1、截止目前，全球已有多个国家提出碳中和目标。海洋在碳中和目标实现方面可以发挥重要支撑作用。在碳储量上，海洋是地球上最大的活跃碳库，其碳储存量 约 为 亿，是 陆 地 碳 库 的倍（）亿），大气碳库的倍（ 亿），在地球历史上发挥了重要的气候变化调节作用。海洋也是大气 二氧化碳 重要的汇，已经吸收了工业革命以来约三分之一人类排放的 二氧化碳 ，且在过去五十年间从大气中吸收的净碳量（进 出 通 量 之 和）从亿增 长 到亿，发挥着越来越重要的作用。在 碳 汇 时 间 尺 度上，相较于森林、草原等陆地生态系统数十年到几百年的碳汇储存周期，海洋碳汇可达千年之久，使得封存碳不易重返大气，能够在地质历史时间尺
2、度应对全球气候变化。当前 科 学 研 究 表 明，海 洋 能 够 在 持 续 增 加碳汇和可再生能源开发利用方面发挥重要作用。依托海洋资源支撑碳中和目标的技术研发和工程探索，已经成为各国政府和科学家关注的新热点，这 其 中 既 包括传统海洋碳汇资源过程机制的新科学认知，也 涵 盖一系列具有前瞻性技术特征的新技术路径。因 此，海洋能够为全球碳中和目标实现提供重要支撑，构 造 海洋碳中和技术体系已成为科学研究和技术研发的重要内容。年联合国 环 境 规 划 署、粮 农 组 织 和 教 科 文 组织政府间海洋学委员会（）联合发布蓝碳：健 康 海 洋 固 碳 作 用 的 评 估 报 告（： ），首次提出
3、海洋吸收大气中二氧化碳，并将其固定、储存在海洋中的“蓝碳”概念。保护国际（，）和政府间海洋学委员 会（）等 联合启动 了 “全 球 蓝 碳 计 划”（），成 立 了 专 项 工 作 组，发布了蓝碳相关的系列 报告，包 括 蓝 碳 政 策 框 架 、蓝 碳 行 动 国 家 指南、海洋碳行动倡议报告等。年发布的对 国 家 温 室 气 体 清 单 指 南 的 增 补：湿地中给出了海草床、红树林、滨海盐沼三类蓝碳生态系统的清单编制方法，针对不同数据级别，规定了各类碳库变动 的 计 算 方 法、排放因子和活动数据的选择以及不确 定 性 评 估 方 法。目 前，美国和澳大利亚已连续两次将滨 海 湿 地 纳
4、 入 各 自 的 国 家 温 室 气 体 清 单，并不断完善清单内容。年，美国国家科学院、工程院和医学科学院联合就海洋碳封存技术发表了负 排放技术与 可 靠 的 碳 封 存：研 究 议 程报 告（：）。同年月发布气候变化中的海洋与冰冻圈特别报告（），指出海洋将在应对气候变化中发挥重要作用。年月，主席在第届联合国大会上提出，中国将“提 高 国 家 自 主 贡 献 力 度，采 取 更 加 有 力的政策和措施，二氧化碳排放力争于年前达到峰值，努力争取年前实现碳中和”。当前，中国政府已经将碳达峰 碳 中 和 纳 入 生 态 文 明 建 设 整 体 布 局，成立了碳达峰碳 中 和 工 作 领 导 小 组
5、，正在制定碳达峰碳中和时间表、路线图和一系列行动方案与落实举措。年月，中央发布关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达 峰 碳 中 和 工 作 的 意 见、年前碳达峰行动方案等系列文件，对海洋支撑碳中和工作提出了更高要求。在年月举行的联合国气候变化框架公约缔约方第次大会（）上，多个国家签署了“格拉斯哥气候协议”，中国与美国联合发布中美关于在世纪年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言，承诺继续共同努力，采取提高力度的强化气候行动，加强巴黎协定的实施。回顾过往，中国政府很早就认识到海洋在增加碳汇、缓解气候变化方面的重要作用，并对发展海洋碳汇做出了战略部署。年中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见和
6、“十三五”规 划（纲要）指出加强海岸带、湿地保护与修复；全国海洋主体功能区划提出积极开发利用海上风能、海洋能等可再生能源，推动绿色经济发展，增强海洋碳汇功能。年“一带一路”建设海上合作设想和中共中央国务院关于完善主体功能区战略和制度的若干意见指出，与沿线国共同开展海洋和海岸带蓝碳计划，建立国际蓝碳合作机制，探索建立蓝碳标准体系及交易机制。中国科学家在海洋碳汇基础研究领域开展大量工作，特别是提出微型生物碳泵理论（，），为海洋碳汇提供了新思路，正在引领国际前沿。因此，全面构建海洋支撑碳中和的技术体系，既是推进海洋经济高质量发展的需要，也是加强生态文明建设的战略举措，在满足可持续发展要求的背景下，全
7、面助力国家“双碳”战略目标的实现。 海洋支撑碳中和技术体系构建的基本思路海洋领域科技创新在支撑中国碳中和目标实现进程中的作 用 十 分 关 键。为 此，需 要 立 足 国 情、统 筹 谋划，从当前碳排放现状和技术需求分析入手，突出海洋领域的增汇和 减 排 两 个 方 面，重 视 耦 合 优 化 与 协 同 增效，在综合考虑以下情况基础上，提出构建海洋支撑碳中和的技术体系。 立足气候变化和社会发展，分析海洋支撑碳中和的技术需求据统计，年中国 二氧化碳排放量约亿，减排压力巨大。为了满足气候系统稳定的需求，最直接、安全的做法就 是 减 少 碳 排 放，使 其 控 制 在 系 统 稳 定 的碳储量边界
8、范 围 内，同时也要考虑到社会正常运转和国民经济发展的需求。这一矛盾客观上要求“增汇” 和“减排”必 需 有 机 结 合，才 能 应 对 气 候 变 化。根 据 中国碳核算数据库（）数据分析汇总，中国二氧化碳 排放主要源自电力和热力生产行 业；海洋可再生能源技术能够有效减少因电力生产而导致的 二氧化碳 排放。而基于“人均基本生存碳排放需 求”的 研 究 表 明，即 便 充分利用了替代能源，至年中国每年仍有亿的碳排放。因此，碳中和目标的实现，海洋增汇和减排将在其中发挥不可替代的作用。 依托资源特点和科技优势，确定海洋支撑碳中和技术路径与发展方向优先发展中国海洋特色碳汇资源，中 国 是 海 洋 大
9、国，海岸 线 绵 延 数 万 公 里，海 域 面 积 超万 ，纵跨热带、亚热带、温带等多个气候带，自 然 资 源 类 型 丰富，特色鲜明，发展海洋碳汇的自然条件得天独厚，同时海上风 能 技 术、海洋能技术等减排技术发展迅速。其中中 国 海 岸 线 绵 延 数 万 公 里，滨 海 湿 地 多 样 性 丰富；沿岸海水养殖业经过多年发展，其面积和产量已多年居世界首位。超前部署前瞻性技术，中 国 科 学家在海洋碳 汇 过 程 机 制 研 究 领 域 引 领 国 际 潮 流。早在年，科学界就认识到微型生物代谢活动是惰性 溶 解 有 机 碳 （ ，）的主要贡献者，揭开了海洋 来源的世纪 之 谜。全 球 最
10、 大 的 大 型 海 洋 生 态系统模拟体系 开 展 的 高 时 间 分 辨 率 实 验，证 实 了 微 生物的高效 储碳速率。理论研究表明，前瞻性综合利用微型 生 物 碳 泵、生物泵和碳酸盐泵等生物化学储碳机制和 技 术，能够实现人为操控海洋生物化学过程实现额外 二氧化碳 净吸收，可望通过生态工程再现地球历史上曾 经 发 生 过 的 大 规 模 碳 封 存。此 外，应 注 重保护滨海湿地 与 海 洋 生 态 系 统，实施可持续海水养殖和陆海统筹战略，提升海洋生态系统碳汇 能 力，推动研发风能海水制氢、海洋矿物吸收等前瞻性技术，支撑海洋领域技术更新迭代和新兴产业培育。 重视系统解决方案，强化海
11、洋支撑碳中和的技术耦合优化与协同增效碳中和目标的实现是一项系统性工程，涉及能源、工业、建筑和交 通 等 领 域，以 及 陆 地、海洋增汇和生物多样性保护等 方 面，共同构成了一个多维度的复杂系统。碳中和目标的达成需要全面构建海洋领域碳中和技术体系，强 化 技 术 之 间 的 集 成 发 展，坚 持 优 势 互 补，实现融合发展，使各单类技术在特定场景下的组合实现最优的碳 中 和 效 果。从 系 统 目 标 来 看，碳 中 和 的 科技支撑不仅是解决温室气体减排与增汇问题，更 要 兼顾经济社会和自然资源的可持续发展问题，例 如 海草床、红树林等湿地的生态保护效益。从 技 术 关 系 来看，各技术
12、及其实施过程都不是相互独立的，如微生物介导的碳流传递和能流分配，全链条贯穿“看得见摸得着”的碳汇资源和生态过程。从应用效果来看，集成优化技术能够突破单一技术手段的局限性，例 如 海 洋 不同类型可再生能源及与增汇技术在同一场景中叠加应用，通过资源特性互补、生产过程耦合、终端产品优化，达到子技术间的协同增效，助力减碳和增汇。 海洋支撑碳中和的技术体系框架根据上述思路提供的设计框架，海 洋 支 撑 碳 中 和的技术体系应涵盖减排和增汇两个方面，兼 顾 气 候 稳定和社会发展需求，发展滨海湿地增汇技术、渔业碳汇扩增技术、海洋微生物增汇工程技术、人工上升流增汇技术和海底碳封存技术，实现碳汇的人为净增加
13、；发展海上风电技术、海洋能技术，实现 二氧化碳 的深度减排；统筹考虑技术应用需求，发展集成耦合与优化技术，最终助力净零排 放 的 实 现。基 于 资 源 属 性、技 术 特 点 和 前沿进展，我国海洋支撑碳中和的技术体系，建议考虑以下个层面（见图）。 滨海湿地增汇技术滨海湿地增汇技术是指通过人类活动来增加滨海湿地的碳储量，避免或减少自然状态下因滨海湿地退化导致的碳储量损失的技术手段。滨海湿地的碳埋藏速率是陆地生态系统的倍，同时又极易受人类活动干扰破坏，因此通过修护或种植的方式增加植被覆盖率、提升碳汇功能至关重 要。在红树林增汇方面已形成废弃虾塘生态修复技术、自然恢复技术、补苗改造技术、重建造林
14、 技 术、红树林生态农场技术等；在 盐 沼增汇方面形成了斑块修复技术、多重修复组合技术等；在海草床 增 汇 方 面 主 要 有 种 子 法、草 皮 法、根 状 茎 技术、海底土方格技术等系列修复技术；在海藻场增汇方面形成孢子育 苗 藻 礁 构 建、网袋捆苗藻礁构建以及苗绳夹苗藻礁构建等技术。中国是世界上少数几个同时拥有海草床、红 树 林、盐 沼、海藻场生态系统的国家之一，具有发展滨海湿地蓝碳的生物多样性资源优势。 渔业碳汇扩增技术渔业碳汇扩增技术是指利用渔业生产活动促使水生生物吸收水 体 二氧化碳，并通过收获将这些碳移出水域的技术手段，主要包括海水养殖和 海 洋 牧 场 相 关 碳汇技术。中国
15、是 率 先 提 出“渔 业 碳 汇”概 念 的 国 家，贝藻养殖占中国海水养殖的，其 增 汇 技 术 主 要 包 括单一或多营养层次综合养殖增汇技术。通过在特定海域发展海洋牧场，可有效增殖养护渔业资源，扩增海洋渔业碳汇潜 能，形 成 人 工 鱼 礁 生 态 修 复 碳 汇 扩 增 技术和渔业资 源 增 殖 放 流 碳 汇 扩 增 技 术。据 统 计，中 国 等深线以内的浅海滩涂面积约， 等深线的可操 作 面 积 约万 ，目 前 中 国海水养殖面 积 仅 为万 ，未来海水养殖面积的扩充空间及其碳汇潜力巨大。 海洋微生物增汇工程技术海洋微生物增汇工程技术是指基于微型生物碳泵理论框架，通过浮游植物、
16、浮游动物和异养细菌等海洋微型生物的代谢将大气中的 二氧化碳转变成在海洋中存储周期长达千年的不同形态的惰性碳，既包含有机碳，亦涵盖无机碳。理论研究表明，微生物介导 的 有 机无 机联合增汇技术，具有典型的前瞻性和颠覆性技术特征，贯穿于滨海湿地、渔业碳汇等技术体系，是各增汇技术方案碳元素循环的重要推手。技术主要包括近岸缺氧区微生物增汇 技 术、近 海 微 型 生 物 碳 泵 智 能 增 汇 技 术和多泵协同 微 生 物 增 汇 技 术 等，其技术核心为海洋微生物介导的 惰 性 有 机 碳 生 成、海水碱度增加和碳酸盐生产等联合增汇技术。如何定向利用并充分转化微型生物碳泵过 程 中 的 能 流 和
17、碳 流，通过调节海洋环境因子、底物输入 和 产 物 输 出，人 为 加 速 碳 泵 的 效 率，实现最大化的综 合 海 洋 增 汇，是关键科学问题和工程技术难题。微生物碳汇技术正处于从理论研究到关键技术研发，再到工程示范和应用场景构建的重要阶段，其理论和技术的突破将非常关键。 人工上升流增汇技术人工上升流增汇技术是一种通过放置人工机械装备系统，形成自海底到海面的海水流动，促进海洋吸收大气 二氧化碳，实现 碳 汇 扩 增 的 生 态 工 程 技 术 手 段。该 技术可以持续地 将 低 温、高营养的海洋深层水带至真光层，提升总的营养盐浓 度，调 节 ，的 比 例，提升局部海域的初级生产力，继而增大
18、海洋生物量，通过增加生物碳泵的方式增大向深海输入的有机碳 量，主要包括人工鱼 礁 式 人 工 上 升 流 技 术、水 泵 式 人 工 上 升流技术、波浪式人工上升流技术和气力提升式人工上升流技术等。国内以浙江大学、山东大学、厦门大学为代表的团队已在该领域开展数十年研究，探 索 了 大范围、高效率的海洋人工上升流形成方法及调控手段，并在青岛鳌山湾建成国内首个占海域面积亩的人工上升流增汇示范工程。体积小、易布放、易维护的人工上升流装备，可有望将该技术大范围应用于我国海区。 海洋碳封存技术海洋碳封存技术（，）是指 捕 集 提 纯 生 产 排 放 的 二氧化碳，并 将其输送到海洋新的生产过程中进行循环
19、再利用或封存的技术，主要包括海底 二氧化碳 咸水层地质封存、海上油田二氧化碳驱 油 和 二氧化碳置 换 水 合 物 开 采 等 技 术。国 际上，挪威项目打造了世界上第一个海上 工厂，且已累计实现超过万二氧化碳封 存。日 本 示 范 项 目 和 巴 西 油 田 海 上二氧化碳提高原油采收率（二氧化碳）项目等已实现商业化运行。伦敦公约专门针对海上 二氧化碳 地质封存发布了二氧化碳海底封存的风险评 估 及 管 理 框 架和二氧化碳 海 底处置专项评价指南，为 实施提供了依据。中国已初步圈定了适宜 二氧化碳 地质封存的目标靶区个，其中东部海域个，南部海域个，珠江口盆地作为重点调查 评 价 区，该区域
20、具有良好的地 质封存条件和二氧化碳能力，但目前中国尚无正在运行的海上 二氧化碳咸水层封存 项 目、海 上二氧化碳 项 目 和 二氧化碳置 换 水合物项目。 海上风电技术海上风电技术是利用海上风能带动风车叶 片 旋转，促使发电机发电的 技 术 手 段。海上风能资源丰富稳定，且沿海地区电网容量大，风 电 接 入 条 件 好，可有效减少 二氧化碳排放。海上风电技术主要包括固定式海上风电技术和 漂 浮 式 海 上 风 电 技 术，该 技 术 总 体 呈 现“由小及大、由近及远、由浅入深”的发展趋势。国际能源署（）估计，在取代煤炭发电方面，每安装万的海上风电，可实现年二氧化碳减排万。年，中国在山东荣成马
21、兰湾建成了第一个风电场，开 启 了 中国的风电发 展 道 路。当 前，中 国 风 电 产 业 新 增 容 量 超过万，占 全 球 新 增 一 半 以 上，已 位 列 全 球 第一。年，中国风电发电量仅次于火力发电和水力发电。预计，中国海上风电年开发利用规模将达到万； 年开发利用规模有望超过万（相当于年二氧化碳减排量亿）。 海洋能技术海洋能 技 术 是 指 以 海 水 为 能 量 载 体，以 潮 汐、波浪、海 流潮 流、温度差和盐度梯度等能量进行发电的技术手段，取代煤炭发电，达到减排效果。全球海洋能资源丰富，理论上每年可发电万亿 ，是全球电力消费量的多倍（年全球电力消费量为万亿）。海 洋 能 技
22、 术 主 要 包 括 潮 汐 能 技 术、潮流能技术、波 浪 能 技 术、温差能技术和盐差能技术等。中国积极发展海洋能技术，近年来在山东威海、广东万山、浙江舟山分别建立了国家浅海、波浪能和潮流能实验场。截至年底，中国海洋能电站总装机容量约万 。潮 流 能 技 术 发 电 成 本 下 降 较 快，正 在 开展兆瓦级机组 长 期 示 范；百千瓦级的波浪能技术的发电装置长期海 试 和 示 范 应 用 运 行 也 提 上 日 程；温 差 能技术在发电、深层冷海水利用、海水淡化等方面的综合利用和工程 示 范 已 经 进 入 规 划 阶 段。预 计，中 国 海 洋能年总装机容量将超过万；年总装机容量有望超
23、过万（相当于年二氧化碳减排量亿）。 耦合优化与前瞻性技术学科交叉和技术集成在海洋碳中和技术体系中占据重要位置，主要涵盖集成优化技术、前瞻技术和共性支撑技术。例如，国际海运碳减排技术种类繁多，积极推动氢能及电 力 驱 动 技 术，综合采用多种技术措施有望实现高效 节 能 效 果。多种海洋能源技术优势互补，融合发展，将推动地域能源的稳定供给，如近海可再生能源互补发电 技 术、中远海可再生能源制备综合燃料技术、海上可再生能源和海洋生态环境集成增汇技术。其次，通过海洋 新 概 念、新 原 理 和 新 方 法 的 耦 合，能 够推动前瞻性、先导性和探索性技术研发，支撑海洋领域技术更新迭代，如以摩擦纳米发
24、电技术为代表的新型海洋能技术、基于合成生物学的海洋生物制造技术、海洋极端环境机理研究支撑自主调控碳循环技术和海洋碳汇数据 智 慧 立 体 互 联 技 术。另 外，需 要 建 立 健 全海洋增汇和减 排 通 用 方 法 学、标准体系和碳汇交易体系，有利于参与国际气候治理体系，更好地发挥中国作用。 思考和建议牢固树立发 展 是 第 一 要 务 的 理 念，有 序 稳 妥 推 进“双碳”工作，是全面构建海洋支撑碳中和技术体系的基本原则。加 强 碳 中 和 技 术 体 系 理 论 和 技 术 研 究，夯实科学基础，发起海洋负排放国际大科学计划，广泛开展国际合作。同时，鼓励新概念、新原理和新方法的创新，
25、与信息、生物和新材料等前沿领域开展交叉融合研究，推动研发耦合优化和颠覆性前沿技术，打造彰显中国特色 资 源 且 国 际 认 可 的 海 洋 支 撑 碳 中 和 技 术 体系。具体建议如下： 继续完善海洋支撑碳中和的技术体系，加强布局前瞻性、颠覆性技术加强微生物介导的有机无机联合增汇机制和技术研发，关注多层次渔业碳汇扩增技术和综合养殖增汇技术，在养殖区开展微生物介导的碳酸盐增 汇试点。评估滨海湿地碳汇时空格局与潜力，大力发展滨海湿地恢复和保护技术，建立典型滨海湿地河口近海碳汇联网观测技术 体 系，集成示范近海与淡水湿地生态系统固碳增汇关键技术和模式。加强海底碳封存区域潜力评估、二氧化碳地层内迁移
26、机制及泄漏规律研究，开展海底碳封存安全监测研究和技术示范。尽快制定海上可再生能源发展 时 间 表 和 路 线 图，重点支持深远海风电技术研发，在保障我国能源安全供应的同时倒逼清洁能源转型。开 展 增 强 海 水 碳 吸 收 功 能、增 强 矿 物 风 化作用的低沉本、高效率变革性技术研究。 瞄准海洋碳汇交易，建设中国特色且国际认可的技术标准规范和方法学构建海洋 生 态 系 统 碳 汇 监 测、报告和核算技术体系，开展海洋碳汇本底调查和碳储量评估，加快遥感测量、大数据、云计算等新兴技术在碳收支实测技术领域的应用。提高 统 计 核 算 水 平，实 施 生 态 保 护 修 复 碳 汇成效监测评估，积
27、极构建全球海洋碳中和大数据中心和共享服务平台。积极参与开展的红树林、海草床和滨海盐沼及其他生态系统碳排放核算方法研究，建立既体现中 国 特 色、又与国际衔接的科学合理的方法学，制定中国大型藻类养殖环境的碳储量调查与碳汇潜力 评 估 标 准。加快海洋碳汇核算和交易机 制 研究，建立海洋碳指纹、碳足迹等相关操作规范和评价标准，构建针对海洋碳汇的标准体系、交易规则。 注重边际效应，发挥海洋增汇减排的生态系统服务功能重视海岸带生态系统在防灾减灾、生 物 多 样 性 保护和固碳增汇方面的综合作用，通 过 红 树 林、盐 沼、海草床等滨海湿地保护修复，提升生态系统碳汇能力，综合评价滨海湿地固碳增汇与其他关键生态服务功能的协同 效 应。充 分 利 用 基 于 自 然 的 解 决 方 案 （），推动海洋生态保护、可持续管理和恢复自然的理念本土化、实践化，探讨实现海洋可持续发展的有效途 径。梳 理 近 海
