“碳达峰”“碳中和”下的温室气体监测

2021-12-19 23:10:45 编辑：双碳时间

“碳达峰”和“碳中和”早已成为热词了。从2020年9月的第七十五届联合国大会到2021年3月的中央财经委员会第九次会议，我国多次表示，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。其中，温室气体监测是重要的工作之一。本文，我们将针对“碳达峰”、“碳中和”，以及在这个背景之下的温室气体监测相关的一些基本信息进行整理和介绍，并将呈现滨松对于气体监测的全面光电探测方案（详情见文末）。

什么是“碳达峰”和“碳中和”？碳达峰：是指某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值，然后经历平台期进入持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩，达峰目标包括达峰年份和峰值。碳中和：是指某个地区在一定时间内（一般指一年）人为活动直接和间接排放的二氧化碳，与其通过植树造林等吸收的二氧化碳相互抵消，实现二氧化碳“净零排放”。

为什么要关注“碳达峰”和“碳中和”？

目前气候变化在全球范围内造成了规模空前的影响，海平面不断上升，粮食生产短缺，火灾等自然灾害频发，冰川融化等等，全球生态平衡正在遭受着前所未有的破坏。

导致这些灾害的原因，追根溯源是人类活动所造成的温室气体排放。因此，控制二氧化碳排放总量，实现碳循环平衡，对于应对全球气候变化具有重要意义。

如何实现“碳达峰”和“碳中和”目标？

首先要做的就是核算和评估环境及污染源排放温室气体。温室气体成分包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、臭氧（O3）、氟利昂或氯氟烃类化合物（CFCs）、氢代氯氟烃类化合物（HCFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。

其中CO2、CH4、N2O、和O3是自然界中本来就存在的成分，而CFCs、HCFCs、HFCs、PFCs和SF6则完全是人类活动的产物。

为落实碳达峰目标和碳中和愿景，按照生态环境部安排，中国环境监测总站于今年2月成立了碳监测工作组（以下简称工作组），在全国牵头率先开展系统的碳监测调研、方案设计和试点工作。

基于碳当量的碳排放

广义的碳排放是基于碳当量的，也就是在辐射强度上与某种温室气体质量相当的二氧化碳的量，是一种用作比较不同温室气体排放的量度单位。一种气体的二氧化碳当量是通过把该气体吨数乘以其全球变暖潜势值(GWP)后得出。全球变暖潜势一般参考政府间气候变化专门委员会评估报告给出的值①。

碳排放的来源与检测

对于碳排放量的计算，目前有核算法和CEMS法两种，但是仅靠这两种算法是远远不够的。因为人为排放源分为固定污染源、散逸源、工艺过程和治理过程排放，而且流量流速和校准都是技术难点②。而大气背景的监测难点也很常见，首先C14不是稳定同位素，而且CO2在大气中浓度很高，在400ppm，而需要监测的年波动是1-1.5ppm③。

绝大多数的固定污染源，我国已经建立了监测系统和网络上报。环境浓度监测方面，我国自2008年起陆续建成16个国家背景监测站，其中11个站点能实时监测CO2和CH4，部分背景站还开展了N2O监测。在具备条件的福建武夷山、四川海螺沟、青海门源、山东长岛、内蒙古呼伦贝尔等5个站点完成了温室气体监测系统升级改造，改造后CO2、CH4监测精度达到世界气象组织全球大气监测计划（WMO/GAW）针对全球本底观测提出的要求。此外，2011-2015年在31个省会城市开展了城市尺度温室气体试点监测。与此同时，中国、日本、美国和欧洲都发射了各自的“碳卫星”用于辅助科学地反演核算碳排放④。还基于卫星遥感技术，每年完成我国陆域范围内土地利用现状及动态监测，这还仅仅是生态监测的一部分。生态监测有助于研究生态系统“碳汇”监测。由于森林生态系统是全球陆地最大的碳源，存储了一半的碳，我国在探索在典型生态系统（森林、草原、湿地）布设监测样地，开展生物量、植物群落物种组成、结构与功能监测①。