一、“霾锁中国”带来重大挑战

      2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省（区、市），在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2014年1月4日，国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。一场雾霾锁住了整个城市人的好心情，越来越多的中国人开始关心这样的雾霾天气究竟是如何发生的。

      霾或称灰霾、烟霞，一般呈黄色或橙灰色。是大气中的颗粒物与过饱和污染物共同形成的气溶胶溶液，使能见度降低。与过饱和水溶液析出沉淀，形成混浊一样，是大气污染物处于过饱和状态的气候现象。

      雾霾天气是温室效应显著增强带来的恶果之一。在全球变暖的大环境下，大气环流异常，使污染物难以扩散，全球变暖和雾霾天气的出现，最根本的原因还是化石能源粗放性使用等带来的环境污染。治理的根本办法是减少向大气中释放温室气体和污染物，加速其循环、转化和清除过程。

      二、常规手段治霾难以见效

      在雾霾的挑战面前，我们确立了以降低能源消耗、减少污染物排放为旨归的节能减排策略，采取了一系列的应对办法，诸如：加快节能减排的技术改造；提高煤炭资源的清洁高效利用水平；淘汰落后产能；减少和转移污染源；实施征收碳税的价格干预等。

      我国正处于经济和科技的高速发展阶段，发展是不二选择。虽然我国也在进行一系列的产业结构调整和转型升级，但是这种改变不是一蹴而就的，我们必须清醒的认识到，在未来相当长的一段时期内，能源结构和能源消费仍会保持持续上升的态势，并且随着经济的发展，我国碳排放总量仍会不断增加，如果仅依靠城市管控、节能减排这样的传统办法治霾，恐怕是杯水车薪。

      三、生物质能成为终极武器

      破解我国资源和环境两大制约性瓶颈，实现治霾和发展的双赢，需要认真研究、科学规划，发展优势的可再生清洁能源。

      众所周知，可再生清洁能源主要有太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能和生物质能等，它们都是直接或间接地来源于太阳。这其中，生物质能源相较于其他可再生清洁能源，具有明显的优势，即含有碳基，不仅可作能源使用，还可以转变成新的物质参与经济循环；生物质形成的过程就是碳的生物化学地球循环过程，这一过程消耗物是大气圈中的CO2，生成物是可资源化的生物质，中间过程中还能够消化吸收水体、土壤中的重金属离子和其他污染物；起到修复大气、土壤、水体的生态效应。

      在诸多植物中，笔者通过栽培和刈割韭菜发现，速生草本植物一年可刈割多次，其叶面总面积和叶绿体总数量，大于相同面积、多年一次生命周期森林的叶面总面积和叶绿体总数量；由于森林不能刈割封存，速生草本植物50年的生物质总量和碳封存总量，是相同面积森林的100～150倍。

      据此，笔者首次提出种植速生、丰产的陆生和水生草本植物，将大气圈中气态的CO2转入生物圈中形成固态的有机碳化合物，将“动碳”变为“静碳”，获得大气碳资源，使生物质发生飞跃性大增产，可实现大气CO2负增长；开辟了修复生态环境，控制全球变暖，消除雾霾的新途径。

      种植速生草转化大气圈中的CO2制备标准碳产品封存，参与碳交易，将有限的森林碳汇变成无限的植物碳汇；改虚拟的“配额指标”碳排放权交易为可准确计量的实物碳产品交易，是大气降碳和控制全球变暖的硬措施，必然成为全球碳交易市场的主流；用速生草制备成固态、液态、气态的清洁能源产品，替代化石能源，是消除雾霾的科学方法。

      (一)速生草碳汇量大，选育的绿心1号品种经中国质量认证中心依据清洁发展机制项目(CDM)的方法学、中国自愿减排项目(CCER)的方法学、IPCC国家温室气体清单编制指南及ISO14064企业温室气体清单编制指南等进行核算，每亩净碳汇量可达14吨；制备的植物碳产品经南方林业生态应用技术国家工程实验室和作物生理与分子生物学教育部重点实验室检测，平均碳含量为48.09%～49.20%。封存0.685吨碳产品相当于封存1吨CO2。据测算，大气圈CO2总质量约3.11万亿吨。每年封存130亿吨碳产品，可实现大气CO2负增长；50年封存6661亿多吨碳产品(即可分离出滞留在大气中的9725亿多吨CO2)，大气中CO2浓度即可从当前的400ppm降低到工业革命前的275ppm。仅需边际性土地、污染需治理土地、湿地与水面约1亿公顷。项目的全面实施，将使我国成为世界上唯一创造大气CO2负增长和解除全球温室效应及雾霾危害的国家。

      技术要点包括速生：根据速生草具有生长发育迅速、反复萌发的特性，一年可刈割多次，以获得提供最大生物质质量的能力。刈割:通过在单位时间内对速生草的多次刈割，实现生物质质量最大值。成型:干燥、压缩生物质体积、增加稳定性、减少与空气的接触面，避免生物质的氧化分解，便于运输、储藏。计量:按技术标准规定对储碳产品进行检测、计量，实现碳排放量与碳产品储藏量的交易。封存:按碳交易合同规定的时间，储藏生物质有机碳，控制储藏的碳产品向大气中释放CO2，实现生物质碳释放的可控性。应用:实现储碳目标后，对碳产品进行综合利用，可用作造纸、建筑材料、包装材料、饲料、肥料和化工原料等；也可直接燃烧发电，转化成为巨大的社会经济效益，让生物质资源释放价值。

      (二)速生草本植物及其标准碳产品替代化石能源，调整能源结构，是将速生草本植物制备成固体、液体、气体形态的清洁能源产品，用于生活、生产、交通、运输等各个领域:可制成固体燃料:如木炭或成型燃料替代煤，燃烧发电、供热、取暖；可制成液体燃料:如生物柴油、生物原油、甲醇、二甲醚、乙醇及植物油替代石油，供内燃机、锅炉使用；可制成气体燃料，如氢气、甲烷、一氧化碳和沼气替代天然气，供锅炉、内燃机使用。

      我国在目前的经济和技术条件下，走西方国家提出的“低碳经济”发展模式的道路，必然会带来制约经济社会发展和进步的负面作用。只有速生草本植物才能提供足量的替代化石能源的生物质，避免使用远古时代封存在地层下的化石能源释放CO2、NOX等温室气体和SO2、H2S等污染性气体及PM2.5，可保留优异濒临枯竭的珍贵化石能源资源，实现大气温室气体负增长，调控温室效应，消除雾霾。速生草碳转化封存及碳资源综合开发利用技术，既能解决我国节能减排不好处理的碳排放难题，又可消解西方国家要求减排的巨大压力，使我国成为经济发展和应对气候变化双赢的先锋。

      目前，湖南省长沙县已建立了速生草碳转化封存及碳资源综合开发利用总部科研示范基地，在西洞庭湖、南洞庭湖湿地已种植20万亩高效捕碳的速生草，并在世界首次示范封存1000吨CO2。2013年底长沙县委、县政府决定开展创建全国首个“零碳县”经济发展模式试点工作。

      “零碳县(区)” 经济发展模式，是综合利用大气碳资源，制造碳产品，形成碳产业的新气候经济模式，是应对气候变化形成的新型经济产业链，是生态效益、环境效益、社会效益和经济效益的统一体，实现了经济发展与应对气候变化的双赢。

      “零碳县(区)” 经济发展模式的创建是运用系统工程技术方法，进行碳规划、碳普查、碳核算、碳核查，统筹碳源与碳汇；通过节能减排等技术手段，减少生产、生活中的CO2排放总量；提高碳汇能力；用碳源总量减去碳汇总量，剩余的CO2排放量用绿色能源替代、碳产品封存和碳交易及生态碳汇补偿的方法来抵消。当县(区)域边界范围内碳源与碳汇处于动态平衡时，称为“零碳县(区)” 经济发展模式。包括“生态零碳县(区)” 经济发展模式、“负碳县(区)” 经济发展模式、“生态负碳县(区)” 经济发展模式。通过“零碳”、“负碳”县(区) 经济发展模式的创建、复制和推广，逐步实现“零碳国家”、“零碳世界”经济发展模式，从根本上降低大气温室效应，控制全球气候变暖；使CO2排放峰值降低和提前；稳定气候系统，维护地球上水、气、冰共存的气候平衡状态与生物多样性；解决能源与相关环境问题，消除雾霾，使人类可持续生存和发展。

      研究掌握碳循环规律，对碳释放、碳转化、碳传递、碳封存、碳应用等碳循环过程实施技术控制、统筹和顶层设计，使我国能充分合理地利用没有国界、没有纷争的大气碳资源，获得可持续发展的大量物质财富，从碳认识的“必然王国”到达碳认识的“自由王国”。

      人类应着眼长远发展目标，认清各种能源的本质、特性和价值，科学地规划、发展、使用优势可再生清洁能源，避免对能源选择错误造成未来能源重复规划投资和建设带来的损失。速生草碳转化封存及替代化石能源，是驾驭高碳的有力措施，必然会使我国成为世界新气候经济的缔造者和引领者；必然成为控制全球气候变暖和治理大气雾霾的终极手段。

            （作者系中南林业科技大学碳循环研究中心主任、湖南省精细化工研究所所长）

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