碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)給環(huán)境科技帶來(lái)哪些挑戰(zhàn)？
“十四五”期間，生態(tài)文明建設(shè)以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向，推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效，將迎來(lái)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善從量變到質(zhì)變。對(duì)于碳達(dá)峰碳中和，不僅要從氣候履約的角度去理解，還涉及產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，更與生態(tài)文明、美麗中國(guó)建設(shè)，甚至健康中國(guó)建設(shè)有著密切關(guān)系。目前，國(guó)家相關(guān)部委、地方政府、行業(yè)企業(yè)、高等院校、研究機(jī)構(gòu)等各界都在積極行動(dòng)。
從產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的角度看碳達(dá)峰碳中和，歐洲的《綠色新政》、氫能煉鋼技術(shù)，日本的碳中和發(fā)展路線，英國(guó)的能源白皮書，美國(guó)的零碳排放行動(dòng)計(jì)劃，都透露出產(chǎn)業(yè)能源關(guān)鍵技術(shù)升級(jí)換代的意味。這種升級(jí)換代一旦與碳產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，緊跟而來(lái)的將是碳邊境稅，所有高碳煤電產(chǎn)品都可能受限，我國(guó)外循環(huán)空間會(huì)被大大壓縮。這樣碳達(dá)峰碳中和就不僅僅是氣候履約問(wèn)題，而是成為產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)焦點(diǎn)。所以在當(dāng)前的國(guó)際環(huán)境下，我們的科學(xué)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平需要跟上。
溫室氣體減排和大氣污染治理有協(xié)同性
碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)在推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)方面有很大的驅(qū)動(dòng)作用。溫室氣體減排和大氣污染治理有協(xié)同性，如果走碳中和路徑，PM2.5和臭氧的協(xié)同治理會(huì)實(shí)現(xiàn)根本性的改變。“大氣十條”和藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)實(shí)施幾年來(lái)的工作成效，都證實(shí)在減少大氣污染物的同時(shí)，可以很大程度實(shí)現(xiàn)減碳，對(duì)推動(dòng)碳強(qiáng)度降低發(fā)揮重要作用。
從污染物減排的角度來(lái)看，如果沒(méi)有碳達(dá)峰碳中和的推動(dòng)，以現(xiàn)有的政策措施，在2030年之后，減污過(guò)程將會(huì)減緩。但在碳中和情景下，與降碳結(jié)合，則會(huì)釋放出更大的減污潛力。在2030年到2060年之間，主要污染物排放仍有不小下降空間。由于能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，這種根本性的改變不會(huì)反彈，因此在監(jiān)管上避免了耗費(fèi)大量的人力物力財(cái)力。
從污染物暴露濃度對(duì)健康的影響分析來(lái)看，從現(xiàn)在起到2060年，我國(guó)老齡化程度、污染物濃度對(duì)健康的影響程度會(huì)逐漸上升。使健康獲益的環(huán)境改善、污染物暴露水平的降低其實(shí)有非常大的潛力。今天多花一元錢治污，未來(lái)會(huì)少花十元錢治病，人的生活質(zhì)量、獲得感等都會(huì)受到影響。所以減污降碳非常值得推進(jìn)。
要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，主要靠能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。根據(jù)模型計(jì)算推演，從2020年開始，如果沒(méi)有碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)約束，以現(xiàn)有的末端治理、管理減排等措施進(jìn)行治理，到2065年，PM2.5濃度最多降到25微克/立方米。但是如果有碳達(dá)峰的約束，可以降到20微克/立方米。如果實(shí)現(xiàn)提前達(dá)峰，在2025年到2030年之間，就可以到16微克/立方米左右。如果不僅提前達(dá)峰，還加上了碳中和的措施，就能到8微克/立方米左右。
然而，實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)不是輕輕松松的。在去年11月全國(guó)18家單位聯(lián)合發(fā)布的低碳發(fā)展路徑報(bào)告中，在降碳目標(biāo)約束下，可以用更少的總能源消耗達(dá)到同樣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目的，實(shí)現(xiàn)資源增效減碳。
資源增效減碳，能源結(jié)構(gòu)降碳，加上地質(zhì)空間存碳（CCUS）和生態(tài)系統(tǒng)固碳，構(gòu)成四大技術(shù)手段。四個(gè)手段什么時(shí)候用、哪個(gè)先用、哪個(gè)后用，將以碳市場(chǎng)為杠桿，形成市場(chǎng)機(jī)制融碳。這些方式同時(shí)發(fā)力，會(huì)形成實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的合理路徑。
碳達(dá)峰碳中和在未來(lái)對(duì)環(huán)境科技提出諸多挑戰(zhàn)
要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和，生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域還可以有哪些作為？
在資源增效減碳方面，應(yīng)思考城市發(fā)展如何引導(dǎo)合理需求，提升用能效率，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，降低用能負(fù)荷。節(jié)能降耗和治污是系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的，F(xiàn)在單位GDP能耗已經(jīng)有很大的下降，但是仍然還有很大的節(jié)能潛力。
比如，“無(wú)廢城市”建設(shè)不僅要考慮固廢，實(shí)際上廢水、廢氣、廢熱，都是和無(wú)廢社會(huì)相關(guān)聯(lián)的，也都是和碳有關(guān)聯(lián)的。未來(lái)的“無(wú)廢城市”要實(shí)現(xiàn)“四廢”打通、廢碳打通。用好物質(zhì)循環(huán)利用的關(guān)聯(lián)，需要大量的理論、技術(shù)去支撐。
又如循環(huán)經(jīng)濟(jì)。根據(jù)國(guó)際上的分析，45%的溫室氣體來(lái)自日常生活用品的生產(chǎn)，比如汽車、衣服、食品。如果循環(huán)經(jīng)濟(jì)策略在鋼鐵、水泥、塑料、鋁、食品等方面加以應(yīng)用，可以消除這45%中20%以上的二氧化碳排放，這將是巨大的貢獻(xiàn)。能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整產(chǎn)生很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)碰撞，但是循環(huán)經(jīng)濟(jì)、資源增效是協(xié)同的，各方相對(duì)容易達(dá)成共識(shí)，應(yīng)該充分發(fā)揮作用。
大數(shù)據(jù)、人工智能等很多新基建也可以實(shí)現(xiàn)資源增效。一方面，這些領(lǐng)域用電量極高，需要節(jié)能，現(xiàn)在就應(yīng)當(dāng)對(duì)未來(lái)用電量有預(yù)判，提升用電的有效性。另一方面，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，大大提高增效潛力。新基建在本身實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，要為系統(tǒng)節(jié)能更好地發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)“環(huán)境+”。
在能源結(jié)構(gòu)減碳方面，生態(tài)環(huán)境技術(shù)也面臨很多挑戰(zhàn)。風(fēng)、光資源不穩(wěn)定，大氣成分和物理參數(shù)會(huì)大大影響風(fēng)、光效果。所以，大氣環(huán)境領(lǐng)域可以加強(qiáng)與氣象領(lǐng)域的合作，F(xiàn)在氣象領(lǐng)域做天氣預(yù)報(bào)，可以為減災(zāi)防災(zāi)提供參考。以后可以變成資源預(yù)報(bào)，為發(fā)電、供電提供參考。未來(lái)風(fēng)光企業(yè)可能會(huì)成立天氣參數(shù)的預(yù)報(bào)部門，吸收專業(yè)人才進(jìn)行大氣成分變化研究等。此外，還要考慮多個(gè)互相關(guān)聯(lián)的因素，比如氣候變化對(duì)未來(lái)大氣擴(kuò)散條件和空氣質(zhì)量的影響，不同減排路徑的影響，氣溶膠輻射效應(yīng)變化下對(duì)空氣質(zhì)量的不同影響，相關(guān)問(wèn)題需要多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域協(xié)同解決。
在可再生能源方面，比如光伏發(fā)電會(huì)用到鎳等稀有金屬，還有一些稀土元素，如果全世界大幅使用“風(fēng)光”，礦產(chǎn)資源是不夠的，F(xiàn)在固廢領(lǐng)域往往從礦產(chǎn)元素的毒性角度去考慮，其實(shí)現(xiàn)在也需要認(rèn)識(shí)到，當(dāng)風(fēng)光能源大幅度使用的時(shí)候，其資源屬性價(jià)值會(huì)提高，在碳市場(chǎng)中體現(xiàn)出來(lái)。
在礦產(chǎn)資源和回收循環(huán)上，要加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵金屬資源的循環(huán)利用及其承載率的研究，將其價(jià)值與碳達(dá)峰碳中和關(guān)聯(lián)起來(lái)。在生態(tài)系統(tǒng)固碳方面，陸地的綠碳、海洋生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的藍(lán)碳都與此相關(guān)。生態(tài)環(huán)境工程恢復(fù)濕地及其生態(tài)功能，實(shí)際上是在增加碳匯。土壤生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)的變化對(duì)固碳能力的影響，需要用模型進(jìn)行規(guī)范。由于氮磷元素不足的時(shí)候會(huì)顯著降低二氧化碳施肥的效果，未來(lái)還應(yīng)思考解決，在削減氮氧化物，涉及到氮限制的情況下，未來(lái)的人為排放循環(huán)如何與碳達(dá)峰碳中和關(guān)聯(lián)起來(lái)，如何在全球和區(qū)域范圍內(nèi)增加碳匯，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。
碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)對(duì)未來(lái)環(huán)境科技提出了諸多挑戰(zhàn)。我們不是旁觀者，而是參與者，甚至在有些問(wèn)題上還是主導(dǎo)者。減污降碳協(xié)同增效，要在時(shí)空協(xié)同、過(guò)程協(xié)同、區(qū)域聯(lián)動(dòng)、深度脫碳上優(yōu)化路徑。生態(tài)環(huán)境部門將來(lái)很可能需要在監(jiān)督執(zhí)行中落實(shí)監(jiān)測(cè)、核算、核查等任務(wù)，而現(xiàn)在相關(guān)技術(shù)方法、儀器設(shè)備等還相對(duì)缺乏，這在微觀、中觀、宏觀管理上都需要大家一起努力去尋找應(yīng)對(duì)方案。
賀克斌系中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授。本文根據(jù)賀克斌在第十屆中國(guó)環(huán)境院所長(zhǎng)論壇上的發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱。標(biāo)題為編者所加。
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