水庫：碳源，還是碳匯？

彭向訓(xùn)

夕陽下的三峽水庫 攝影/劉華

低碳關(guān)注

近一百多年來全球氣候正在變暖的事實，已經(jīng)得到許多人的確認(rèn)。

至于全球氣候變暖的原因，科學(xué)界并沒有取得完全一致的看法。一些質(zhì)疑的聲音，也不時從科學(xué)界內(nèi)部傳出。不過，相關(guān)領(lǐng)域的許多科學(xué)家都逐漸支持以下觀點：人類活動引起的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體從工業(yè)革命時期以來的大量排放，是導(dǎo)致全球氣候變暖的重要原因。這個觀點也已經(jīng)在國際權(quán)威機構(gòu)——政府間氣候?qū)ｉT委員會（IPCC）的有關(guān)文件中得到認(rèn)可。IPCC的評估報告認(rèn)為，上個世紀(jì)中期至今所觀測到的大部分溫度上升，有超過90%的可能是與人類活動產(chǎn)生的溫室氣體排放有關(guān)。

正是有IPCC等權(quán)威機構(gòu)觀點的支持，為減緩逐步明顯的全球氣候變暖趨勢，國際社會正在達成共識，需要盡可能削減溫室氣體排放。這也促進了人們研究各種人類活動對碳排放強度的影響，期望采取某種有效針對措施，以降低碳排放，并最后達到零排放。各國政要多次舉行會議，提出減排目標(biāo)，商討國際分工與合作，以應(yīng)對全球變暖。正是在這樣一個大背景下，關(guān)注低碳話題成為當(dāng)前的時尚，已經(jīng)滲透到我們的政治、經(jīng)濟與社會生活中。

既然低碳關(guān)注成為時尚，那科學(xué)工作者也不免會在這類時尚問題的研究上緊跟。

爭論泛起：水庫，是碳源，還是碳匯？

雖然許多研究成果已經(jīng)指出，人類在近200年來對化石能源的大量使用，是人類排放溫室氣體的主要來源，但這并不能阻止一些科學(xué)家對其他人類活動是否顯著地增加了碳排放進行深入的研究。在這類研究中，有一位科學(xué)家的新穎觀點，讓人們將碳排放問題的關(guān)注興奮點轉(zhuǎn)向了水庫。

這位科學(xué)家就是Fearnside。

Fearnside在前人工作的基礎(chǔ)上，認(rèn)真地研究了巴西圖庫魯伊水庫溫室氣體排放，發(fā)表了相關(guān)論文，對該水庫可能的排放水平從理論上進行了較為全面的分析和估算。

在Fearnside的研究中，他說，水庫造成的陸地淹沒，使得淹沒區(qū)的植被腐化分解。在淹沒水面以上部分，植物有氧分解成溫室氣體——二氧化碳排放進大氣。那些淹沒在水面以下部分的植物，因為接近厭氧環(huán)境，被分解成二氧化碳和甲烷，通過水庫表面的氣泡和氣體擴散進入大氣中。另外，發(fā)電的水庫，水流通過渦輪機時，或者水流通過泄洪通道時，因為水流溫度、壓強等的改變，而釋放大量的甲烷氣體。其中，甲烷的溫室氣體效應(yīng)大大超過二氧化碳。這樣累計下來，發(fā)電水庫的甲烷和二氧化碳釋放量約為同量級化石燃料電廠的好幾倍。

根據(jù)他的論文，人們很可能會得到以下結(jié)論：雖然水電經(jīng)常被標(biāo)榜為綠色能源，但實際上，發(fā)電的水庫是比火電站更嚴(yán)重的溫室氣體排放源。

當(dāng)輿論已經(jīng)普遍認(rèn)為化石燃料電廠是全球重要的溫室氣體排放源時，F(xiàn)earnside的研究竟然說發(fā)電水庫是更嚴(yán)重的排放源。不難理解，其說法的觀念沖擊性是巨大的。

據(jù)此，一些人，特別是反壩人士從這里得到重要的理論支持，他們說:水庫，作為重要的碳排放源，對于全球氣候變暖，更是難辭其咎。

有開拓者，就有追隨者。在Fearnside研究的啟發(fā)下，有學(xué)者也對其他一些水庫的碳排放進行了探索。特別是對于全球最大的水利工程三峽水庫的溫室氣體排放，有人做了認(rèn)真的研究。某些研究者得出結(jié)論：三峽水庫的沼澤地甲烷排放通量很高，竟然超過了Fearnside所觀察的巴西熱帶水庫。這個觀點提出后，所產(chǎn)生的新聞效果是很大的。普通的人們很可能因此得出推論，三峽工程將成為很大的溫室氣體排放源。

對此，有人士辯護說，這個推論根本沒考慮到我國大型水庫建設(shè)的實際。在我國，大型水庫蓄水前，都有嚴(yán)格的清庫要求，植物以及土壤中的有機碳含量都不會很高，不會造成持久的溫室氣體大量排放。更有一些水電建設(shè)支持者，在仔細分析了Fearnside等研究者的一貫言行后，說：Fearnside等人歷來就反對在河流上建設(shè)水電工程，因此，這些反壩運動者專門喜歡收集不利于水電工程形象的特例，而故意忽視或者回避可以證明水電是更清潔能源的事實。水電建設(shè)支持者堅持認(rèn)為，以這些明顯有情緒偏向的人的結(jié)論作為依據(jù)，就認(rèn)定水庫是重要的溫室氣體排放源，其論證是不可被采信的。

在反對Fearnside結(jié)論的文章里，對水庫選樣的代表性，有人辯解道，F(xiàn)earnside所研究的水庫，正處在熱帶地區(qū)，以如此特殊區(qū)域的寬淺水庫的觀察數(shù)據(jù)來論證水庫是排放溫室氣體的元兇之一，證據(jù)毫不充分，結(jié)論不具備普遍性。雖然水庫確實也是碳源，但地球上大多數(shù)水庫的排放量遠遠沒有如此巨大。也有人強調(diào)說，水庫將陸地表面的有機物沉積到庫底，遲滯了有機物分解成溫室氣體的過程，更有可能將部分碳長期隔絕在水庫里，從這個意義上說，水庫不僅僅是碳源，更應(yīng)該看做是碳匯。

水庫到底是碳源還是碳匯，爭論泛起。

碳源還是碳匯，該如何分析？

按照一般意義，碳源，是向空氣中釋放二氧化碳等溫室氣體的場所，而碳匯，則是指從空氣中吸收二氧化碳等溫室氣體。

如果按照這個表面上的定義，大多數(shù)水庫是溫室氣體排放源，應(yīng)該是毋庸置疑的。因為在許多水庫，都可以被觀測到庫區(qū)內(nèi)有溫室氣體排放。

不過，如果我們按照這個定義來確認(rèn)碳源與碳匯，對于溫室氣體減排有實際的指導(dǎo)意義嗎？

碳在自然界，是循環(huán)的。大氣中的二氧化碳，在光合作用下，被植物吸收，然后在生物的呼吸作用下，有一部分返回大氣。另外一部分作為生物體物質(zhì)存儲起來。從某一局部看，某類生物基本不吸收二氧化碳，只排放二氧化碳，比如動物，以此觀之，動物應(yīng)該是溫室氣體重要排放源。但我們得出這個結(jié)論，對溫室氣體減排是否有重大的指導(dǎo)意義呢？

意義應(yīng)該是不大的。為什么？

很簡單。生命體有生有死，除非短時期內(nèi)，地球上有大量生命體消亡，或者有更廣泛的生命體繁盛，生物的呼吸作用，并不可能在短時間內(nèi)顯著改變溫室氣體在大氣中的濃度，這種生態(tài)系統(tǒng)碳物質(zhì)循環(huán)所帶來的大氣碳含量波動，在短時期內(nèi)是微乎其微的。就是說，作為重要碳排放源的動物界，是自然碳循環(huán)的一部分。在可見的時段內(nèi)，并不能從總體上增加大氣中溫室氣體的凈含量。

那么，水庫，是否會顯著增加大氣中溫室氣體的凈含量呢？

答案不是很明晰。不過，很有可能是否定性的。

我們知道，水庫排放溫室氣體物質(zhì)的來源，有以下幾種：建庫前就在庫區(qū)的，建庫后新生成的，以及來自于水庫所匯集流域內(nèi)的。

對于建庫前就在庫區(qū)的溫室氣體排放源，建庫后，如果依然在排放，我們就不能將這個排放量記錄在水庫對溫室氣體排放的凈貢獻中。如果建庫使該排放源不存在了，那水庫的凈排放貢獻也要扣除該排放源在建庫前的排放量。在Fearnside的研究中，圖庫魯伊水電站蓄水前在自然環(huán)境下的溫室氣體排放本底值，并沒有測量。論證該水庫的溫室氣體排放凈貢獻，必須要將這個值減去后，才是科學(xué)的。

如果流域內(nèi)的溫室氣體排放源，因為水流的匯集作用，而沉積在水庫庫區(qū)，使得溫室氣體在庫區(qū)集中排放，我們更難將這一部分的排放量歸為是水庫的凈排放。對于全球溫室氣體排放來說，這僅僅是轉(zhuǎn)移了排放地而已。

對于建庫后新生成的排放源，我們也要辯證分析。水庫蓄水后，庫區(qū)濕地面積有可能增大。濕地雖然會排放大量的甲烷等溫室氣體，但水庫建成后，會降低下游被洪水淹沒而成為濕地的幾率，有可能使下游排放溫室氣體的數(shù)量減少。同時，因為水庫的建設(shè)，使得大量排放源被深水區(qū)域覆蓋，這又會大大降低甲烷等氣體的排放，使得水庫具備了碳匯的功能。這樣，對水庫建設(shè)而增加的整個流域的凈排放量估算，其工作變得十分困難。

雖然也有人說，水庫大壩的建設(shè)，使得河流碳向海洋沉積的通路受阻，讓很大部分碳無法永久地沉積在海洋中。但是，有研究針鋒相對地指出，即使河流不受大壩阻滯，河流中的大部分碳也并不會沉積到海洋，而是在河水流動過程中，排向大氣，或者沉積在河灘。

照以上的分析思路，水庫的碳匯碳源作用，似乎只是將自然界本來就有的生物圈碳元素循環(huán)添加了一個環(huán)節(jié)，整個循環(huán)周期以及總體上參與循環(huán)的碳量并沒有因此顯著改變。在碳循環(huán)過程中，水庫既可能是碳源，也可能是碳匯。

額爾古納濕地被稱為“亞洲第一濕地”攝影/于華

澎溪河自然保護區(qū) 攝影/任紅

關(guān)注重點：碳循環(huán)周期改變

即使水庫是顯著的碳排放源，但水庫與火電廠等以化石燃料為能源的溫室氣體排放源也有明顯的不同。化石燃料是在地質(zhì)作用下，經(jīng)過幾億年而累積下來的碳匯。近代以來，對地質(zhì)時間尺度生成的化石燃料的大量消耗，使得大氣中溫室氣體在短時間尺度上（以生命個體的生存時間為單位）的循環(huán)平衡被迅速打破，大氣中的溫室氣體含量迅速增加。這種平衡的破壞，與生物圈碳循環(huán)平衡的修復(fù)不同，自然界在短時期內(nèi)無法自我修復(fù)。這才是全球?qū)厥覛怏w排放擔(dān)憂的根本所在。

因此，爭論水庫是否是碳源，不是不可以，而是很有可能干擾人們的視線，將減排的注意力引向一個不太恰當(dāng)?shù)姆较颉３乾F(xiàn)在有確鑿的證據(jù)證明，原本屬于長周期循環(huán)過程中的、正附存在大氣圈之外的碳元素，比如百年、萬年以上循環(huán)周期的碳元素，因為水庫的建設(shè)，而突然集中排放進入大氣圈。或者，有證據(jù)表明，原本處在短周期循環(huán)中的碳元素，因為水庫的建設(shè)，而進入了長周期的碳循環(huán)過程中，使之在百年以至萬年內(nèi)被保存在大氣圈之外。不然，我們很難說，水庫是一個在減排關(guān)注意義上的重要碳源或者碳匯。

從碳循環(huán)周期的改變上論證，或者從不同排放源的溫室氣體效應(yīng)比較上來討論溫室氣體減排，這樣的爭論，能夠比較好地引導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)更好的減排策略。關(guān)于水庫是否是碳源的爭論，亦應(yīng)以此識之。