多器官功能衰竭，带来生命危险。7月20日到7月21日，我国河南中北部出现大暴雨，多地降雨量突破了历史纪录，郑州雨势最大的时候，一小时下的雨相当于从天上倒下来了106个西湖的水！河南1000多万人受灾，经济损失严重。这样极端性的天气频频光顾，甚至连世界第十大沙漠的我国塔克拉玛干沙漠也出现了洪水，洪水在沙漠中泛滥，冲毁中国石化西北油田的道路，冲倒电线杆，淹没勘探车辆和油田设备。

温室效应有利有弊，但近年来，弊端渐渐显现。由于人类的各种活动，大大增加了主要温室气体二氧化碳的排放量，加剧了温室效应，带来全球气温升高。气温升高后，其湿度也会相应升高，研究表明，空气温度每提升1℃，其含水量就会提高7%。这就加快了地表和海洋水分的蒸发，引发强劲的降雨和风暴，给全球带来各种极端天气。

2021年8月，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布一份评估报告《气候变化2021：自然科学基础》，指出人类活动确实引起了大气、海洋和陆地的变暖。到2025年，地球温度将会平均升高1.5℃，这将导致各地区气候产生变化，引发更多灾难，尤其是两极冰川融化后引起海平面上升，将带来沿海部分城市或国家被淹的严重后果。

在灾难面前，无论中国人还是外国人，命运是一体的，我们必须共同面对。灾难不仅会威胁未来的人类，还直接影响着我们当下的生活。

世界资源研究所采集了全球186个国家和地区的数据，统计表明，二氧化碳在温室气体中的含量达到了77%，是主要的温室气体。因此，要阻止温室效应的扩散，必须减少二氧化碳的排放。这也就是今天我们经常听说的碳达峰与碳中和。

什么是碳达峰和碳中和呢？

碳达峰我国二氧化碳排放总量在2030年达到最大值后开始下降。

碳中和采用碳汇②或人工负碳排放技术，实现人为二氧化碳净排放量归零，公式表示为：碳排放-植物碳汇-人工碳汇=0（即人为二氧化碳排放量等于二氧化碳消除量）。

第七十五届联合国大会上，中国表示要力争二氧化碳排放于2030年达到峰值，努力争取于2060年之前实现碳中和。

这是我国积极应对全球气候变化，维护全球气候安全，以大国姿态积极参与全球气候治理所做出的庄严承诺。这也是将人民利益放在第一位，为了人民生活幸福所做出的负责决策。

②碳汇

是指通过植树造林、植被恢复等措施，吸收大气中的二氧化碳，减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。《联合国气候变化框架公约》中，把造林、再造林等林业活动纳入了碳汇项目中。

要知道，在做出这个承诺的时候，我国制造业所需的能源和原材料超过50%仍然是煤炭，单位国内生产总值二氧化碳排放强度比世界平均水平高约30%。国家政府为社会能够可持续性发展进行了非凡的顶层设计。

2020年中央经济工作会议将碳达峰纳入2021年工作计划，多省将碳达峰纳入地方“十四五”规划当中，北京、天津、山西、山东、海南等多个省市（直辖市）都提出了明确的碳排放达峰目标。在这之前，各地就扎实推进节能减排工作，取得了显著成就。

我国碳达峰行动方案提及的排放碳源是二氧化碳，不包括甲烷、氧化亚氮以及其他温室气体排放。

目前，全球97%的碳排放与能源使用有关。这其中，石油、天然气、煤炭这样的化石能源占一次能源消费比例高达86%。发电、工业、交通和建筑领域是碳排放的主要来源。要实现碳达峰与碳中和，从技术层面出发，需要各行业通过技术改造、升级或创新尽量减少碳排放，或者利用碳捕捉、应用与储存技术（简称CCUS技术）进行人工碳汇。

碳减排方面，需要重点解决的是二氧化碳高排放行业的碳排放问题，包括电力、工业、交通运输和建筑等部门。CCUS技术可以参与到这些高排放行业的节能减排方案之中，还可以直接从空气中捕捉二氧化碳，作为碳中和的最终保障。

林业碳汇是世界公认的最经济有效的固碳方法。森林是名副其实的固碳小能手，每生长1立方米体量，平均能吸收1.83吨二氧化碳。

2020年我国碳排放量已达到102.51亿吨。中国作为世界上最大的发展中国家，将完成全球最高碳排放强度降幅，用全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和，这无疑将是一场硬仗，但这又是一场不得不打赢的硬仗。

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截至2019年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降了48.1%，我国非化石能源占一次能源消费比重从2005年的7.4%提高到2019年的15.3%;可再生能源总消费量占世界比重从2005年的2.3%上升至2019年的22.9%，已经超过美国20.1%的比重。

佛山南海商用的低碳院35MPa加氫机

北京低碳清洁能源研究院北美中心与美国SARTA公司进行首次大巴车加氢演示

2015年，全世界178个缔约方共同签署的气候变化协定《巴黎协定》，规定各缔约国应力争在21世纪末前控制全球平均温度上升幅度不超过工业化前水平1.5℃。不要小看这1.5℃的变化，这个很可能是全球或区域气候从一种稳定状态到另外一种稳定状态的“临界点”。

2020年11月，著名科学杂志《自然》上的一篇论文指出，全球变暖产生的效应正在将地球向临界点推进，目前已识别出的9个全球气候变化临界点事件都正在发生：

（1）亚马孙热带雨林经常性干旱

（2）北极海冰面积减少

（3）大西洋环流自1950年以来放缓

（4）北美的北方森林火灾和虫害

（5）全球珊瑚礁大规模死亡

（6）格陵兰冰盖加速消融、失冰

（7）永久冻土层解冻

（8）南极西部冰盖加速消融、失冰

（9）南极洲东部正在加速消融。

在世界气象组织最新发布的《2020年全球气候状况》报告中，“持续升高”“破了纪录”“史无前例”等字眼不断出现，仿佛是一份每年例行发送的地球“病危通知单”，见证着地球的“生态病情”的一步步恶化。尽管受到新冠疫情的影响，但2020年仍是有纪录以来三个最暖的年份之一，全球平均温度比工业化前（1850-1900年）已升高了约1.2℃。这意味着，距离《巴黎协定》的控温目标越来越近了。

什么是低碳生活？就是人在生活中要尽力减少消耗的能量，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化。低碳生活是一种低能量、低消耗、低开支的生活方式。

虽然我们每个人的努力是微弱的，但集合起来，就会是强劲的力量，将促成全社会低碳生活的风气，促进碳排放减少。

我们要处处留意，从衣食住行四个方面着手。

衣

我们穿的衣服，在标签上注明了衣服的成分。有的是棉、丝、麻等天然材料，有的是涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、维纶、氨纶等合成纤维，就是老年人常说的“化纤”。不管哪种合成纤维，都来自对石油的深加工，在这种转化中，产生了二氧化碳排放。

因此，少穿一件“化纤”衣服，即是一种减碳方式。

要减少在穿衣这件事情上的碳排放量，可以选择用比较低碳方式生产的服装，比如手工缝制的衣服;支持穿用可循环材料制成的服装;还有一点很重要，就是尽可能减少服装的消耗量。能穿的衣服就尽量穿，不要因为颜色、款式不喜欢了就换新的。

要知道，我们每人每年少买一件不必要的衣服，就可节能约2.5千克标准煤，相应减排二氧化碳6.4千克。如果全国每年有2500万人做到这一点，就可以节能约6.25万吨标准煤，减排二氧化碳16万吨。

未来，我们会更多选择竹纤维和亚麻布料制造的服装。因为这两种原料在生产过程中比棉布更节省水和农药，碳排放更少。如果尽量手洗衣服，并且用阳光晾晒干，减少洗衣机和烘干机的使用频率，节约能源，也能间接地减少碳排放。

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一条约400克重的涤纶裤，预定使用寿命为两年。

共用50℃的温水在洗衣机里洗涤过92次，洗后用烘干机烘干，再平均花两分钟熨烫，那它在这两年中所消耗的能量大约是200千瓦·时，相当于排放47千克二氧化碳，是它自身重量的118倍。

一件250克重的纯棉T恤在它的使用年限中大约排放7千克二氧化碳，是自身重量的28倍。

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食

生产食品的过程的确产生了大量的碳排放。联合国政府间气候变化专门委员会第四次评估报告（2007）指出，农业是温室气体的第二大来源，排放量占全球人为排放温室气体的13.5%。尤其畜牧业的排放量惊人。这令人不得不想起关于恐龙灭绝的一种说法：恐龙放屁时排放了太多的温室气体甲烷，从而导致当时全球变暖，给自己带来了灭顶之灾。幸而，牛放屁排出的甲烷远远比不上远古时代的那些巨型体态的恐龙。

在吃方面，节能减排需要从田头到餐桌的整个食品体系链的配合，包括生产、加工、包装到购买的各个环节一起努力。目前，我国在大力促进低碳农业。在农业生产过程中尽可能地减少化石能源投入，即减少化肥、农药、农膜、除草剂、植物生长调节剂、土壤改良剂、饲料添加剂等各种农用化学品的投入，这样既可以大大节省农业生产成本，提高农业生产效益和促进农民增收，又减少了二氧化碳等温室气体排放。

作为食物的购买者和最终食用者，我们个人要做的，一方面是減少食物浪费;另一方面，是少吃肉，多吃蔬菜、水果。吃1千克牛肉等于排放36.5千克二氧化碳;而吃同等分量的果蔬，二氧化碳排放量仅为该数值的1/9。

当然，少吃并不等于不吃。我们也不能为了节能减排，降低自己的生活质量。节能减排的根本目的，是我们能够拥有更舒适的生活，更好的未来。

未来，我们的饮食结构将更加科学合理，对肉、蛋、奶这些高耗能的食品不再是追求越多越好，而是以符合自身营养需求来制定食品的种类和数量，在烹制食品的过程中多选择耗能少的蒸、煮方式，食品也尽可能一次吃完，减少厨余垃圾，蔬菜、水果和豆制品会更多地出现在餐桌上。

住

很少会有人意识到，建筑是碳排放量大户，甚至超过了工业和交通运输业。城市中的碳排放，竟然有60%来源于建筑。建筑需要维护采暖、空调、通风、照明等方面的功能，就要持续消耗能源。建筑还有修建时的施工、拆除，与建筑直接有关的水泥、钢铁、交通运输等产业的各种能耗。统计数据显示，我国每建成1平方米的房屋，就要释放出大约0.8吨的碳。

有识之士很早就注意到了建筑领域的碳排放问题。2003年，就有了“低碳建筑”的概念。五年后，这一概念又提升到了“零碳建筑”。

现在，我国出台了建筑节能75%的标准，目标是要打造“超低能耗建筑”。随着建筑技术的进步，建筑材料和对再生能源的开发，零耗能建筑成为现实，并从实验室走入千家万户。

行

毫无疑问，汽车尾气被很多人视为环境污染的罪魁祸首。随着我国汽车尾气排放标准的提高，以及车用燃油的技术革新，汽车尾气对环境的污染已经得到了治理。但要根治汽车尾气污染，最好的办法还是从根子上治疗，用电动汽车取代现在的燃油汽车。

电动汽车不使用燃油，没有尾气排放，能耗小，碳排放量基本没有。作为低碳生活的首选代步工具，非常合适。

不过，低碳生活的首选出行交通工具，第一是两条腿，以步当车;第二是自行车;第三是公共交通工具;最后才是电动汽车。

如果出远门，大家要尽量选择高铁。因为高铁的碳排放量约是飞机的15%，飞机可是不折不扣的碳排放大户。国际民航组织提出，预计到2035年，大多数国家将被要求强制性购买碳减排量予以抵消排放。因此，对新能源、零碳排放飞机的研制正在紧锣密鼓地推进之中。氢能飞机和电动飞机预计会在2035年左右投入市场。

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那些“低碳建筑”

上海世博园中独特斗拱造型的中国国家馆就是这样一座“超低能耗建筑”。夏季，国家馆的顶层为底层遮阳降温，加上生态农业景观技术能有效隔热，使建筑能耗降低了25%以上。北京电视台新楼采用无铅化设计，充分利用太阳能和日光，窗户使用低辐射玻璃，既能蓄热也能散热，根据二氧化碳浓度控制新风量，连电梯的节能也考虑了进去。

位于保定的电谷锦江酒店安装了独特的太阳能光伏玻璃幕墙，年发电量达到20万千瓦·时，在满足酒店自身的照明需要以外，所发电力还并入了当地电网，即节约了能耗，减少了碳排放，还为酒店带来了收入。这座酒店的采暖、制冷、供生活热水则采用了污水源热泵系统，提高了可再生能源的利用效率，每年可利用废水、雨水处理后的再生水737万吨，节电188万千瓦·时，节约标准煤752吨，减少二氧化碳排放量546吨，商业建筑的供暖、通风和空调系统通常由预设计时器控制，无论是否有人在场，每天都要运行12小时或更长时间。工程师们为此专门设计了一套使用计算机视觉和人工智能的解决方案：计算机视觉可以检测商业空间中是否有人，以及如果有人，那么有多少人、停留多长时间。人工智能据此设定时间计划，精确地为房间加热、冷却和通风，降低能耗。

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国内一些城市的低碳出行在贵州荔波大小七孔景区，机动车禁止进入，游客要乘坐电瓶车进入景区，这就大大减少了二氧化碳排放量，保护了大小七孔水清天蓝的美景。

在浙江湖州，所有运营公交线路投放车辆均为纯电动车辆，每年可减少碳排放6.7万吨，相当于新增森林面积1016平方公里。

我国在2020年12月12日气候雄心峰会上，进一步提出了中国应对气候变化的几项总量目标：到2030年，碳排层面，单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右;碳汇层面，森林蓄积量将比2005年增加60亿平方米;新能源层面，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

碳达峰与碳中和，我们是认真的。

我国幅员辽阔，有丰富的水电、风电、太阳能、生物质能等非化石能源发电，有发展绿色清洁能源的资源优势。西北地区的戈壁荒漠，太阳辐射强度高、时间长，适合发展太阳能。仅青海可用于新能源开发的未利用荒漠土地就有约10万平方公里，可开发光伏发电量达5.6亿千瓦·时，目前青海在省市层面已经实现100%可再生能源供电。云南多河流，水电资源极其丰富，2019年水能利用率超过99%，创下世界最高纪录。各地积极开发清洁能源的例子数不胜数。

目前，我国在清洁能源开发、装备制造等产业上已在全球占据重要席位，相关低碳和零碳技术研发也成果众多。预计到2025年，我国非化石能源在一次能源中占比将达到20%;電力在终端能源中占比将超过30%。可再生能源将会越来越多地代替煤炭、石油这样的不可再生能源，大幅度减少碳排放。甚至一些城市将率先在2030年前实现碳达峰。

希望这些城市中有你生活的城市，希望碳达峰、碳中和这样宏伟的目标的实现，有你的一份努力！