科學認識水電的減排作用（水電綠色能源特性研究報告（一））
編者按
最近十幾年里，大型水電建設項目，受到了來自社會各界的尖銳批評。特別是三峽工程建設完成后，社會各界圍繞三峽工程對水電的作用、水電是否應該屬于綠色能源提出了質疑。然而國內針對此類批評和質疑的回答仍顯不足。為營造水電開發的良好環境，探討水電開發中的各種問題，中國水力發電工程學會、中國大壩協會和中國水利水電科學研究院等單位共同組織開展了“關于水電的綠色能源特性研究”項目。本報從本期開始連載該項目研究成果，敬請關注。
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三峽大壩 |
在人類的工業化之前，人們還沒有能力大規模開采煤炭、石油。因此，人類活動對地球碳循環的影響是極其有限的。但是，當我們學會了開采利用煤炭、石油這些礦物化石能源之后，現代社會對能源的巨大需求，導致大量的化石能源被燃燒。燃燒不斷產生出二氧化碳和其它溫室氣體，使得原來沉積在地下的碳元素，大量地被釋放到空氣中去。這必然會導致地球大氣中的二氧化碳等溫室氣體含量急劇升高，帶來強烈的溫室效應，可能會產生溫度增高、冰山融化、海水上漲、淹沒大陸、氣候環境變化異常等一系列可怕的后果。
最近美國《科學》雜志刊發的一篇研究報告也指出：如果人類將地球上所有的礦物資源耗盡，大氣中二氧化碳的含量將增加到3億年前古生代晚期時2000ppm的水平？茖W研究證實：快速地、過量地釋放了埋藏于地下的化石能源，就是地球溫室氣體排放問題的本質所在。為此，我們必須改變現在快速地把幾億年以前就已經不參與碳循環的地下碳源（礦物能源）不斷釋放出來的趨勢。目前，全世界公認的解決這種非正常的溫室氣體過量排放的辦法，就是減少礦物能源的燃燒，除此之外似乎還沒找到有什么更好的解決途徑。這也是全球需要制定和實施《京都議定書》的原因和目的。
不必擔心水庫的甲烷排放
2008年路透社的一篇《中國水電建設或許成為全球變暖的定時炸彈》的文章，引起了人們對水庫溫室氣體排放問題的關注。然而，越是重要的問題，就越應該慎重對待。
關于水庫淹沒將釋放甲烷氣體的現象，這就好像沼氣發酵。但是，路透社的文章所說的“如果一個國家的水力發電能力增長一倍，其釋放甲烷氣體的量也將增加8％。”的說法，是不可能成立的。因為，甲烷氣體并非只有水庫才排放，每一個國家的水電在其所有的甲烷氣體排放中的比重差距極大。例如，聯合國糧農組織報告養牛業大量排放甲烷的問題。再加上每個水庫溫室氣體的排放情況，與水庫所處的緯度（類似沼氣制造中的溫度作用）關系極為密切。因此，我們可以明確地肯定這種定量的研究結論，只能針對某些特別的國家或者地區，不可能具有普遍意義。
此外，關于甲烷的溫室氣體作用要比二氧化碳高出若干倍的警告，也不夠全面。首先，至今我們還不能非常確切地解釋溫室氣體產生的全部機理，對于溫室氣體造成的危害的認識不夠全面。因為人類對地球空間的認識還有很大的局限性。我們還不能肯定某些實驗條件下得到的結論，是否完全反映了地球大氣的實際情況。再者，甲烷是一種可燃氣體，在自然界中的狀態極不穩定，燃燒后將會與氧氣結合產生二氧化碳，甲烷在自然界中長期保存的幾率不大。溫室氣體作用長期影響的因素，最終可以統一歸納為大氣成分中的碳含量，并以考慮其中最為穩定的二氧化碳含量為主。所以，從宏觀的層面上看，我們不必過分關注所排放溫室氣體的種類，以及其可能產生的全球溫室氣體效應的差別。
水電碳排放與火電有別
水電的溫室氣體排放高于火電的說法，更是一種邏輯上的錯誤。水庫屬于人工濕地，其本質與天然濕地沒有什么差別。所有濕地都會有溫室氣體的排放，這是幾萬年來濕地參與地球生態系統碳循環的一部分。即使我們現在為了解決天然水資源的時空分布不均的矛盾（同時包括發電獲取水能資源），需要建造很多水庫。但是，水庫這種人造濕地的出現，相對由于近代人類的社會化活動造成的濕地面積縮小，并沒有從總體上改變地球表面的濕地面積下降的趨勢。
濕地是維持地球生態系統平衡的重要組成部分，素有“地球之腎”的美喻。濕地具有滋潤養育動植物的重要作用，其功能既能夠幫助濕地周圍的植物把二氧化碳轉化為氧氣，也有可能會由于季節或水位的變化，把某些植物淹沒在水中，產生一定的溫室氣體。類似南美的熱帶雨林遭遇洪水后被淹沒在水中，釋放出大量的溫室氣體的現象，在自然界中并不算少。相反，巴西的那種人造水庫造成的熱帶雨林被淹沒的情況反倒是極其罕見。因為，水庫的淹沒是人們有意識的行為，大多數情況下人們都會在蓄水前盡可能的清理庫區，減少未來水庫水體中的雜質。因此在一般情況下，人造濕地（水庫）會比天然濕地造成的溫室氣體排放更小。
關于水庫會釋放二氧化碳的問題，也是出于對生態學的誤解。任何土地都會釋放二氧化碳，只有有機質含量很低、微生物活動微弱的冰原、裸巖和荒漠的二氧化碳釋放速度相對低些，因此單獨強調二氧化碳釋放速度是沒有意義的，真正對生態環境產生影響的是二氧化碳的凈釋放速度。從這一點說，成熟的原始森林對控制全球變暖是無用的，因為成熟的森林生態系統光合作用與呼吸作用相等，二氧化碳的凈吸收速度基本為零。
將水庫和火電站釋放二氧化碳等同起來，實際上是混淆了兩種不同類型的碳釋放。在森林區修建水庫，由于淹沒土地上每公頃森林中可能儲存著幾百噸有機質，這些林木在水下慢慢腐爛，可能產生大量的二氧化碳，但這是可以通過清庫避免的。即使水庫有碳釋放，但這種碳釋放是一次性的，和火電不同。因為質量守恒是化學的最基本原理，當被淹沒植被腐爛殆盡后，水庫就不會有二氧化碳凈釋放，水庫即使有二氧化碳釋放也只存在于蓄水的前期，這與火電廠只要工作，就有大量的二氧化碳不持續釋放是不同的。
報告完成時間：2009年12月
報告負責人：張博庭 賈金生
報告研究單位：中國水力發電工程學會中國大壩協會
中國水利水電科學研究院
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