秉持三重务实理念助力全球气候治理——海洋负排放国际大科学计划的科学认知与实践路径 - 海洋生态系统服务评估

太美 · 发表于海洋技术专业昨天 08:04

原文刊载于《中国科学院院刊》2025年第10期“战略与决策研究”

焦念志1* 张传伦2 骆庭伟1 刘纪化3

1 厦门大学碳中和创新研究中心

2 南方科技大学深圳海洋地球古菌组学重点实验室

3 山东大学海洋研究院

应对气候变化是一项紧迫而长期的任务，仅靠减少温室气体排放无法实现《巴黎协定》温控目标，负排放是必然选择。海洋是地球上最大的活跃碳库、负排放潜力巨大，但尚无国际公认的实现路径。海洋负排放（Ocean Negative Carbon Emissions，ONCE）国际大科学计划立足微型生物碳泵（MCP）原创理论，综合已知海洋储碳机制（BCMS），提出合情、合理、合法的技术方案，构建可行、可靠、可期的实施路径，形成“理论—方法—标准—应用”链条。在此基础上，提出“三重务实”（Triple REAL）理念，涵盖技术方案（3R：技术合理、方案可行- ISO认证，推广可期）、实施原则（3E：生态友好、符合伦理、回报公平）、预期目标（3A：志向宏大、脚踏实地、目标可及）和治理框架（3L：合法合规、保护环境、权责明晰），搭建了具有系统性和可操作性的治理框架、构建了超越“三可”（可测量、可报告、可核查）的碳信用底层逻辑，为海洋碳汇纳入全球碳交易市场奠定基础、为全球气候治理提供科技支撑。

1 全球气候治理困境与海洋巨大潜力

当前，全球气候治理正在从科学共识阶段进入付诸行动阶段。尽管减排仍是核心手段，但联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）指出，仅靠减排已无法实现《巴黎协定》提出的1.5℃—2℃温控目标，必须辅之以大规模、可验证的碳移除（Carbon Dioxide Removal，CDR）举措。然而，现有的CDR技术要么成本高昂、能耗巨大、难以规模化应用，要么环境后效难以达到生态和伦理要求，全球气候治理陷入“减排不足、移除乏力”的双重困境。随之而来的是“责任—核证—信任”的国际治理僵局。在此背景下，国际社会急需成套系统方案，以实现应对气候变化的“科学理论客观性、技术方案可行性和国际治理有效性”，推动全球气候治理跨入新纪元。

海洋作为地球上最大的活跃碳库，吸收了约25%人为释放的二氧化碳，并储存超过90%由人类活动产生的多余热量，对调节全球气候变化发挥着不可替代的作用。同时，海洋对地球生命和可持续发展至关重要。海洋生态系统为全球超过30亿人提供粮食安全，海洋生物多样性为生物制剂、医药、粮食系统和可持续材料提供强大支撑，海运约占国际贸易的80%，海洋生态系统服务功能价值约2.6万亿美元。把应对气候变化与维持可持续发展紧密结合，将是人类面向未来的根本出路。

在此背景下，海洋负排放国际大科学计划（Ocean Negative Carbon Emissions，ONCE）应运而生。ONCE以微型生物碳泵（MCP）原创理论为基础，结合已知的海洋储碳机制，提出BCMS（BCP—生物泵、CCP—碳酸盐泵、MCP—微型生物碳泵、SCP—溶解度泵）四泵融合海洋储碳最大化的负排放方案，并将其应用于海水养殖场、污水处理厂等行业现实场景，构建了合情、合理、合法的技术方案和可行、可靠、可期的实施路径，形成了“理论—方法—标准—应用”链条，展现了实施海洋负排放应对气候变化的巨大潜力。

2 原创理论引领，重塑科学认知

ONCE国际大科学计划以坚实的科学理论为基石，其核心是MCP原创理论及BCMS四泵融合的技术方案。传统认知聚焦于由碳沉降驱动的生物泵（BCP）和碳酸盐泵（CCP），而MCP理论则揭示了另一条隐藏的路径：海洋微型生物通过代谢作用，将活性溶解有机碳转化为惰性溶解有机碳（RDOC），可将其储存在海洋水体中长达数千年。MCP理论打开了海洋碳汇的“黑箱”，指出了通过调控微型生物过程来增强海洋碳汇的新方向。在MCP理论的基础上，ONCE进一步整合并强调了海洋四大碳泵的协同效应，构建了BCMS综合储碳体系。这一体系不再将四大碳泵孤立看待，而是从实际出发将它们作为一个相互关联、相互影响的整体。BCMS综合负排放方案，可以规避单一途径的边际效应（如CCP反泵释放CO₂），谋求储碳效率和环境安全的最大化，体现了系统性的科学思想。其意义不仅在于前沿的理论创新，更在于它提出了系统性的、现实可行的多赢共赢的实施路径，将减缓气候变化、保护海洋生态和促进可持续发展有机地结合在一起，为破解气候困局提供了充满希望的中国方案和“蓝色路径”。ONCE方案的优势体现在引领了基于自然的解决方案的范式升级，从单一措施走向基于地球系统科学的多过程协同调控，有效提升了海洋负排放增汇的可行性和可靠性。

3 技术路线合理实施方案可行

ONCE跳出了“为碳汇而碳汇”的局限，在扎实的理论研究基础上，提出了与现有经济活动、环境保护和民生发展相结合的可操作性方案，展现出强大的现实生命力和推广价值（图1）。

图1 实现海洋碳封存最大化的BCMS综合策略

集成生物泵（BCP）、碳酸盐泵（CCP）、微型生物碳泵（MCP）和溶解度泵（SCP）协同效应来提升海洋碳封存能力：① 通过减少陆地营养盐输入来降低河口区水体呼吸作用与酸化作用并提升整体储碳效率；② 在低氧区通过人工施加弱碱性物质（如橄榄石）提升碱度、抑制CCP反泵释放CO₂；③ 在海水养殖场实施人工上升流工程改善底层水质，增强上层固碳能力，强化BCMS效应；④ 利用污水处理厂强化MCP与SCP效应，使之由“源”变“汇”；修改自文献

1

陆海统筹减排增汇方案

打破陆地和海洋的管理壁垒。通过治理流域污染（如减少氮磷入海），既能改善近海环境，又能提升海洋生态系统的健康状况及BCP和MCP储碳过程，实现从源头到汇区的协同增效。

2

利用缺氧海区“变废为宝”

全球许多河口和近海存在季节性酸化或缺氧区（“死亡区”），传统上被视为生态灾难。ONCE方案提出，在这些区域人工施加弱碱性物质（如橄榄石），中和酸性环境、抑制CCP的CO₂释放过程，将其从“碳源”转变为“碳汇”。这是一种“基于问题的解决方案”。

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谋求海洋牧场“储碳最大化”

现代化的海洋牧场不仅是资源增殖基地，更是理想的BCMS综合负排放试验场。在这里，可以系统性地增殖大型藻类并强化BCP、MCP、监测水体化学环境（调控SCP/CCP）等一系列技术，形成一个多途径、复合式的碳汇增强系统，谋求单位海域面积的储碳价值最大化。

4

提升污水处理厂功能、创建“新质生产力”

传统污水处理厂是能耗大户和碳排放大户。ONCE方案运用MCP和CCP原理使污水处理厂从纯粹的“源”转变为“汇”、从“投入大户”转变为“盈利大户”，创建实实在在的“新质生产力”。而且，将排放废水pH值的下限从小于6.0提高至大于8.0，可以缓解近海水体酸化与重金属毒性，并增强碳封存能力及促进可持续发展。该项建议已被2025年联合国第十届科技创新论坛采纳并发布政策简报。

4 “三重务实”构建碳信用体系

ONCE大科学计划在第三届联合国海洋大会（法国，2025）上发表“三重务实”（Triple REAL）理念，涵盖技术方案（3R：技术合理、方案可行-ISO认证、推广可期）、实施原则（3E：生态友好、符合伦理、回报公平）、预期目标（3A: 志向宏大、脚踏实地、目标可及）和治理框架（3L：合法合规、保护环境、权责明晰），恰似层层叠加的“铁塔”（图2）。该原则不仅全面覆盖了国际碳信用体系基础的“三可”（可测量、可报告、可核查）要求，还以更广泛的维度、更严格的标准和更严谨的务实性，构建了一条从科学理论到技术方案、从标准化建设到国际治理的清晰路径，为其最终纳入全球碳交易市场奠定了坚实基础。

图 2 “三重务实”理念

“三重务实（Triple REAL）”理念在联合国第三届海洋大会（UNOC）科学大会（OOSC）开幕式上发表，借用主办国法国巴黎铁塔形象高屋建瓴地传递科学理念引发强烈共鸣

技术方案（3R）：坚实可靠的科学基础

技术合理：任何ONCE技术都必须建立在坚实的科学原理之上（如BCP、MCP等理论），其核心机理必须经过严格的同行评议，确保理论方法是正确的，技术指标是“可测量”的。

方案可行：技术路径必须在现实海洋环境中具备工程化和规模化的可行性。它超越了实验室的“可测量”，要求在中试和示范规模上依然具备可操作性和经济性，这是“可报告”的现实基础。

推广可期：技术的最终效果必须是可重复、可再现的。在不同海区、由不同团队实施，都应产生预期内的碳移除效果。这是最高级别的“可核查”，因为它要求结果具有普遍性和一致性，是建立市场信用的关键。

实施原则（3E）：不可或缺的社会伦理维度

这是“三重务实”超越传统“三可”的最显著标志。“三可”关注碳本身，而3E关注的是碳移除活动的综合影响和社会合法性。

生态友好：实施负排放必须优先确保不会对海洋生态系统造成不可逆转的损害。这需要通过全面的生态风险评估和长期监测来保证，其要求远高于“三可”中对环境“额外性”的简单考量。

符合伦理：必须符合《伦敦公约》等国际法规，并接受社会伦理审查。大规模改造海洋环境是否合乎伦理？谁有权做出决策？这解决了“三可”框架无法解决的全球治理和伦理正义问题。

回报公平：项目产生的碳信用收益和知识成果，应确保对技术开发方、项目实施地社区乃至全人类是公平的。这避免了“碳殖民主义”，确保了技术的可持续性和社会可接受性。

预期目标（3A）：雄心与务实的高度统一

志向宏大：ONCE的目标直指“负排放”，旨在为全球温控目标贡献亿吨级的碳移除量。这一定位决定了其技术体系和标准必须从一开始就立足于全球尺度。

脚踏实地：宏大的目标通过一步步扎实的、可审计的科研计划和示范工程来实现。每一个阶段性成果都严格遵循3R和3E原则，确保前进的每一步都稳扎稳打。

目标可及：最终目标是清晰且可实现的。通过建立清晰的技术成熟度（TRL）评价体系和里程碑式的考核指标，使得整个计划的进程是可预测、可管理的，从而吸引政策和资本市场的长期支持。

治理框架（3L）：强制性的法律保障

这是将科学、伦理和目标“固化”为国际规则的重要环节。

合法合规：所有活动必须严格在《伦敦公约》及其议定书等国际法律，以及《海洋生物多样性协定》（将于2026年生效）框架下进行。这为ONCE技术提供了国际法层面的合法性，是任何碳信用最终能否获得国际承认的法律前提。

保护环境：3L直接呼应3E中的“生态友好”，并通过具有法律约束力的环境影响评估（EIA）程序将其强制化，确保了保护环境不是一句空话，而是法律要求。

权责明晰：明确规定了项目开发商、运营方、监督机构和缔约国的责任。一旦发生意外，谁负责、负什么责、如何补救都有章可循。这解决了投资者和购买方的后顾之忧，使碳信用成为可靠金融资产的终极保障。

5 “三重务实”引领ONCE迈向国际碳交易体系

ONCE能否从一种前沿科学研究蜕变为全球气候治理中一支可信赖、可规模化的支柱性力量，其关键瓶颈在于国际社会的信任。传统的碳信用体系基石——“三可”原则，解决了碳汇量化与验证的基本问题。然而，对于干预对象是全球海洋的ONCE技术而言，“三可”仅是一个必要的起点，而非终点。ONCE大科学计划提出的“三重务实”原则，正是在“三可”的基础上，进行了一次维度更广、标准更严、更具前瞻性的范式升级，为其最终融入国际碳交易体系扫清根本性障碍。

“三重务实”对“三可”的维度超越与范式升级

“三可”原则的核心是建立一套技术性流程，确保一个碳信用单位背后对应的减排或碳移除量是可靠的。而“三重务实”则构建了一个涵盖科学、伦理、管理和法律的立体框架，确保整个ONCE活动是负责任、可持续且可被国际社会所接受的（表1）。因此，“三重务实”原则不仅是“三可”的升级版，更是海洋负排放领域的一场范式革命。它确保了海洋负排放不会沦为一种“绿色幻想”或“生态冒险”，而是成为一种志向宏大、脚踏实地、生态安全、伦理合规、法律清晰、全球可信的气候解决方案。它最终将推动ONCE从实验室和科学论文中走出来，真正落地成为全球碳交易体系中的一个重要组成部分，为人类应对气候变化提供一条坚实的“蓝色之路”。

表 1 “三重务实”原则与“三可”原则的比对

面向国际碳交易：ONCE的具体目标与任务

凭借“三重务实”框架所建立的坚实信任基础，ONCE大科学计划可以并应当设定以下雄心勃勃而又具体可行的目标和任务，以最终实现与全球碳交易市场的对接。

1

任务一：方法学标准化与国际认证

目标：完成 ONCE 核心技术的碳计量方法学开发，并获得国际认证。

行动：在ISO/TC8/WG15（海洋负排放与碳中和国际标准工作组）的框架下，牵头制定关于海洋负排放的术语、原则和框架性国际标准。与Verra2、黄金标准（GS）等国际主要碳信用标准组织建立合作，将基于“三重务实”原则的“三可”要求写入其方法学指南。

2

任务二：建设“可核查”的示范体系与数据银行

目标：在全球建立3—5个具有国际公信力的ONCE综合示范区和数据平台。

行动：在中国沿海、东南亚、“一带一路”共建国家等区域，遴选代表性海域，建立ONCE国际示范基地。这些基地必须严格按照3L原则（合法合规）运营，并全程接受国际第三方机构的核查。在示范基地内，集成应用遥感、无人机、水下滑翔机（AUVs）、生态浮标等技术，构建空-天-海-底一体化立体监测网，实现碳通量的实时、透明、可核查测量。建立全球海洋负排放数据银行，按照“可报告”的透明原则，在脱敏后公开共享非涉密的监测数据、模型和评估报告，供全球科学家和核查机构验证，主动建立国际科学信任。

3

任务三：构建基于3L的国际治理与责任框架

目标：形成一套被国际社会广泛接受的ONCE活动治理与责任规则。

行动：积极参与《伦敦公约》等有关国际议定书中关于海洋地球工程相关条款的讨论与修订，推动将基于自然的、负责任的ONCE活动与高风险地球工程进行区分，并为其开辟合法的实施通道。联合国际海事组织（IMO）、联合国教科文组织政府间海洋学委员会（IOC-UNESCO）等机构，共同起草《海洋负排放活动责任指南》，明确责任认定、风险缓冲基金、损害补偿机制等核心问题，为碳信用买家提供终极风险保障。

4

任务四：推动形成公平（3E）的市场机制与商业模式

目标：确保ONCE碳信用的收益能够公平地惠及技术研发方、项目实施地社区和发展中国家。

行动：设计一种收益分享机制，将ONCE碳信用交易的部分收益，直接用于支持项目所在社区的海洋生态保护、可持续发展和经济转型。探索将ONCE碳信用与“生物多样性信用”、生态补偿等捆绑交易的综合生态产品模式，实现气候效益与生态效益的协同增值。通过南南合作，向发展中国家转让成熟的ONCE技术，帮助其开发蓝碳资产，避免形成新的“碳技术鸿沟”。

6 结语

人类只有一个地球、一个海洋。全世界应共同努力，通过创新应对气候变化，保障可持续发展。ONCE大科学计划的“三重务实”原则，以其系统性、严谨性和务实性，有效地搭建了一个“原创理论—综合储碳路径—ISO国际标准—行业实际应用”的完整链条。它不仅回答了“碳去哪了”的技术问题，更回答了“该不该做”“谁来决定”和“如何负责”的伦理与治理问题。这将使得由“三重务实”框架认证产生的ONCE碳信用，成为未来国际碳交易市场中信誉高、价值大、风险低的顶级资产类别之一。它代表的不仅是每1吨被移除的CO₂，更代表了对地球海洋生态系统的负责任投资和全球气候治理的智慧，可望启动一个前所未有的蓝色碳金融新纪元，为全球气候治理提供至关重要的蓝色解决方案。

作者简介

焦念志 中国科学院院士，发展中国家科学院院士，美国微生物科学院院士。厦门大学碳中和创新研究中心首席科学家。联合国海洋负排放国际大科学计划首席科学家。

文章来源

焦念志, 张传伦, 骆庭伟, 等. 秉持三重务实理念助力全球气候治理——海洋负排放国际大科学计划的科学认知与实践路径. 中国科学院院刊, 2025, 40(10): 1736-1744.

DOI: 10.3724/j.issn.1000-3045.20251007002.

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