碳达峰碳中和目标给环境科技带来哪些挑战？

“十四五”期间，生态文明建设以降碳为重点战略方向，推动减污降碳协同增效，将迎来生态环境质量改善从量变到质变。对于碳达峰碳中和，不仅要从气候履约的角度去理解，还涉及产业竞争问题，更与生态文明、美丽中国建设，甚至健康中国建设有着密切关系。目前，国家相关部委、地方政府、行业企业、高等院校、研究机构等各界都在积极行动。

从产业竞争的角度看碳达峰碳中和，欧洲的《绿色新政》、氢能炼钢技术，日本的碳中和发展路线，英国的能源白皮书，美国的零碳排放行动计划，都透露出产业能源关键技术升级换代的意味。这种升级换代一旦与碳产生关联，紧跟而来的将是碳边境税，所有高碳煤电产品都可能受限，我国外循环空间会被大大压缩。这样碳达峰碳中和就不仅仅是气候履约问题，而是成为产业竞争的一个焦点。所以在当前的国际环境下，我们的科学技术、产业技术水平需要跟上。

温室气体减排和大气污染治理有协同性

碳达峰碳中和目标在推进生态文明建设方面有很大的驱动作用。温室气体减排和大气污染治理有协同性，如果走碳中和路径，PM2.5和臭氧的协同治理会实现根本性的改变。“大气十条”和蓝天保卫战实施几年来的工作成效，都证实在减少大气污染物的同时，可以很大程度实现减碳，对推动碳强度降低发挥重要作用。

从污染物减排的角度来看，如果没有碳达峰碳中和的推动，以现有的政策措施，在2030年之后，减污过程将会减缓。但在碳中和情景下，与降碳结合，则会释放出更大的减污潜力。在2030年到2060年之间，主要污染物排放仍有不小下降空间。由于能源结构发生了改变，这种根本性的改变不会反弹，因此在监管上避免了耗费大量的人力物力财力。

从污染物暴露浓度对健康的影响分析来看，从现在起到2060年，我国老龄化程度、污染物浓度对健康的影响程度会逐渐上升。使健康获益的环境改善、污染物暴露水平的降低其实有非常大的潜力。今天多花一元钱治污，未来会少花十元钱治病，人的生活质量、获得感等都会受到影响。所以减污降碳非常值得推进。

要实现这个目标，主要靠能源结构调整。根据模型计算推演，从2020年开始，如果没有碳达峰碳中和目标约束，以现有的末端治理、管理减排等措施进行治理，到2065年，PM2.5浓度最多降到25微克/立方米。但是如果有碳达峰的约束，可以降到20微克/立方米。如果实现提前达峰，在2025年到2030年之间，就可以到16微克/立方米左右。如果不仅提前达峰，还加上了碳中和的措施，就能到8微克/立方米左右。

然而，实现这样的目标不是轻轻松松的。在去年11月全国18家单位联合发布的低碳发展路径报告中，在降碳目标约束下，可以用更少的总能源消耗达到同样的经济发展目的，实现资源增效减碳。

资源增效减碳，能源结构降碳，加上地质空间存碳（CCUS）和生态系统固碳，构成四大技术手段。四个手段什么时候用、哪个先用、哪个后用，将以碳市场为杠杆，形成市场机制融碳。这些方式同时发力，会形成实现碳达峰碳中和的合理路径。

碳达峰碳中和在未来对环境科技提出诸多挑战

要实现碳达峰碳中和，生态环境领域还可以有哪些作为？

在资源增效减碳方面，应思考城市发展如何引导合理需求，提升用能效率，优化用能结构，降低用能负荷。节能降耗和治污是系统关联的。现在单位GDP能耗已经有很大的下降，但是仍然还有很大的节能潜力。

比如，“无废城市”建设不仅要考虑固废，实际上废水、废气、废热，都是和无废社会相关联的，也都是和碳有关联的。未来的“无废城市”要实现“四废”打通、废碳打通。用好物质循环利用的关联，需要大量的理论、技术去支撑。

又如循环经济。根据国际上的分析，45%的温室气体来自日常生活用品的生产，比如汽车、衣服、食品。如果循环经济策略在钢铁、水泥、塑料、铝、食品等方面加以应用，可以消除这45%中20%以上的二氧化碳排放，这将是巨大的贡献。能源结构的调整产生很强的产业碰撞，但是循环经济、资源增效是协同的，各方相对容易达成共识，应该充分发挥作用。

大数据、人工智能等很多新基建也可以实现资源增效。一方面，这些领域用电量极高，需要节能，现在就应当对未来用电量有预判，提升用电的有效性。另一方面，互联网技术的应用会促进车联网、物联网、能源互联网的应用，大大提高增效潜力。新基建在本身实现节能的同时，要为系统节能更好地发挥作用，实现“环境+”。

在能源结构减碳方面，生态环境技术也面临很多挑战。风、光资源不稳定，大气成分和物理参数会大大影响风、光效果。所以，大气环境领域可以加强与气象领域的合作。现在气象领域做天气预报，可以为减灾防灾提供参考。以后可以变成资源预报，为发电、供电提供参考。未来风光企业可能会成立天气参数的预报部门，吸收专业人才进行大气成分变化研究等。此外，还要考虑多个互相关联的因素，比如气候变化对未来大气扩散条件和空气质量的影响，不同减排路径的影响，气溶胶辐射效应变化下对空气质量的不同影响，相关问题需要多个专业领域协同解决。

在可再生能源方面，比如光伏发电会用到镍等稀有金属，还有一些稀土元素，如果全世界大幅使用“风光”，矿产资源是不够的。现在固废领域往往从矿产元素的毒性角度去考虑，其实现在也需要认识到，当风光能源大幅度使用的时候，其资源属性价值会提高，在碳市场中体现出来。

在矿产资源和回收循环上，要加强对关键金属资源的循环利用及其承载率的研究，将其价值与碳达峰碳中和关联起来。在生态系统固碳方面，陆地的绿碳、海洋生态系统恢复的蓝碳都与此相关。生态环境工程恢复湿地及其生态功能，实际上是在增加碳汇。土壤生态系统碳氮循环的变化对固碳能力的影响，需要用模型进行规范。由于氮磷元素不足的时候会显著降低二氧化碳施肥的效果，未来还应思考解决，在削减氮氧化物，涉及到氮限制的情况下，未来的人为排放循环如何与碳达峰碳中和关联起来，如何在全球和区域范围内增加碳汇，实现良性循环。

碳达峰碳中和目标对未来环境科技提出了诸多挑战。我们不是旁观者，而是参与者，甚至在有些问题上还是主导者。减污降碳协同增效，要在时空协同、过程协同、区域联动、深度脱碳上优化路径。生态环境部门将来很可能需要在监督执行中落实监测、核算、核查等任务，而现在相关技术方法、仪器设备等还相对缺乏，这在微观、中观、宏观管理上都需要大家一起努力去寻找应对方案。

贺克斌系中国工程院院士、清华大学教授。本文根据贺克斌在第十届中国环境院所长论坛上的发言整理，未经本人审阅。标题为编者所加。