来源：环境生态网
蓝碳概念的形成过程
化石燃料、生物燃料和林木燃烧造成的“褐碳”（brown carbon）和“黑碳”（black carbon）是造成全球升温的最主要原因。人为排放的温室气体，如二氧化碳，我们称为褐碳；而黑碳是指燃烧不纯物质所产生的如烟灰和粉尘等颗粒（Nellemann et al．，2009）。黑碳往往会在大气中停留数天或数周（Hansen and Nazarenko，2004），而二氧化碳则会在大气中停留约 100 年（IGSD，2009）。黑碳的排放直接或间接地通过云层对对流层的辐射传播产生很大的影响，会降低冰雪的反射率，是仅次于褐碳造成全球升温的第二大原因。黑碳通过浮质和漂流沉积进入海洋，在深海的某些区域，黑碳占沉积有机碳的比例可高达 30%（Masiello and Druffel，1998），并可能导致在过去 100 年中所观察到的 25% 的全球升温现象。因此，减少黑碳排放是目前缓解全球升温的最有效方法之一。
通过光合作用去除并储存在自然生态系统的植物和土壤里的碳，称 为“ 绿 碳”（green carbon）， 是 全 球 碳 循 环 的 重 要 部 分。
2009年， 联 合 国 环 境 规 划 署（United Nations Environment Programme，UNEP），联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organizationof the United Nations，FAO）（以下简称联合国粮农组织），联合国教 育、 科 学 及 文 化 组 织（United Nations Educational，Scientific andCultural Organization，UNESCO）（以下简称联合国教科文组织）和政府间海洋学委员会（Intergovernmental Oceanographic Commission，IOC）发布了题为《蓝碳：健康海洋对碳的固定作用——快速反应评估》（Blue Carbon： the Role of Healthy Oceans in Binding Carbon—A Rapid Response Assessment）（以下简称《蓝碳报告》）的报告，提出了“蓝碳”（blue-carbon）这一概念，即由海洋生物捕获的碳（Nellemannet al．，2009），引起了各国政府、科学家和公众的广泛重视。
报告指出，在世界上每年捕获的碳，即光合作用捕获的碳中，一半以上（55%）由海洋生物捕获。蓝碳通常被认为由海岸带植物和树木构成（如红树林、盐沼和海草），当然也包括被藻床覆盖的广阔的海岸带区域，但大部分大型藻床（包括海藻林）（图 1-9）由于生长在岩石基层而无法埋藏碳。在新的科学认识下，蓝碳不仅包括海岸带红树林、盐沼和海草床等生态系统的固碳，还包括之前没有得到足够重视的占海洋生物量 90% 以上的微型生物固碳储碳（焦念志等，2015）。
海洋生物捕获的碳储存时间可长达数千年，储存时间长是蓝碳的一大优势。尽管海洋中的植物生物量只占陆地的 0.05%，但每年循环的碳量与陆地上的几乎相同（Bouillon et al．，2008；Houghton，2007），是最高效的碳汇，因此，容量大是海洋碳固存的另一优势。海洋是地球上最大的活跃碳库，其容量约是大气碳库的 50 倍、陆地碳库的 20 倍。海洋储存了全球约 93% 的二氧化碳，吸收了工业革命以来 30% 人类活动产生的二氧化碳。虽然人们对海洋碳固存的认识已有 30 余年，但是目前国内外对于自然生态系统碳固存的关注仍集中于陆地生态系统，对海洋碳固存的关注明显不足。在我们目前为缓解气候变化所做的努力中，并没有充分重视蓝碳。
蓝碳的价值
地球出现生命开始，海洋就一直影响着这个星球的气候和生态系统。海洋生态系统中的浮游生物所固定的有机碳超过了维持食物链所需的碳量。过量的碳在地质年代慢慢积累在海床（传统的生物泵理 论 ）（Longhurst，1991；Siegenthaler and Sarmiento，1993；Raven andFalkowski，1999）。而大气海洋界面的二氧化碳流是二氧化碳溶解于海水的一种功能（驱动了溶解度泵）。溶解在海水里的二氧化碳量主要受物理化学条件（海水温度、盐度和总碱度）及初级生产等生物过程的影响。
溶解度泵与生物泵的共同作用，影响着海洋的碳汇能力。此外，海洋中还有一个可与大气 CO2 总碳量相媲美的巨大惰性溶解有机碳（refractory dissolved organic carbon，RDOC）库，可构成海洋的长期储碳。因此，海洋是一个巨大的碳库，本身就是大气二氧化碳的“汇”，发挥着全球气候变化“缓冲器”的作用。
具体来说，蓝碳的作用主要体现在以下方面。
首先，蓝碳可以有效去除大气中的二氧化碳。海岸带生境因其得天独厚的条件非常有利于植物的生长，因此它是世界上生产力最强的生境之一，其产量堪比生产力最强的农作物。海岸带生态系统借助光合作用把生物群呼吸的过量二氧化碳以有机物的形式固存，从而去除大气中的二氧化碳。红树林、盐沼和海草牧场富余的有机碳产量埋藏在沉积物中，可以储存千年之久，是一种最强大的自然碳汇。尤其是海草牧场，它们积聚的物质达到一定程度后能够极大地增高海底海床，形成厚度超过 3 米的沉积层。在新的科学认识下，蓝碳还包括之前没有得到足够重视的微型生物固碳储碳（焦念志等，2015）。因此，蓝碳的概念涵盖了海岸带、湿地、沼泽、河口、近海、浅海和深海等海洋环境的碳汇。
其次，蓝碳还可以通过减少水流、改变湍流及削弱波浪运动，增强沉积作用并减少或避免沉积物的再悬浮。海岸带生境能将物质积聚在海底使其成为高效的碳汇，年全球贡献碳量为 1200 亿~ 3290 亿吨，这至少占全球海洋沉积物中碳埋藏量估计值的一半。可见，海岸带生境的面积不到海底面积的 0.2%，却约占海洋沉积物有机碳埋藏总量的50%，是生物圈最密集的碳汇之一。但是因为对蓝碳机制和作用的理解刚刚起步，在全球碳循环的研究中及全球自然碳汇清单中，人们忽视了海岸带生境。
蓝碳的现状与机遇
《蓝碳报告》指出，蓝色碳汇是当前我们对缓解气候变化所做的努力中需要弥补的最大缺口，对沿海地区的气候、人类健康、粮食安全及经济发展都至关重要。然而，全球蓝色碳汇却在急剧减少。自 20 世纪 40 年代以来，近海富营养化、填海造陆、海岸工程及海岸城市化致使地球上一大部分蓝色碳汇消失（Duarte，2009；Duarte etal．，2008）。相关的具体数据更能说明这一危机：全球约 1/3 的海草区域已消失，20 世纪 70 年代消失速度低于每年 0.9%，但 2000 年以来消失速度超过了每年 7%（Waycott et al．，2009），且目前还在持续加快；全球约 25% 的盐沼区域已不复存在，当前的消失速度为每年 1% ~ 2%（Duarte et al．，2008）；Valiela 等（2001）评估，自 20世纪 40 年代以来，全球约 35% 的红树林区域遭受破坏，当前的消失速度为每年 1% ~ 3%。由此可见，全球约 1/3 的蓝色碳汇区域不复存在，尚存区域也正面临严重威胁（图 1-10）。海洋植物生境和蓝色碳汇正遭受极大的威胁，其在全球范围内消失速度是热带森林（每年0.5%）的 2 ~ 15 倍（Achard et al．，2002）。
鉴于蓝碳对缓解气候变化所起的积极作用，其急剧减少甚至消失给人类社会发展造成了极大的威胁，不仅会对生物多样性和海岸带生态系统保护造成影响，也意味着我们正逐渐失去一种非常重要的天然碳汇，削弱了生物圈从大气中去除二氧化碳的能力。因此，我们亟须保护和恢复海洋的蓝色碳汇，以此来缓解气候变化、提高生产力、保护粮食安全、促进人类健康、创造就业机会和商业机遇。蓝碳保护的投资回报率是相当可观的，潜在利益将远大于投入成本，是一项双赢的举措，理应得到全球协议和碳交易系统的充分重视。
那么，应该如何保护和恢复蓝色碳汇呢？
《蓝碳报告》指出，首先，要保护这些重要的蓝色碳汇生境，管制导致蓝碳消失的各种活动。如围填海、红树林砍伐、陆地作物过量施肥、城镇有机垃圾过量投入、陆地毁林引发的淤泥淤塞、渔业的不可持续性运营及通过海岸开发修复海岸线等（Duarte，2009，2002）。其次，大规模恢复消失的区域。这些消失的区域面积与当前仍有水生植物生境覆盖的面积大小处于同一数量级（也可能大于后者）（Duarte，2009；Waycott et al．，2009），所以其恢复的重要性和紧迫性显而易见。
《蓝碳报告》的发布引起了世界各国政府和科学家的高度重视，他们进而在《联合国气候变化框架公约》2011 年附属科学技术咨询机构（Subsidiary Body for Scientific and Technological Advice，SBSTA）第 34 次会议（SBSTA34）上首次专门对蓝碳相关问题进行了讨论。在巴布亚新几内亚召开的这次会议上，蓝碳被列为主要议题之一。不同国家针对蓝碳的态度不一，美国对蓝碳行动表现出充分的兴趣，然而巴西却认为蓝碳科学研究并没有足够成熟到可以讨论的地步，巴布亚新几内亚代表团则认为有关红树林和盐沼的现有研究对于提出政策建议来说已经足够多，并建议 2012 年在波恩举行的 SBSTA36 会议中举办蓝碳讨论会。在最初的审议中，SBSTA 主席指出，尽管很多参会人认为蓝碳研究在很多方面并不成熟，如红树林的管理等，但仍然会在“减少发展中国家毁林和森林退化所产生的温室气体排放”（ReducingGreenhouse gas Emissions from Deforestation and Forest Degradation inDeveloping Countries，REDD+）中予以解决。SBSTA34 结束时，多数参与方同意将蓝碳作为一项单独的议程项目。
2011 年在德班召开的 SBSTA35 会议中，虽然蓝碳并没有成为单独的议题，但会议形成的报告却邀请参与方和组织“提供排放源方面的科技信息，包括由沿海和海洋生态系统如红树林、盐沼湿地和海草排放及删除的温室气体”。终于，2012 年在波恩举办的 SBSTA36 会议中，8 个国家和 8 个研究组织递交了他们在特定研究议题中的观点，其中有一半的意见书涉及蓝碳或其相关话题。
蓝碳问题除了在上述会议中得到充分关注之外，联合国环境规划署还推出专门的蓝碳网站（http://bluecarbonportal.org/）来介绍相关的研究和进程，这为蓝碳相关主题的探讨提供了一个平台。蓝碳概念不仅是重要的政策议题，而且包含着重要的科学问题。
2013 年，美国、比利时等国的科学家在《自然》（Nature）杂志上发表了题为《近海海洋的碳循环变化》的文章，首次定量化地报道了近海海洋可能已经成为后工业时代大气二氧化碳的碳汇，指出以往 IPCC及其他机构的评估报告中忽略了近海对二氧化碳格局的贡献。同时文章也指出一些近海环境仍然在释放二氧化碳，人类对近海区域的持续压力很可能对未来近海海洋的碳汇格局产生重要影响。现代和地质时期全球碳循环的研究则证实了海洋碳库影响全球气候变化，进而直接和间接导致了海洋缺氧、生物大灭绝等重大地球历史事件。此外，蓝碳也是实施应对气候变化地球工程的潜在重要手段，若干具有可实施性的增汇地球工程（海洋肥化、改变海洋混合如人工上升流、提高海洋碱度、碳的地质封存、二氧化碳的海洋封存等）均以提高海洋储碳能力和增加海洋碳汇为目标。
中国在蓝碳方面的研究和应用尽管起步较晚，但也进行了大量的努力和尝试。例如，我国科学家在近些年来的 973 计划、863 计划、国家自然科学基金重大项目等支持下，陆续开展了有关海洋碳汇的大量调查和科研工作，提出海洋“微型生物碳泵”（MCP）是重要的海洋储碳机制（Jiao et al．，2008，2010），这为实施海洋增汇地球生态工程提供了可能性。2014 年 8 月 11 日，在第 39 次中国科学院学部科学与技术前沿论坛暨海洋科技发展战略研讨会上，“中国未来海洋联盟”揭牌，正式推出“中国蓝碳计划”。“中国蓝碳计划”将通过建设我国代表海区永久性时间序列海洋碳汇监测站、加强与国际学术机构的联系合作、逐步建立国际海洋碳汇标准体系、开发蓝碳增汇技术、实施增汇工程等举措来扩大我国海洋科技力量的国际影响，为实现我国海洋强国战略贡献力量。
来源：本文摘编自《蓝碳行动在中国》（焦念志 等 编著． 北京：科学出版社）一书。编辑：海洋知圈
