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碳达峰与碳中和是怎么回事?

2021年,碳达峰与碳中和迅速走红。碳达峰,就是在某个时间点,二氧化碳的排放不再增长达到峰值,之后逐步回落。碳中和,就是排出的二氧化碳或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消。

碳达峰和碳中和的概念在1997年被提出,然后迅速上升为国际环保政策目标。2016年,全球178个缔约方共同签署了《巴黎协定》,目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内,在本世纪下半叶实现温室气体净零排放。倒推回来,实现全球碳中和目标的时间点在2050年,碳达峰的时间则要更早。

目前,美国、欧盟、日本、巴西都承诺在2050年实现碳中和目标。北欧五国表示争取比世界其他国家更快实现碳中和,其中芬兰2035年,冰岛2040年,瑞典2045年。全球有50多个国家已经实现了碳达峰,其排放总量占全球排放的36%。欧盟在上个世纪90年代实现了碳达峰,峰值是45亿吨;美国是在2007年,峰值是59亿吨。中国承诺在2030年前碳达峰,在2060年前实现碳中和。

低碳,正在成为全球集体行动的目标。不过,也有人指出国际环保议题背后的种种政治“图谋”。比较流行的观点有,“温室效应”是世纪骗局,低碳目标是“肉食者谋之”,是发达国家对发展中国家的政治打压,将来可能上升为贸易制裁的一种手段。

但是,环保首先应该是一个科学议题。只是关于环保主义存在一些伪科学让很多人谈“碳”色变,使得环保意识“宗教化”。人们容易将碳排放理解为负面的,视二氧化碳为一种威胁和灾难。

德裔英国生物化学家汉斯・阿道夫・克雷布斯在1937年提出柠檬酸循环(又称三羧酸循环)。他揭示了所有的生命体的能量代谢,都是将食物中的糖、蛋白质、脂肪三大营养要素最终转化为能量和二氧化碳。柠檬酸循环给很多人造成误解,认为二氧化碳是最终的一无是处的“排泄物”。

实际上,碳是万物生长的能量之源,碳排放和碳吸收是一个能量代谢及循环过程。比如,我们喜欢的大树,白天通过光合作用吸收二氧化碳,到了晚上则通过呼吸作用排放二氧化碳。二氧化碳是植物光合作用的原料,碳氧循环是生物赖以生存的必要过程。

通常认为,柠檬酸循环是不可逆的。但近期,德国明斯特大学的Ivan A. Berg研究团队和慕尼黑工业大学的Wolfgang Eisenreich团队合作在Nature杂志上发表了一篇研究论文(《High CO2 levels drive the TCA cycle backwards towards autotrophy》)。该论文发现了一种逆向柠檬酸循环现象。实验数据表明,在二氧化碳充足的情况下,细菌以二氧化碳为碳源。具体过程是,柠檬酸合酶推动反应生成更多乙酰辅酶A,乙酰辅酶A再通过二氧化碳的作用形成丙酮酸,丙酮酸进一步转变为糖、脂和氨基酸。当然,该研究仅供参考。(《nature颠覆性成果|二氧化碳是能量代谢终产物和万物生长能量之源》,春晓,bioart)

上述并非鼓励碳排放,而是倡导一种理性科学的环保理念。二氧化碳并不是越多越好,也不是越少越好,我们需要尊重自然界的生物循环规律。

在自然界中,任何动物都会排放温室气体。如果动物规模膨胀,超出了自然界的承载量,碳排放则过量。但是,在工业时代之前,动物规模无法持续膨胀,任何动物包括人在内都会陷入“马尔萨斯抑制”。为什么?动物和早期人类猎取自然资源的手段是粗放的,而资源是有限的,动物大量繁殖容易陷入饥荒,亦或者是因食物、领地争夺而相互厮杀。自然界中的动物数量都会保持一定的平衡,顶级猎食者需要庞大的栖息地,为了降低竞争压力,它们可能会杀死雄性幼崽。人类也是如此,在工业时代之前,在粮食不足时,不管是东方还是西方,都会残忍杀婴,其中多数是女婴。所以,在14世纪之前,全球人口增长极为缓慢,饥荒、瘟疫、杀婴和战争反复抑制人口增长。

进入工业时代后,人口迅速膨胀。世界人口在1804年突破10亿,1927年20亿,1960年迅速越过30亿,1974年就到40亿,再过13年的1987年达到50亿,1999年突破60亿,如今在75亿左右。

现在主流的观点是,工业时代以来,人口的迅速增加以及工业化机器大生产,打破了过去的氧碳平衡,导致二氧化碳增加,引发温室效应。

人口数量大规模增长,采集燃料、猎取食物以及扩张生存地,大大增加了二氧化碳的排放。

首先,石化燃料被认为是温室效应的主要制造者。数据显示,近30年来,煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧每年释放超过百亿吨二氧化碳,远远超过10余亿吨森林碳汇总量。

其次,农业是二氧化碳排放的第二大部门。食物量的增加促使畜牧业扩张,如今全世界饲养的牛多达11亿多头,每年甲烷排放量占所有甲烷气体的20%。光牛羊就制造了全球5%的温室气体排放量。联合国粮食及农业组织曾经发过一则报告,指出畜牧业排放的温室气体占全球14.5%,畜牧业每年所排放的甲烷量相等于1.44亿吨石油。而全球14亿辆汽车所产生的碳排放量也只占全球的11.9%,基本上是一头牛抵一辆车。奶牛的碳排放量更加惊人,英国Upfield团队的负责人莎莉・史密斯在国际期刊《生命周期评估》发布一则报告宣称:每生产250克奶酪,奶牛产生的碳排放,相当于汽车开5公里。

最后,生存地扩张也增加了排碳量。大规模砍伐原始森林用于改造农田,建造畜牧场,建设工厂和城市。据统计,森林砍伐所造成的排放目前占全球二氧化碳排放的20%。满足一家四口的一年的肉食总量,需要燃烧260加仑的原油,以及产生2.5吨的二氧化碳。

早在1938年,英国气象学家卡林达对二氧化碳数据进行分析指出,当时的二氧化碳浓度比20世纪初上升了6%,并预测了全球气候变暖的趋势,引发了世人的关注。2007年,联合国政府间气候变化问题研究小组(IPCP)发布了一份气候报告。该报告指出,过去50年来的气候变化现象,有90%的可能是由人类活动导致的。

现在的主流观点是,人类活动尤其是工业化生产,是气候变暖的主要原因。《巴黎协议》的全球平均气温目标的比较对象正是前工业化时期――上升幅度控制在2摄氏度以内。

看具体数据,19世纪这100年间,全球地表气温上升了0.2-0.69摄氏度;20世纪这100年间,上升了0.53摄氏度。但是,二战以后,全球变暖的趋势明显加速,90年代的全球平均气温创下历史最高纪录,也是自1659年开始纪录气象以来北半球最暖的10年。从1975年到1995年,能源生产就增长了50%。90年代初,美国累积排放量达到近1700亿吨,欧盟达到近1200亿吨,前苏联达到近1100亿吨。当时,欧盟碳排放量达到峰值,美国则接近峰值。

联合国政府间气候变化专门委员会预计从1990年到2100年全球气温将升高1.4-5.8摄氏度。2006年公布的气候变化经济学报告预测,如果我们仅以2006年的生活方式,到2100年全球气温将有50%的可能会上升4摄氏度。

但是,也有一些科学家认为,主流观点过度夸大了温室效应。如果把时间距离拉长,地球的温度百年升高0.3-0.6摄氏度属于正常气候变化。即便最近50年全球气温上升速度加快,也不能简答地归咎于温室气体。因为地球气温变化的原因是复杂的,实际上太阳活动比人类活动对地球变暖的影响要大得多。

文 | 智本社

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