從生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)角度關(guān)注水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和
時(shí)間：2021-07-02 瀏覽：1416 次
隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境問題日益凸顯，環(huán)境與發(fā)展之間的關(guān)系逐漸受到重視。其中，溫室效應(yīng)作為引起全球氣候變化主要因素已成為亟待解決的全球性問題。世界氣象組織發(fā)布的《溫室氣體公報(bào)》顯示，2019年全球二氧化碳平均值已突破了410毫克/千克的重要門檻，更加逼近科學(xué)界和國際社會(huì)所認(rèn)定的“安全”紅線，減少二氧化碳排放量迫在眉睫。為應(yīng)對氣候變化和環(huán)境污染帶來的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，以習(xí)近平為核心的黨中央審時(shí)度勢、高瞻遠(yuǎn)矚，作出了碳達(dá)峰、碳中和的重大戰(zhàn)略部署，并強(qiáng)調(diào)要拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)。
碳達(dá)峰、碳中和的概念和生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)
碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)是中國社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國建設(shè)目標(biāo)的一個(gè)重要內(nèi)容，對我國加速低碳轉(zhuǎn)型和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著重大而深遠(yuǎn)的意義。碳達(dá)峰是指在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，二氧化碳的排放達(dá)到峰值后逐步降低，是二氧化碳排放量由增至減的一個(gè)重要拐點(diǎn)。碳中和是指在一定時(shí)間內(nèi)，直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳與通過植物碳匯等方式吸收的二氧化碳相互抵消，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。
（二）生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)碳循環(huán)是指碳元素以碳單質(zhì)或其他不同含碳化合物的形式，在生態(tài)系統(tǒng)中隨著地球運(yùn)動(dòng)循環(huán)不止的現(xiàn)象。生態(tài)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生物的物質(zhì)能量組成。生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)以二氧化碳為中心，二氧化碳被植物、藻類等生產(chǎn)者利用進(jìn)行光合作用，合成植物性碳；通過食物鏈傳遞，碳轉(zhuǎn)移至消費(fèi)者體內(nèi)，經(jīng)過呼吸作用排放到空氣中；植物腐敗產(chǎn)生的殘根落葉、人和動(dòng)物的排泄物通過微生物分解一部分返回大氣，另一部分沉淀在土壤內(nèi)形成以化石燃料為主的礦物質(zhì)能源。生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)如圖1所示。
水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施，也是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要保障。我國建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系和生態(tài)體系的重大部署把水利放在九大基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之首，可見水利的重要性不言而喻。但在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，水利行業(yè)也成為了重要的能源消耗體和溫室氣體排放源，因此水利行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)是貫徹新發(fā)展理念，推動(dòng)現(xiàn)代化水利建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。
水是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、控制性要素，為實(shí)現(xiàn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，水利的作用不容忽視。水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)能夠深入落實(shí)“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路，以節(jié)約和保護(hù)水資源為核心，創(chuàng)新治水理念與技術(shù)，降低水利工程能源資源消耗，減少因水利規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理等方面產(chǎn)生的環(huán)境污染，以最小的成本獲得最大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，在持久水安全、優(yōu)質(zhì)水資源、健康水生態(tài)、宜居水環(huán)境、先進(jìn)水文化等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)升級，從而實(shí)現(xiàn)水資源永續(xù)利用和水利事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的水利目標(biāo)，有力推進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等多方面的可持續(xù)發(fā)展。
（二）是水利高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手
高質(zhì)量發(fā)展是“十四五”時(shí)期乃至更長一段時(shí)間我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題，也是水利行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向。水利的核心要義是趨利避害，水利的高質(zhì)量發(fā)展就是要以貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念為引領(lǐng)，做大水的“利”，控制水的“害”，實(shí)現(xiàn)包括水利工程在內(nèi)的水利自身的良性、高質(zhì)量運(yùn)行，進(jìn)而為經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供重要支撐。水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)能夠深入貫徹落實(shí)新發(fā)展理念，以技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新等方式提升水利工程的建設(shè)效益和管理效率，以產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等方式減少化石能源的消耗和環(huán)境污染，以低能耗、低污染、低排放為特點(diǎn)全面推進(jìn)人水和諧，有力推動(dòng)水利的高質(zhì)量發(fā)展。
（三）是解決新老水問題的現(xiàn)實(shí)需求
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和氣候變化的影響加劇，我國水資源逐漸呈現(xiàn)新老水問題相互交織的嚴(yán)峻形勢，這也對我國水利發(fā)展提出了更多更高的要求。當(dāng)前，我國地理氣候環(huán)境決定的水時(shí)空分布不均以及由此帶來的水旱災(zāi)害頻發(fā)問題仍有待解決，水資源短缺、水生態(tài)損害、水環(huán)境污染問題日益凸顯。在此背景下，水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)能夠有效減緩由于溫室氣體排放引起的全球平均氣溫升高，降低氣候變化對防災(zāi)減災(zāi)的不利影響，彌補(bǔ)前期對水資源新問題認(rèn)識不足、重視不夠、應(yīng)對不力的問題，在尊重自然、保護(hù)自然的理念下，以生態(tài)環(huán)境承載力為約束條件開展水利工程建設(shè)，提升水資源涵養(yǎng)修復(fù)能力，使水利工程服務(wù)于生態(tài)系統(tǒng)的健康維持和修復(fù)，筑牢我國生態(tài)安全屏障。
碳循環(huán)角度下水利行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的重要途徑
碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)不是單一的要求二氧化碳的不排放，它是通過減少碳排放、增加碳匯兩種方式協(xié)同作用以減少大氣中二氧化碳的整體含量。在生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中，生產(chǎn)者有著重要的碳匯功能，而消費(fèi)者和分解者則是碳排放的主要來源。因此，從碳循環(huán)角度體會(huì)水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和能夠更加直觀地理解水利行業(yè)對大氣中二氧化碳濃度的影響，進(jìn)而有效制定水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)方案。
生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的部分，它包括以植物為主的各種以簡單無機(jī)物為食的自養(yǎng)生物。在生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中，生產(chǎn)者的光合作用是碳元素從大氣進(jìn)入生態(tài)群落的主要途徑，這一過程能夠?qū)⑻嘉展潭ǖ街参矬w內(nèi)，有效降低大氣中的二氧化碳濃度。
為增加生產(chǎn)者的碳匯，農(nóng)田水利建設(shè)、水源工程建設(shè)、水系生態(tài)建設(shè)等多個(gè)方面都有著極大的潛力。一方面，在推進(jìn)集水災(zāi)害防控、水資源調(diào)配、水生態(tài)保護(hù)功能為一體的國家水網(wǎng)建設(shè)過程中，采取灌區(qū)配套設(shè)施建設(shè)、灌區(qū)節(jié)水改造、小流域綜合治理、淤地壩建設(shè)、水源工程建設(shè)等多種方式能夠有效改善水資源時(shí)空分布不均問題，增加雨洪水資源的利用量，使作物的水源條件得以改善，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田旱能澆澇能排的有效灌溉，進(jìn)而使得單位面積的作物量有效能加，提高農(nóng)作物的整體碳匯量。另一方面，通過水生態(tài)修復(fù)、加強(qiáng)水源涵養(yǎng)區(qū)和濕地的保護(hù)，能夠有效提升植被覆蓋率，大氣中更多的二氧化碳被喬灌草植被的光合作用固定，有效地中和二氧化碳的排放。
人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的干擾是二氧化碳含量增加的主要因素之一。為有效降低碳排放量，應(yīng)在水利工程征地拆遷、移民安置、航運(yùn)等多個(gè)涉及水利的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中深入貫徹綠色發(fā)展理念，遵循統(tǒng)籌兼顧、和諧發(fā)展的理念，開展生態(tài)友好型和資源節(jié)約型的規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過實(shí)現(xiàn)低的水資源消耗、水污染和污水排放，降低供水、水處理和污水處理所需的能源資源消耗，從而減少因人為原因而產(chǎn)生的二氧化碳排放。此外，水利工程建設(shè)時(shí)也應(yīng)注重水域環(huán)境的改善，采取建造適宜觀賞且可供當(dāng)?shù)鼐用裥蓍e健身的水域景觀的方式，引導(dǎo)居民踐行低碳環(huán)保的生活理念，重塑人水關(guān)系，以節(jié)約用水為中心逐漸提升居民的低碳生活意識。
微生物在碳循環(huán)中扮演著分解者的角色，它能夠加快生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)的速度，將消費(fèi)者的遺體和排泄物或轉(zhuǎn)化成二氧化碳釋放到大氣中，或轉(zhuǎn)化成碳酸鹽被植物所利用，或轉(zhuǎn)化為含碳物質(zhì)經(jīng)長時(shí)間沉淀形成煤炭等化石能源。河流湖泊中微生物的種類和含量與水體的溫度、溶解氧濃度等因素直接相關(guān)，然而工程建設(shè)時(shí)不可避免地會(huì)因攔蓄、調(diào)水等改變水體的水文情勢，造成原有水體水溫、水質(zhì)的變化。因此在水利工程建設(shè)時(shí)要深入、細(xì)致、科學(xué)地開展水利規(guī)劃、設(shè)計(jì)工作，充分考慮環(huán)境的承載能力，深入研究水文情勢變化對微生物的影響，保護(hù)生物多樣性，發(fā)揮微生物的生態(tài)修復(fù)功能，進(jìn)而減少因水環(huán)境污染和污水治理產(chǎn)生的碳排放，增加河流湖泊生態(tài)修復(fù)后的碳匯能力。除此之外，鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌等微生物還會(huì)在一定程度上加速水利工程中鋼鐵結(jié)構(gòu)的電化學(xué)腐蝕。因此，在水利工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)合理選用金屬構(gòu)件，定期進(jìn)行防腐保護(hù)工作和病險(xiǎn)水庫、水閘的除險(xiǎn)加固工作，延長水利工程的使用壽命，減少因水利工程建設(shè)原材料的使用而產(chǎn)生的碳排放。
在碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)指引下，加速向可再生能源轉(zhuǎn)型成為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的主要方向?！吨腥A人民共和國2020年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》中指出，2020年我國全年能源消費(fèi)總量達(dá)49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的56.8%，雖較上一年有所降低，但煤炭仍在我國能源結(jié)構(gòu)中占較大部分。煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳等大氣污染物，進(jìn)而對生態(tài)環(huán)境造成威脅。因此，在水利工程方面，應(yīng)加快水庫水能資源開發(fā)、河道閘壩水電開發(fā)、農(nóng)村小水電開發(fā)等清潔能源的開發(fā)利用，減少因碳能發(fā)電而造成的二氧化碳排放。與此同時(shí)，要開展技術(shù)創(chuàng)新，大力研究體現(xiàn)低碳理念的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝，減少水利運(yùn)行管理時(shí)泵站的電能消耗，提高能源利用效率，創(chuàng)建清潔能源結(jié)構(gòu)，從而降低水利行業(yè)的碳排放總量。
（一）樹立低碳理念，強(qiáng)化水利人才隊(duì)伍建設(shè)
面對水利行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的新形勢新要求，水利行業(yè)工作者要自覺樹立低碳理念，高度重視水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)，用科學(xué)觀念和低碳理念指導(dǎo)工作實(shí)踐。水利部門要積極開展宣傳活動(dòng)引導(dǎo)低碳理念，加強(qiáng)從業(yè)人員的低碳水利相關(guān)業(yè)務(wù)知識培訓(xùn)，注重培養(yǎng)水資源管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、水利建設(shè)等方面的低碳專門人才，強(qiáng)化水利人才隊(duì)伍建設(shè)，為水利行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和注入新鮮血液，使其永葆活力。
（二）增強(qiáng)創(chuàng)新意識，促進(jìn)水利行業(yè)節(jié)能減排
提升水利工作的能源資源利用效率是水利行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的重要內(nèi)容，其關(guān)鍵是技術(shù)和制度的創(chuàng)新。在技術(shù)創(chuàng)新方面，要圍繞水利碳達(dá)峰、碳中和的行動(dòng)目標(biāo)，加大國外先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新，大力研發(fā)適應(yīng)水利發(fā)展新階段要求的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝，減少水利設(shè)施建筑材料的消耗量，降低泵站等水利工程能源消耗運(yùn)行成本，提升水資源的利用效率。在制度創(chuàng)新方面，要統(tǒng)籌謀劃目標(biāo)任務(wù)，科學(xué)制定行動(dòng)方案，出臺(tái)細(xì)化的碳排放政策，建立低碳水利機(jī)制，制定相應(yīng)的水利技術(shù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)體系，對水利工作的各個(gè)環(huán)節(jié)開展碳排放審查，以碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)倒逼水利行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
（三）加快信息化建設(shè)，大力推進(jìn)智慧水利
智慧水利是智慧化思想與技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用，它通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)水利的信息化、現(xiàn)代化和智能化建設(shè)。為實(shí)現(xiàn)我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，要大力發(fā)展智慧水利，促進(jìn)水利規(guī)劃、工程建設(shè)、運(yùn)行管理和社會(huì)服務(wù)等方面的智慧化，完善“全國水利一張圖”，對碳排放開展監(jiān)測分析和濃度預(yù)警，融合氣象、水文、農(nóng)業(yè)等多部門的監(jiān)測信息，對水利行業(yè)的碳排放作出科學(xué)決策，為改善水環(huán)境水生態(tài)、提升水資源的利用率提供有力保障。
水利是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)支撐，是生態(tài)環(huán)境改善不可分割的保障系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)我國“30·60”雙碳目標(biāo)，水利行業(yè)應(yīng)主動(dòng)作為，盡快研究制定碳達(dá)峰、碳中和水利行動(dòng)方案，統(tǒng)籌謀劃，推動(dòng)水利高質(zhì)量發(fā)展。
來源：水利發(fā)展研究 2021.5
