中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 世界氣象組織（WMO）新近發(fā)布的研究報(bào)告表明，受溫室氣體濃度不斷上升和累積熱量的推動(dòng)，2015—2022年是全球有記錄以來最暖的8年。全球氣候變暖加劇了冰川融化、海平面上升、海洋升溫和海洋酸化，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、糧食安全、人口遷移和生態(tài)安全等造成嚴(yán)重影響，尤其是發(fā)展中國(guó)家。氣候變化對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的沖擊更是嚴(yán)峻。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）發(fā)布的《與自然和平相處——應(yīng)對(duì)氣候變化、生物多樣性喪失和污染危機(jī)的科學(xué)藍(lán)圖》指出，當(dāng)今世界3/4的陸地和2/3的海洋受到人類的影響，許多對(duì)人類福祉至關(guān)重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能正在喪失。聯(lián)合國(guó)《生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)全球評(píng)估報(bào)告》表明，目前物種滅絕速度“至少比過去一千萬(wàn)年的平均值高出千倍”。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署將“氣候危機(jī)”列為嚴(yán)重威脅人類未來的三大地球危機(jī)之一。

減排增匯——二氧化碳治理是解決氣候危機(jī)的現(xiàn)實(shí)出路

通常二氧化碳（CO2）被認(rèn)為是氣候變化的主因，因此常被貼上“罪魁禍?zhǔn)住钡臉?biāo)簽，事實(shí)上這是個(gè)誤區(qū)。從地球系統(tǒng)來看，人類的生存高度依賴CO2對(duì)大氣的調(diào)節(jié)作用，單就氣候與CO2的關(guān)系本身而言，如果適合現(xiàn)代人類的CO2值為350 ppm（0.035%），那么大氣CO2濃度增加1倍將導(dǎo)致氣候顯著變暖；反之，如果減半將足以讓地球進(jìn)入新的冰河時(shí)代。正是因?yàn)镃O2的溫室調(diào)節(jié)作用，人類才有舒適的生存環(huán)境。如果沒有溫室效應(yīng)，地球表面溫度將只有﹣18℃。所以，大氣CO2管理是全球治理的重要任務(wù)。

當(dāng)今的氣候變暖主要是因?yàn)槿祟惢顒?dòng)產(chǎn)生的CO2過度排放造成的，減排已成為全球共識(shí)。然而，對(duì)于我國(guó)及“一帶一路”發(fā)展中國(guó)家，發(fā)展才是硬道理，必須根據(jù)國(guó)情，在盡可能減排和開發(fā)新能源的同時(shí)，想方設(shè)法增加碳匯，才是現(xiàn)實(shí)的出路。據(jù)Fuhrman J估算，即使充分利用替代能源，中國(guó)每年仍有20—30億噸的CO2排放缺口，需要人為地將CO2從大氣中移除（Carbon Dioxide Removal，CDR）。基于自然生態(tài)系統(tǒng)、通過人為干預(yù)措施主動(dòng)地吸收和封存CO2的措施就是“負(fù)排放”。從理論上說，當(dāng)“負(fù)排放=排放”時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了碳中和。“負(fù)排放”是一種兩全其美之策，尤其是對(duì)于“一帶一路”發(fā)展中國(guó)家，既可為排放留出空間、保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又可增加碳匯，應(yīng)對(duì)氣候變化。

海洋是最大的活躍碳匯，是氣候變化的調(diào)節(jié)器

氣候變化是全球性挑戰(zhàn)，需要國(guó)際社會(huì)在各個(gè)層面協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)。2023年，已有194個(gè)締約方加入《巴黎協(xié)定》，形成了全球共識(shí)。但要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》規(guī)定的全球氣候目標(biāo)，僅靠節(jié)能減排和生態(tài)修復(fù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）特別報(bào)告指出，所有將溫升目標(biāo)控制在1.5°C的途徑都離不開負(fù)排放技術(shù)，負(fù)排放的出口則是陸地和海洋。

面對(duì)全球80億人口的溫飽需求，陸地承載力日趨上限，陸地碳匯的進(jìn)一步開發(fā)受到諸多挑戰(zhàn)。在此背景下，人們將目光轉(zhuǎn)向了占地球表面近71%的海洋。

海洋是地球上最大的活躍碳庫(kù)（是陸地碳庫(kù)的約20倍、大氣碳庫(kù)的約50倍），在地球歷史上，海洋對(duì)調(diào)節(jié)氣候變化發(fā)揮了無(wú)可替代的作用。無(wú)論是極端的“雪球事件”，還是周期性的冰期—暖期輪回，不僅受軌道周期控制（米蘭科維奇氣候演化理論），還受到海洋碳循環(huán)的影響。主要原因就在于海洋中巨大的惰性溶解有機(jī)碳庫(kù)（RDOC），其碳儲(chǔ)量占海洋總有機(jī)碳的90%之多。早在半個(gè)世紀(jì)前，科學(xué)家就認(rèn)識(shí)到RDOC在氣候變化中的作用，但RDOC碳庫(kù)是怎么形成的一直未知。2010年，焦念志等提出“微型生物碳泵（MCP）”理論框架，對(duì)RDOC的成因給出了合理的解釋。MCP被Science評(píng)論為“巨大碳庫(kù)的隱形推手”。MCP是海洋儲(chǔ)碳的一個(gè)重要機(jī)制，不同于其他已知的海洋儲(chǔ)碳機(jī)制，要么把有機(jī)碳向下輸送/海底埋藏、要么把無(wú)機(jī)碳酸鹽沉積到海底，均為單向的碳調(diào)控。MCP驅(qū)動(dòng)的RDOC碳庫(kù)，既可把碳儲(chǔ)存在海水中，也可以把碳釋放到大氣中，發(fā)揮著往復(fù)調(diào)節(jié)氣候變化的作用。

海洋負(fù)排放科技變革

海洋負(fù)排放

海洋儲(chǔ)存了地球上約93%的CO2，累計(jì)吸收了工業(yè)革命以來人類排放量的近40%。過去150年全球變暖增加的能量90%以上儲(chǔ)存在海洋。海洋為抵御氣候變暖對(duì)人類和生物圈造成的災(zāi)難已經(jīng)付出了巨大的代價(jià)，正經(jīng)歷著前所未有的變化，包括大規(guī)模變暖、海洋酸化、海水缺氧以及由此產(chǎn)生的一系列環(huán)境后效。而這些變化又反過來影響全球氣候的整體穩(wěn)定性，比如厄爾尼諾-拉尼娜周期波動(dòng)及大洋環(huán)流與全球水循環(huán)變化等。這種現(xiàn)狀下，如何進(jìn)一步有效地發(fā)揮海洋調(diào)節(jié)氣候的作用并且不帶來生態(tài)環(huán)境后效，是擺在科學(xué)家和各國(guó)政府面前的一項(xiàng)重要且緊迫的任務(wù)。

海洋負(fù)排放標(biāo)志著人類面對(duì)氣候變化全球危機(jī)，由被動(dòng)應(yīng)對(duì)到主動(dòng)作為的重大轉(zhuǎn)變，這將是認(rèn)識(shí)上的一場(chǎng)革命。一直以來，盡管“保護(hù)海洋”的大旗高高飄揚(yáng)，但事實(shí)上人類已在方方面面改變了海洋，從局部的污染、富營(yíng)養(yǎng)化、到大范圍缺氧、全球性海洋酸化。目前的海洋，尤其是近海環(huán)境，已經(jīng)不是傳統(tǒng)的“保護(hù)”所能解決問題的！只有再通過新的“改變”——科學(xué)干預(yù)來改善已經(jīng)變化了的海洋。

認(rèn)識(shí)與理念的升華可催生經(jīng)濟(jì)浪潮和社會(huì)變革。海洋負(fù)排放的內(nèi)涵在于從傳統(tǒng)的“保護(hù)海洋”觀念升華到“科學(xué)地干預(yù)海洋”、保障“人與海洋和諧共生、可持續(xù)發(fā)展”。這種理念轉(zhuǎn)變包括從科學(xué)的認(rèn)知到原理的應(yīng)用。科學(xué)合理地建立基于“碳科學(xué)”-“碳環(huán)境”-“碳經(jīng)濟(jì)”的新經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)，可謂是人類文明發(fā)展到今天的又一次深刻的社會(huì)變革。它就像從“撿果子”充饑到“種糧食”飽餐一樣，是人與海洋之間的關(guān)系在認(rèn)識(shí)上和行動(dòng)上的一場(chǎng)變革。

從應(yīng)對(duì)氣候變化的層面來看，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)/干預(yù)海洋、與海洋共存共榮，才是可持續(xù)發(fā)展的正確路線。這就像人類不得不進(jìn)行氣候干預(yù)是一個(gè)道理，雖然人類已在干預(yù)海洋，但受傳統(tǒng)觀念束縛，忽視了海洋的變化——人類實(shí)際上一直在利用、干預(yù)海洋，而不愿挑戰(zhàn)“世俗正確”的“保護(hù)海洋”理念。當(dāng)然，有必要澄清的是：這里所強(qiáng)調(diào)的變革，絕不是單純地為了人類利益而無(wú)所顧忌地開發(fā)利用海洋，而是依據(jù)科學(xué)原理合理利用海洋，解決其環(huán)境問題。

我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，應(yīng)對(duì)氣候變化的海洋方案也存在著風(fēng)險(xiǎn)。在做出明智的負(fù)責(zé)任的決策之前，必須首先確定方案的有效性、可行性、安全性。鑒于海洋行動(dòng)的規(guī)模性、海水的流動(dòng)性，以及影響的全球性，實(shí)現(xiàn)這一宏大目標(biāo)的有效路徑在于實(shí)施跨學(xué)科、跨部門、跨地域、跨文化的國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃。“海洋負(fù)排放國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃”（ONCE）就是要通過系統(tǒng)研究和實(shí)踐探索，不斷深化對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為應(yīng)對(duì)氣候變化提供更加生態(tài)環(huán)保的海洋方案，為構(gòu)建海洋命運(yùn)共同體提供關(guān)鍵抓手，加快建設(shè)人與自然和諧共生的生態(tài)文明。

海洋負(fù)排放國(guó)際動(dòng)態(tài)

20世紀(jì)90年代，美國(guó)科學(xué)家發(fā)起了“海洋鐵施肥計(jì)劃”，開展了史無(wú)前例的大規(guī)模海洋鐵施肥現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（全球海洋13處代表區(qū)域），后因生態(tài)后效問題而叫停。然而，隨著氣候變化的影響在全球范圍內(nèi)不斷擴(kuò)大，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）發(fā)出警告，只有緊急進(jìn)行全系統(tǒng)轉(zhuǎn)型才能避免氣候?yàn)?zāi)難。海洋作為地球上最大的活躍碳庫(kù)，再次成為寄托人類應(yīng)對(duì)氣候變化的希望。海洋負(fù)排放的非凡科技價(jià)值和巨大產(chǎn)業(yè)潛力，不僅促使各國(guó)政府出臺(tái)了一系列政策，商界也已經(jīng)看到了氣候變化嚴(yán)峻背景下的巨大商機(jī)，甚至連私人基金和相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開始跟進(jìn)。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已相繼投入大量經(jīng)費(fèi)開展海洋負(fù)排放研發(fā)（表1），并出臺(tái)了有關(guān)法案對(duì)負(fù)排放環(huán)境評(píng)價(jià)和市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行了規(guī)劃部署，為海洋負(fù)排放商業(yè)化應(yīng)用敞開了大門。

2015年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院發(fā)布《氣候干預(yù)：二氧化碳去除和可靠的封存》戰(zhàn)略報(bào)告，指出負(fù)排放技術(shù)有助于緩解氣候變化，需要擴(kuò)大規(guī)模。2019、2021年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、國(guó)家工程院和醫(yī)學(xué)科學(xué)院相繼聯(lián)合發(fā)布2份關(guān)于碳負(fù)排放研究戰(zhàn)略議程，為美國(guó)部署負(fù)排放技術(shù)研發(fā)提供了戰(zhàn)略支撐。其中，2021年發(fā)布的《海洋二氧化碳移除和封存研究策略》，詳細(xì)分析了海洋生態(tài)修復(fù)、海水堿化增匯、人工上升/下降流、海洋施肥、大型海藻養(yǎng)殖及電化學(xué)增匯6種海洋負(fù)排放方案的理論基礎(chǔ)、增匯效率、實(shí)施成本，并對(duì)生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行了評(píng)估（圖1）。2023年，美國(guó)政府進(jìn)一步推出《海洋氣候行動(dòng)計(jì)劃》，介紹了200多項(xiàng)跨部門的具體行動(dòng)，力圖通過海洋來實(shí)現(xiàn)碳中和，開發(fā)基于海洋的氣候變化解決方案，增強(qiáng)海洋應(yīng)對(duì)氣候變化的能力。除了美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）在2023年啟動(dòng)“海洋CO2去除”（mCDR）研究計(jì)劃，歐盟也相繼啟動(dòng)了“基于海洋的負(fù)排放技術(shù)研究”（OceanNETs，2000年）、“脫碳路徑中的海洋碳匯”（CDRmare，2021年）、“深化海洋碳認(rèn)識(shí)”（OceanICU，2023年）、“海洋CO2清除評(píng)價(jià)評(píng)估戰(zhàn)略”（SEAO2-CDR，2023年）等研究計(jì)劃。加拿大政府也在2023年啟動(dòng)了“轉(zhuǎn)變氣候行動(dòng)：應(yīng)對(duì)缺失的海洋”研究計(jì)劃，積極探索海洋在應(yīng)對(duì)氣候變化方面的作用。由此可見，自2020年至今美歐等發(fā)達(dá)國(guó)家開展的海洋負(fù)排放研發(fā)計(jì)劃或項(xiàng)目，不論數(shù)量還是資助金額均呈現(xiàn)出明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)（表1）。

海洋負(fù)排放中國(guó)方案

我國(guó)海洋國(guó)土面積約470萬(wàn)平方千米，海洋經(jīng)濟(jì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，并呈現(xiàn)顯著的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。海洋經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比例，從1996年的1.9%提高到2022年的7.8%，達(dá)到9.46萬(wàn)億元。然而，伴隨著海洋經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和沿海地區(qū)城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，我國(guó)海洋生態(tài)環(huán)境也面臨著巨大壓力。盡管我國(guó)政府始終高度重視海洋環(huán)境與生態(tài)保護(hù)，早在1982年就制定了《中華人民共和國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)法》，并陸續(xù)出臺(tái)實(shí)施了一系列促進(jìn)海洋可持續(xù)發(fā)展的法律法規(guī)。但我國(guó)近海海洋環(huán)境仍然面臨著生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，不僅“赤潮”等普遍性生態(tài)災(zāi)害頻發(fā)，新的挑戰(zhàn)也不斷出現(xiàn)。例如，2008年以來，青島持續(xù)出現(xiàn)全球罕見的滸苔“綠潮”已有15年，2023年黃海滸苔災(zāi)害呈現(xiàn)出南北跨度大、東西分布廣，以及單位面積生物量大等特點(diǎn)。在海洋污染和氣候變化的雙重影響下，東海長(zhǎng)江口已成為世界上最大的季節(jié)性河口缺氧區(qū)之一，面積最高可達(dá)1.57萬(wàn)平方千米。我國(guó)傳統(tǒng)四大漁場(chǎng)之首的舟山漁場(chǎng)漁業(yè)資源已在衰退。這就是已經(jīng)變化了的海洋現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，而更大范圍里海洋生物多樣性與漁業(yè)資源也面臨威脅。因此，我們必須改變傳統(tǒng)的“保護(hù)”觀念，“以變應(yīng)變”，從解決突出生態(tài)環(huán)境問題入手，由被動(dòng)應(yīng)對(duì)到主動(dòng)作為。

中國(guó)科學(xué)家將“微型生物碳泵（MCP）”原創(chuàng)理論與中國(guó)實(shí)際情況結(jié)合，提出了陸海統(tǒng)籌減少陸源營(yíng)養(yǎng)鹽排放增加近海富營(yíng)養(yǎng)化海區(qū)的負(fù)碳排放、利用海水養(yǎng)殖區(qū)通過人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)綜合負(fù)排放最大化，以及利用污水處理廠進(jìn)行低成本、安全有效的海水堿化負(fù)排放等現(xiàn)實(shí)可行的海洋負(fù)排放“中國(guó)方案”。MCP理論的應(yīng)用也為若干全球性科學(xué)難題/悖論給出了合理的解釋。例如，“為什么高生產(chǎn)力的河口海區(qū)是大氣CO2的源而不是匯？”“為什么高多樣性、高生產(chǎn)力的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)反而是大氣CO2的源而不是匯？”等長(zhǎng)期存在的悖論。同時(shí)，將MCP與生物泵（BCP）、碳酸鹽泵（CCP）、溶解度泵（SP）有機(jī)結(jié)合，建立BCP-CCP-MCP“三泵融合”、以及BCP-CCP-MCP-SP“四泵聯(lián)合”的綜合儲(chǔ)碳理論與方法（BCMS），有望形成基于業(yè)務(wù)化連續(xù)性管理規(guī)范（BCMS）的高效、低風(fēng)險(xiǎn)、大規(guī)模負(fù)排放體系，再現(xiàn)地質(zhì)歷史上曾出現(xiàn)過的大量?jī)?chǔ)碳現(xiàn)象，打造環(huán)境友好型“生態(tài)地球工程”新范式。基于海洋負(fù)排放方案向聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）政府間海洋委員會(huì)（IOC）提出的建議已經(jīng)得到聯(lián)合國(guó)批準(zhǔn)設(shè)立“全球海洋負(fù)排放國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃”（Global-ONCE）（圖2）。

 陸海統(tǒng)籌負(fù)排放生態(tài)工程，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)大循環(huán)

通過減少陸地施肥，增加海洋碳匯，實(shí)現(xiàn)陸地—海洋統(tǒng)籌規(guī)劃、東西部生態(tài)良性大循環(huán)。陸源營(yíng)養(yǎng)鹽大量輸入近海，不僅導(dǎo)致近海環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化、引發(fā)赤潮等生態(tài)災(zāi)害，而且使得海水中有機(jī)碳難以保存，尤其是陸源輸入海洋的大量有機(jī)碳（約5億噸碳/年，占陸地凈固碳量的約1/4），在河口和近岸海區(qū)被轉(zhuǎn)化成CO2釋放到大氣中，導(dǎo)致這類高生產(chǎn)力海區(qū)反而成為排放CO2的源。在陸海統(tǒng)籌理念指導(dǎo)下，通過科學(xué)施肥，減少農(nóng)田的氮、磷等無(wú)機(jī)化肥用量，從而減少河流營(yíng)養(yǎng)鹽入海量，緩解近海富營(yíng)養(yǎng)化，減少赤潮災(zāi)害。尤其是，降低陸源輸入有機(jī)碳的分解率、提高RDOC保持率，使總儲(chǔ)碳量趨于最大化。這是低成本、高效益的減排增匯方案，已納入IPCC2019年的《氣候變化中的海洋和冰凍圈特別報(bào)告》。

大型海藻養(yǎng)殖是緩解近海富營(yíng)養(yǎng)化、增加海洋碳匯的有效途徑。大型海藻通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化成為有機(jī)碳，這類“藍(lán)碳”生態(tài)系統(tǒng)的碳封存率是陸地植物的10倍。不僅如此，新近研究發(fā)現(xiàn)，海藻飼喂反芻動(dòng)物，可減少甲烷（CH4）排放。CH4是僅次于CO2的第二大溫室氣體，其短期溫室效應(yīng)是CO2的約80倍。工業(yè)革命以來，CH4已導(dǎo)致全球溫度升高超過0.5℃，貢獻(xiàn)了超過30%的全球變暖。當(dāng)前60%的CH4排放來自人類活動(dòng)，其中來自反芻動(dòng)物的排放量占人為甲烷排放量的近1/3，相當(dāng)于28億噸CO2eq。需要指出的是，CH4在大氣中的周期短，現(xiàn)在采取行動(dòng)減少CH4排放是短期內(nèi)減緩氣候變暖的有效手段。已有研究表明，一些大型海藻能夠顯著減少反芻動(dòng)物的CH4排放，最高可減少98%的CH4排放。中國(guó)作為畜禽養(yǎng)殖大國(guó)，西部畜牧業(yè)可與東部海藻養(yǎng)殖業(yè)聯(lián)合，通過實(shí)施“東部養(yǎng)藻—西部喂牛”的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同策略，形成“東—西部國(guó)內(nèi)大循環(huán)”的新抓手，為落實(shí)“全球甲烷行動(dòng)”作出中國(guó)貢獻(xiàn)。

利用已有的海水養(yǎng)殖基礎(chǔ)，打造海上牧場(chǎng)新業(yè)態(tài)

海水養(yǎng)殖不僅可以提供豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白資源，還能減輕捕撈對(duì)自然資源的壓力。我國(guó)的海水養(yǎng)殖產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的近60%，是我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)重要組成部分。然而，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式和迅猛擴(kuò)張導(dǎo)致生態(tài)負(fù)荷過重、環(huán)境壓力過大，所引發(fā)的富營(yíng)養(yǎng)化、缺氧、酸化等環(huán)境問題為外界詬病，值得高度重視。在新的國(guó)際形勢(shì)下，海水養(yǎng)殖業(yè)具有保障糧食安全、增加就業(yè)機(jī)會(huì)、改善生活水平等重要內(nèi)涵和使命，急需通過科學(xué)研究和實(shí)踐，探索合理地開發(fā)利用海洋、并實(shí)現(xiàn)修復(fù)和保護(hù)海洋的新路徑。這是擺在科學(xué)家、政府和企業(yè)界的重要命題。

針對(duì)上述環(huán)境問題，ONCE提出基于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)節(jié)理念的人工上升流舉措，即通過清潔能源驅(qū)動(dòng)的人工上升流把養(yǎng)殖海區(qū)底部富營(yíng)養(yǎng)鹽水體帶到上層，供給養(yǎng)殖海藻光合作用所需營(yíng)養(yǎng)鹽，不僅解決營(yíng)養(yǎng)鹽、無(wú)機(jī)碳、溶解氧供需錯(cuò)位問題，而且變“污染場(chǎng)”為“增匯場(chǎng)”。該舉措特別適用于目前迅速發(fā)展起來但有待進(jìn)一步優(yōu)化的“海洋牧場(chǎng)示范區(qū)”。近幾年我國(guó)已建成169個(gè)海洋牧場(chǎng)，取得了良好的進(jìn)展。但多數(shù)海洋牧場(chǎng)停留在布放人工魚礁等設(shè)施建設(shè)上，生態(tài)示范作用有待進(jìn)一步展現(xiàn)。

通過實(shí)施海洋負(fù)排放系列措施，突破傳統(tǒng)思維和技術(shù)瓶頸，有望大幅度提高碳匯增量，同時(shí)解決現(xiàn)存的環(huán)境問題。在系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外海洋牧場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)“海上牧場(chǎng)”，可望催生海洋產(chǎn)業(yè)升級(jí)。傳統(tǒng)的筏架養(yǎng)殖在中國(guó)歷史悠久，漁民吃住生活在筏架上，塑造了“海洋牧歌”的雛形。在國(guó)外，荷蘭的海上養(yǎng)牛場(chǎng)可算是海上車間。海上牧場(chǎng)將是“集約式養(yǎng)殖+開放式牧場(chǎng)”的現(xiàn)代版的耕海漁業(yè)。將利于承擔(dān)多種養(yǎng)殖體系，使得傳統(tǒng)的陸地畜牧業(yè)得以延伸至海洋領(lǐng)域。例如，基于漂浮建筑的多功能一體化功能，海藻喂牛工程在近海環(huán)境中的直接實(shí)施，以及魚類網(wǎng)箱養(yǎng)殖的靈活可移動(dòng)性，旨在實(shí)現(xiàn)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的雙重優(yōu)化。大型養(yǎng)殖平臺(tái)海洋牧場(chǎng)還為抵御自然災(zāi)害提供保障，并能靈活適應(yīng)氣候的變化，在有效降低溫室氣體排放的同時(shí)，也顯著提升資源的產(chǎn)能。在此基礎(chǔ)上，充分利用海洋能、太陽(yáng)能等清潔能源，以及“水下大型藻+平臺(tái)微藻工廠化”“人工上升流+海水堿化措施”等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)高效負(fù)排放，催生多功能、高效率、可持續(xù)的海上牧場(chǎng)，形成基于海洋科技變革的新業(yè)態(tài)。它以生態(tài)健康與環(huán)境安全優(yōu)先的原則為指導(dǎo)設(shè)計(jì)建設(shè)海上大型可移動(dòng)工程平臺(tái)，集生產(chǎn)、控制與管理系統(tǒng)于一體。既著眼于生產(chǎn)又考慮廢物循環(huán)再利用，既通過科學(xué)干預(yù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模負(fù)排放，又解決富營(yíng)養(yǎng)化、缺氧、酸化等環(huán)境問題，既充分考慮到成本效益又嚴(yán)格控制和防范各類風(fēng)險(xiǎn)，有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、增加就業(yè)。包括生態(tài)旅游和游釣漁業(yè)，建設(shè)碳中和教育科普基地，將海水養(yǎng)殖區(qū)打造成“經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)”“技術(shù)示范”“觀光旅游”“科普教育”四位一體的新型海上牧場(chǎng)。將海上牧場(chǎng)培育成為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新業(yè)態(tài)。打造增加碳匯、保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新名片，形成范例推廣到“一帶一路”乃至全球沿海國(guó)家。

污水堿化增匯負(fù)排放，促進(jìn)氣候經(jīng)濟(jì)落地生花

海洋吸收大氣CO2的重要機(jī)制之一是溶解度泵，它是基于CO2在大氣和表層海洋的分壓差而自然發(fā)生的，一度被認(rèn)為是不可操控的。最新研究發(fā)現(xiàn)，人為地向海洋施加堿性礦物，提高海水堿度可以促進(jìn)對(duì)大氣CO2的吸收（即堿化增匯），堿化增匯是國(guó)際公認(rèn)的快速負(fù)排放路徑。然而，由于提高海水堿度會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，其實(shí)施方案及其生態(tài)后效均不明確，加之海上實(shí)施成本較高，目前國(guó)際上這方面的研發(fā)仍處于試驗(yàn)探索階段。

ONCE建設(shè)性地提出污水處理場(chǎng)尾水堿化排海增匯的新思路。尾水具有低pH、高pCO2和高有機(jī)酸等特點(diǎn)，若在排水入海前添加堿性物質(zhì)（如橄欖石等堿性礦物），既能夠減輕近岸海域的CO2排放、增加CO2吸收，也能夠緩解海水酸化等近海環(huán)境問題。全世界每年有1000多億噸污水排放至江河湖海，增加堿度可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的負(fù)排放。據(jù)估算，海洋堿度僅需提升1.5%，即可將大氣中的pCO2將穩(wěn)定在420 ppm（2020年水平），也就是說，在保持經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展的前提下，每年至少?gòu)拇髿庵幸瞥?00億噸CO2。需要指出的是，通過污水處理后的尾水堿化方案是在人為控制的環(huán)境下實(shí)施，相對(duì)而言是最安全、可靠、成本最低的海洋負(fù)排放方案。

此外，在污水堿化進(jìn)入海區(qū)后，由于堿度升高吸收空氣中的CO2可通過海上漂浮式微藻光生物反應(yīng)器向海水堿化區(qū)持續(xù)補(bǔ)充輸送有益的微藻，經(jīng)光合作用及時(shí)固定CO2、并維持較高的海水pH，進(jìn)而有利于持續(xù)吸收大氣CO2，進(jìn)入良性循環(huán)。微藻大量繁殖又為貝類生長(zhǎng)提供充足的食物，有利于發(fā)展?jié)O業(yè)資源，并消耗貝類鈣化過程中釋放的CO2，使生態(tài)系統(tǒng)整體受益。

如此，污水堿化入海負(fù)排放方案，不僅可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化增匯，還可減緩污水排放對(duì)自然環(huán)境的壓力。實(shí)現(xiàn)化學(xué)途徑與生物過程融合、無(wú)機(jī)與有機(jī)綜合儲(chǔ)碳，秉持BCMS理念，使應(yīng)對(duì)氣候變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展融為一體，使傳統(tǒng)的污水處理行業(yè)煥發(fā)生機(jī)、形成新業(yè)態(tài)。

海洋科技變革助力“一帶一路”可持續(xù)發(fā)展，引領(lǐng)全球氣候治理

“應(yīng)對(duì)氣候變化，建設(shè)生態(tài)文明，我國(guó)應(yīng)實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)應(yīng)對(duì)到主動(dòng)作為的重大轉(zhuǎn)變；緊跟時(shí)代、放眼世界，承擔(dān)大國(guó)責(zé)任、展現(xiàn)大國(guó)擔(dān)當(dāng)，實(shí)現(xiàn)由全球環(huán)境治理參與者到引領(lǐng)者的重大轉(zhuǎn)變”。我們應(yīng)踐行國(guó)際共識(shí)，鎖定碳中和目標(biāo)，建立海洋負(fù)排放有效路徑、提出合情、合理、合法的ONCE方案。合情，即符合中國(guó)國(guó)情——我國(guó)是海洋大國(guó)，但80%的海岸線已被人為改造，富營(yíng)養(yǎng)化、缺氧、酸化等環(huán)境問題亟須解決；合理，即符合科學(xué)原理——基于BCP-CCP-MCP三泵融合，以及BCP-CCP-MCP-SP四泵聯(lián)合（BCMS）的海洋負(fù)排放方案可望發(fā)展成顛覆性的技術(shù)；合法，即符合國(guó)際海洋法公約——我國(guó)是世界上最大的海水養(yǎng)殖國(guó)，提供了符合國(guó)際海洋法的大規(guī)模海洋負(fù)排放實(shí)施場(chǎng)所，可望建立業(yè)務(wù)化連續(xù)性管理體系。

鑒于ONCE大科學(xué)計(jì)劃的理念契合應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際共識(shí)、技術(shù)路線透明合理，既具有創(chuàng)新性、又具可復(fù)制、可推廣性，目前已經(jīng)吸引了33個(gè)國(guó)家參與。特別是，大多數(shù)“一帶一路”沿海國(guó)家也面臨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染等類似問題、以及碳中和的國(guó)家需求。因而，基于合情、合理、合法的ONCE方案普遍適用于“一帶一路”合作伙伴國(guó)家。ONCE將成為加強(qiáng)國(guó)際和區(qū)域環(huán)境合作、構(gòu)建人類和海洋共同命運(yùn)體的重要抓手。

海洋不僅為人類提供了賴以生存和發(fā)展的自然資源，而且在國(guó)際經(jīng)貿(mào)合作、支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著重要角色，其在國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)、科技競(jìng)爭(zhēng)中的戰(zhàn)略地位也日益凸顯。海洋的可持續(xù)發(fā)展已成為國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，尤其是在應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際共識(shí)方面，可望發(fā)揮重要的作用。這一切的前提，是人類必須首先直面當(dāng)下的海洋所處的狀態(tài)，然后才可能正確地認(rèn)識(shí)海洋、科學(xué)地干預(yù)海洋、從而真正保護(hù)海洋和人類可持續(xù)發(fā)展。既利用海洋調(diào)節(jié)氣候變化，又要保持人與自然和諧共生，這是一項(xiàng)建立在科學(xué)真知基礎(chǔ)之上的宏大系統(tǒng)工程。我們必須歷史地看問題，包括環(huán)境的變遷、氣候的演變，比較工業(yè)革命前后、人類的過去與現(xiàn)代的生活方式的根本變化，從地球系統(tǒng)科學(xué)出發(fā)認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，系統(tǒng)研究海洋負(fù)排放的理論與方法，使之成為有效應(yīng)對(duì)氣候變化、積極參與全球治理、推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的重要抓手。我們應(yīng)把握當(dāng)前窗口期，以海洋負(fù)排放為突破口，把合情、合理、合法的ONCE方案推向“一帶一路”乃至世界沿海國(guó)家，加強(qiáng)全球治理的引領(lǐng)力度、促進(jìn)應(yīng)對(duì)氣候變化的全球合作，加快實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生現(xiàn)代化。

（作者：焦念志，廈門大學(xué)碳中和創(chuàng)新研究中心福建省海洋碳匯重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廈門大學(xué)  ONCE聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室 加拿大戴爾豪斯大學(xué) 山東大學(xué)海洋研究院；駱庭偉、陳泉睿、朱陳霸，廈門大學(xué)碳中和創(chuàng)新研究中心福建省海洋碳匯重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廈門大學(xué)；劉紀(jì)化，山東大學(xué)海洋研究院 山東大學(xué)；編審：楊柳春；《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿 ）