碳减排与水环境保护
吴今明1,2, 阮辰旼1,2
(1. 上海市城乡建设和交通委员会科学技术委员会，上海 200032；
2. 上海《净水技术》杂志社，上海 200032)
摘 要 由于过度碳排放而造成的全球性气候变暖问题已严重威胁到了人类的生存环境。作为应对措施，国际社会采取了一系列举措和制度推动各国的碳减排进程。中国作为碳排放大国在碳减排问题上承担了重要的责任但也充满着种种的困难。保护水环境、推广“清洁生产”同样是碳减排的一种形式。作为地球上的一份子，从身边小事做起，崇尚低碳生活是每个人的责任。
关键词 碳排放 碳减排 低碳经济 低碳生活 水环境保护
中图分类号：X24
文献标识码：D 文章编号：1009-0177(2010)01-0001-04
Carbon Emissions
Reduction and Water Environment Protection
WU Jin-ming1,2,
RUAN Chen-min1,2
(1. Science &
Technology Committee of Shanghai Municipal
Urban-Rural Development & Transportation Commission, Shanghai
200032, China;
2. Shanghai
Water Purification Technology Editorial Office, Shanghai
200032, China)
Abstract Global climate warming, which caused by carbon emission over the
limit, has posing a great danger to human living. A series of measure and rules were drawn up
to promote the carbon emission process as the solution. China, who was claimed as one of
the biggest carbon emitters, shoulder the great responsibility of carbon
emissions reduction. On the other hand, China
should also face to many difficulties such as extra budget. Besides, not only water environment
protection but also “cleaner production” promotion is also one of the ways to
reduce the carbon emissions. As a member
on the earth, everyone should support the low carbon living as his duty.
Key words carbon emission carbon
emissions reduction low carbon economy low
carbon living water environment
protection
1 气候变化对环境的影响
近年来，全球气候变暖的现象已越发严重，由于人们生活生产过程中大量使用矿物燃料（如煤、石油等）造成越来越多的CO2等温室气体排放，地球受“温室效应”的影响已越发不容忽视。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，不但危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。
据政府间气候变化专门委员会（IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change）第四次评估报告表明，大气中CO2浓度已从工业革命前的280 ppm（约550 mg/m3）上升到2005年的379 ppm（约745 mg/m3），超过了近 65 万年以来的自然变化范围，近百年来全球地表平均温度上升了0.74 ℃。如果我们还是延续原来的生活方式，到2030年，地球温度将升高2~4 ℃，到本世纪末，CO2在大气之中的含量将高达750 ppm（约1 473 mg/m3），到那个时候，全球的气温恐怕将比工业革命之前的时代至少高5 ℃。
5 ℃是一个恐怖的数字。气温升高1 ℃，澳大利亚大堡礁珊瑚将全部死亡、阿尔卑斯山冰雪融化；气温升高2 ℃，海平面将上升7 m、1/3的动植物将遭遇灭顶之灾；气温升高3 ℃，海洋大循环将终止、气候将彻底失控，灾难片《后天》中的场景将真实上演；气温升高4 ℃，北冰洋的冰川将全部融化、上海、纽约、鹿特丹等沿海城市将彻底没入海底；一旦气温升高5 ℃，地球上95 %的物种将从此从地球上消失！而需要达成这个“目标”，人类可再排放的碳重量仅为250亿 t！
或许若干年后，世界上最美的几个景点，马尔代夫群岛、汤加、水城威尼斯、澳大利亚大堡礁、美国夏威夷等就将从世界地图上消失，正因如此，美国国防部于2003年指出气候问题比恐怖主义更严重！
2 人们高度重视碳减排对环境保护的积极作用
为了阻止全球变暖趋势，世界各国及时采取了行动。1988年，世界气象组织（WMO，World Meteorological Organization）和联合国环境规划署（UNEP，United Nations
Environment Programme）建立了政府间气候变化专门委员会IPCC。IPCC的作用是在全面、客观、公开和透明的基础上，评估与理解人为引起的气候变化、这种变化的潜在影响以及适应和减换方案的科学基础有关的科技和社会经济信息。1992年6月联合国环境与发展大会上，191个国家和地区联合通过了《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC，UN Framework Convention
on Climate Change）。
但是由于UNFCCC只是一个框架性的公约，其有效地实施需要更具体的机制。因此1995年4月于德国柏林举行了UNFCCC缔约方第一次大会（COP1，Conference of the Parities 1），之后每年举办一届。
1997年12月，COP3在日本京都召开。149个国家和地区的代表通过了《京都议定书》，其目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害”。它规定第一承诺期（2008年~2012年）内，主要工业发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2 ％，其中欧盟将6种温室气体的排放削减8 ％，美国削减7 ％，日本削减6 ％。中国于2002年签署该条约，至2009年2月，一共有183 个国家通过了该条约（超过全球排放量的61 %），但是世界第一碳排放大国美国却至今拒绝签署《京都议定书》。
2009年12月，COP15在丹麦哥本哈根召开，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。这本是继《京都议定书》后又一具有划时代意义的全球气候协议书，毫无疑问，对地球今后的气候变化走向产生决定性的影响，被喻为“拯救人类的最后一次机会”。但是，COP15由于三大集团为了各自利益的最大化最终并没有达成任何实质性的协议，也为碳减排的未来蒙上了一层阴影。
作为地球上的一份子，中国面临的碳排放压力也十分严峻。我国目前碳排放总量居全球第二，但受影响于我国高速发展的社会现状，预计2025年中国的碳排放总量就将超越美国成为碳排放世界第一大国，全球碳减排对于中国来说，是一个必须面对的严峻挑战。因此，国务院总理温家宝在COP15上的发言明确表示：“到2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40 %~45 %。”但是实现这个目标并非易事，中国主要面对以下几个问题：1）中国正处在能源需求快速增长阶段，大规模基础设施建设不可能停止；2）“富煤、少气、缺油”的资源条件，决定了中国能源结构以煤为主；3）中国经济由“高碳”向“低碳”转变的最大制约，是整体科技水平落后，为购入相关核心技术的知识产权，中国每年需额外支出700亿美元。碳减排对于中国来说，任重道远！
但同时我们也应该欣喜的看到中国在碳减排方面所具备的潜力。国际能源署（IEA, International Energy Agency）预测评估显示，由于效率的改进，燃料的转换以及经济结构的变化，2030年中国的一次能源需求有可能降低15％；中国节约交通能源中的新政策在2030年有可能削减交通用油量每天210万桶，大部分节约来自燃料效率更高的汽车；如果中国积极执行有效的能效标准体系改革，仅靠对空调与冰箱实施严格的能效标准，则2020年前所节约的电量将相当于一座三峡大坝；中国若能在加强能源安全及减排CO2的政策和技术措施上有所突破，将有助于减轻不同污染，如S02，N0x，微细颗粒物PM2.5等。
3 我们如何参与碳减排
或许，作为一个普通的老百姓，很多人对碳减排并没有多少直观的认识，我们不妨拿起手中的计算器做一些简单的换算。日常生活中每1 kg的CO2排放量相当于食用0.71 kg肉食；相当于使用1.27 kW·h电；相当于使用0.37 L汽油；相当于每人21小时的呼吸量… …以中国13亿人口计算，全中国人民每天仅呼吸就排出CO2 1 482 000 kg，即排放403 815 t碳，按照78.5 kg碳排放量需要1棵树来吸收计算，全中国需要有5 144 棵树方能抵消我们一天呼吸出的碳重量，这是一个惊人的数字，尚不包含我们生活生产过程中产生的其他碳排放质量。
因此近年来，“低碳生活”、“低碳经济”这些新名词逐渐出现在我们的眼前。倡导节能减排、使用新能源、保护绿色生态也就成为了我们拯救地球的必要途径。实现低碳生活，归根结底需要通过以下途径，即戒除以高耗能源为代价的“便利消费”嗜好；以“关联型节能环保意识”戒除使用“一次性”用品的消费嗜好；戒除以大量消耗能源、大量排放温室气体为代价的“面子消费”、“奢侈消费”的嗜好；全面加强以低碳饮食为主导的科学膳食平衡。以上种种，虽然介绍的是“低碳经济”的途径，但其本质，都是以“碳减排”为核心，倡导一种“低碳生活”的新模式。但“低碳生活”真能改变地球温度吗？答案当然是肯定的。控制碳排放的继续加剧，一是靠种植绿化等“碳中和”方式，更多的还是要靠我们主观能动的“碳减排”。我们投身“低碳生活”，方式可以多种多样，例如少用1 t水1 kW·h电、多使用节能灯泡、少吃几块肉、少用一双一次性筷子等，都是对碳减排的贡献。或许每个个体的碳减排行为对整个世界的碳排放数字不会有多大的影响，但是以我国13亿人口的庞大数字来看，如果每个人都能自觉参与“低碳生活”，那拯救地球绝对不是一个不可能完成的任务。
4 水处理中的碳减排
或许有人会问，造成碳排放过量和水污染有关吗？碳减排与水处理会有关系吗？答案自然是肯定的。这里需要纠正一个认识上的误区。碳排放不仅仅是指气态CO2的排放，也可以是固态的排放，是液态的排放，而固液气三态始终是会互相转换的，这也就是所谓的碳循环概念。自然界中，碳循环一直存在，由于水污染造成的污水处理，其本质都是通过微生物来进行。通过微生物的一系列生化作用，水体中的碳源被转化成了气态，以CO2、CH4等温室气体形式排放，从而也造成了一定的碳排放。因此，水资源的过渡污染、不合理的水资源利用、废水的过量排放，都会加大污水处理及给水处理的负荷，从而增加其碳排放的量。
节约用水就是保护和节约水资源，节水可以减少自来水的供应量，可以直接减少废水污水的产生。实际上，世界各国都已充分认识到节约水资源的必要性，印度高度重视雨水收集及回用，很大程度帮助其缓解了其作为缺水大国的负面效应；日本有很多地方冲洗厕所用的都是再生水，大多是工厂废水循环利用，充分体现了水资源回用的理念；德国虽然水资源丰富，但政府仍不忘通过各种手段鼓励节约利用水资源；拉美各国从20世纪80年代起，相继制定并实施了新的国家水法，对供水和环境系统进行了体制改革，实行了水资源的分级管理。我国目前也充分认识到了节水的重要性，节水城市、节水型社会等新名词也逐渐融入生活。从源头上杜绝水资源浪费，已成为了我国很多百姓心目中的共识。
现行的水处理工艺中，其实也存在很多增加碳排放的因素。在水厂的深度处理中，活性炭（activated carbon）技术被大量的应用。活性炭比表面积大，是高效的水处理材料，其来源广，价格适宜，是广受国内外水处理技术人员青睐的净水工艺材质，然而，每1 t活性炭需要由3 t优质煤炭烧制而成，从而造成的碳排放量较高，对于碳减排而言似乎起到了不利的作用。因此在工艺条件允许的条件下，不妨加大膜技术（membrane technology）工艺的应用，以降低碳排放。另外上文也有提及，目前污水处理中广泛应用的生化处理工艺，虽然技术成熟，应用广泛，但无论是活性污泥法、A/A/O法，在生化反应过程中，都会造成大量的温室气体排放，导致碳排放较高。因此，对具有低碳排放优势的新工艺新技术的研发也已迫在眉睫。当然，作为水处理中不可或缺的因素之一，具有较高效率、较低能耗、低碳排放的机电设备也应当被大量研发并投入实际应用。
除节水、优化水处理技术以外，“清洁生产（cleaner production）”也是一种应对水污染问题的全新思路。它绝不只是一种工具或技术，而是一种全方位看待地球上物质的流通方式，尝试从源头和生产链上每一个环节减少水污染的方法，当中包括原料来源、加工过程、产品设计及使用，到弃置方式的每一个步骤，都是清洁生产所涉及的范围。“清洁生产”改变了现有不可持续的原料与能源消耗方法，鼓励我们使用可再生能源与物料，鼓励企业生产可持续使用无毒产品，而最重要的是，清洁生产鼓励我们以一种预防性原则（在生产的源头就避免使用有害物质的原则）进行水净化处理与生产，身体力行，积极贯彻与推行高效、低耗、减排，保护水生态与水环境。
我们每个人都是水环境污染的相关者，但我们每个人又是水环境污染治理的参与者！
我们每个人都是碳排放的制造者，但我们每个人又都是碳减排的希望所在！