4月11日在海南省海口舉辦的第三屆消博會上，綠色可持續理念、低碳可降解的產品，成為各類消費精品生產企業的共同追求。中國石油南方石油勘探開發有限責任公司相關負責人介紹說，該公司對消博會活動期間產生的溫室氣體排放量進行核算，并向萬寧小海紅樹林生態修復工程項目購買220噸碳匯量，捐贈給消博會助力碳中和。

近年來，極端氣候事件頻發引起人們高度關注。全球氣候系統變化的原因可分為自然因子和人為因子兩大類，前者包括太陽活動變化、氣候系統內部變率等，后者包括人類使用化石燃料以及毀林引起的大氣溫室氣體濃度增加、大氣中氣溶膠濃度變化等。

全球系統中的碳庫主要有4個，分別為大氣碳庫、海洋碳庫、陸地生態系統碳庫和巖石圈碳庫。大氣碳庫是4個碳庫中最小的，約700Gt（1Gt=10億噸），與人類生活息息相關，最先引起關注。

工業革命以來，各國大量開采和使用巖石圈中以石油、煤、天然氣等形式存在的化石燃料，最終產生大量二氧化碳、甲烷等溫室氣體，停留在大氣圈中。大氣中的溫室氣體可以吸收地面向上的長波輻射，導致全球溫度升高，形成溫室效應。溫室效應會造成冰川融化、海平面上升、氣候帶北移等生態問題，也會導致森林火災、干旱、龍卷風等氣候異常。

2020年9月，中國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標，這有助于實現《巴黎協定》將本世紀氣溫升高控制在2℃以內。在國家政策號召下，各行各業在開展減碳策略，目前減少溫室氣體的手段主要分為源頭控制、過程控制和末端控制。

源頭控制是指開發新能源以擺脫對化石能源的依賴，主要包括太陽能、風能、地熱能、潮汐能、核能等。數據顯示，2021年，中國核電集團全年發電量為1826.37億千瓦時，同比增長18.61%，創歷史新高。其中采用核能形式的發電量為1731.23億千瓦時，同比增長16.71%；非核清潔能源，如風電、光伏發電95.14億千瓦時，同比增長68.69%。

過程控制是指在溫室氣體排放源處設置相應技術來減排。在火力發電廠，可以利用碳捕獲與封存技術來實施對二氧化碳的捕集，并封存地下或海底，使大氣中的碳重新回歸巖石圈，主要采用電化學捕獲、液體吸收法和物理吸附法等。世界上最大的碳捕獲與封存技術工廠位于冰島，每年可儲存4000噸二氧化碳，相當于把790輛汽車的年碳排放量封入地下。目前，碳捕獲與封存技術的成本和一些技術難關依舊限制了其規模化發展。

源頭控制和過程控制均是在減少向大氣中直接排放二氧化碳，但無法處理那些分散的碳排放源和當前大氣中現有的二氧化碳，因此需要一些末端技術來實現深層次的脫碳。常見的末端技術是生物質能的碳捕集與封存。該技術被認為是可行性最高的負碳技術，通過農作物或植物的生長來吸收大氣中的二氧化碳。但是利用該技術需要大量的土地，這可能會引起糧食、淡水危機。還有一些其他技術，包括陸地增強風化、海洋堿化，均是提升生態系統能力來去除大氣中的碳。直接空氣捕獲與封存技術，是指通過大型風扇提供穩定的大氣流動，并結合化學工藝直接將空氣中的二氧化碳進行捕獲。該技術在一定程度上減輕了土地和水源的負擔，但捕獲一噸二氧化碳的成本約為600美元，成本是阻礙其發展的重要原因。

根據聯合國環境署聲明，去除大氣中溫室潛能值更高的甲烷，是在短時間內解決氣候變化的另一有效途徑。國外學者布倫奈斯將經過銅處理的沸石顆粒加熱至310℃，可以百分百去除大氣甲烷，這為未來使用熱催化技術來對抗氣候變化提供了基礎。光催化技術是利用在紫外光的激發下，光催化劑內形成電子—空穴對，產生具有較強的還原性羧基活性基團，氧化大氣甲烷。目前出現了一種太陽能熱氣流發電系統與光催化相結合的新系統，可實現超稀薄大氣甲烷的大規模、零能耗捕集與高效降解，被最新出版的聯合國政府間氣候變化委員會年度報告認為是新興負排放技術。

（第一作者系武漢理工大學土木工程與建筑學院教授、博士生導師，第二作者系武漢理工大學土木工程與建筑學院研究助理）