談林業(yè)提升碳匯和建筑業(yè)降碳路徑

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摘要：本文對(duì)造林綠化不同階段、不同樹種的碳匯，以及木結(jié)構(gòu)建筑的技術(shù)可行性、減碳效果等進(jìn)行初步分析，提出通過碳匯林業(yè)的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)管理、試點(diǎn)現(xiàn)代木建筑替代低層水泥建筑的路徑，即“一增”：增林業(yè)碳匯；“一減”：減建筑排放的兩項(xiàng)碳中和措施。

關(guān)鍵詞：碳匯；木建筑；碳封存

我國(guó)建筑面積規(guī)模位居世界第一，現(xiàn)有城鎮(zhèn)總建筑存量約650億m2，每年僅在使用過程中的“運(yùn)營(yíng)碳排放”達(dá)21億t，約占我國(guó)碳排放總量的20%。“運(yùn)營(yíng)碳排放”之外，我國(guó)每年新增建筑的建設(shè)產(chǎn)生的碳排放也約占總排放量的18%，主要是水泥、鋼鐵、玻璃等建筑材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及施工用能排放。建筑降碳亟需加大力度、提上日程。

1推進(jìn)林業(yè)精細(xì)化運(yùn)營(yíng)全面轉(zhuǎn)型碳匯林業(yè)

森林是大自然的“總調(diào)度室”,森林不僅能夠出產(chǎn)木材、果實(shí)、油料、藥材等種類豐富的林產(chǎn)品，還有巨大的生態(tài)環(huán)保價(jià)值，而且森林的生態(tài)價(jià)值是林產(chǎn)品價(jià)值的幾倍甚至是十幾倍。提出，“綠水青山就是金山銀山”。在堅(jiān)持林業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和公益屬性不變情況下，如何通過精細(xì)化運(yùn)營(yíng)、管理，加快傳統(tǒng)林業(yè)全面向碳匯林業(yè)轉(zhuǎn)型，最大化實(shí)現(xiàn)森林的生態(tài)價(jià)值，讓“青山”變“金山”。

1.1開展森林有序更新增加林業(yè)碳匯

全國(guó)人大代表、中科院研究員近日在清華大學(xué)社科學(xué)院、國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟舉辦的“兩會(huì)代表共議碳中和”論壇上表示，森林碳匯能力與其平均樹齡密切相關(guān)。研究認(rèn)為，林木生長(zhǎng)旺季（前15～20a），其吸碳、固碳能力最為突出，一畝闊葉林，每天吸收二氧化碳可達(dá)1t。成材后反而趨于緩慢。有研究表明，平均樹齡20a的一公頃闊葉林，與平均樹齡40年的闊葉林，前者的二氧化碳吸收、固碳能力較后者高50%以上。目前，北京市森林覆蓋率達(dá)44%，第一輪平原造林樹齡已近10a，未來隨著林木生長(zhǎng)趨緩和新增可用地枯竭，新增碳匯乏力，需未雨綢繆，北京歷年森林面積和覆蓋率詳見圖1。建議在我市新一輪平原造林啟動(dòng)之際，對(duì)首輪平原造林林區(qū)加強(qiáng)森林經(jīng)營(yíng)，有序開展新老更替，著力提高碳密度，通過精細(xì)化管理，在森林覆蓋率不變情況下實(shí)現(xiàn)既有森林碳匯能力新的提升。

1.2調(diào)整樹種結(jié)構(gòu)增加碳匯價(jià)值

北京“十四五規(guī)劃”提出：優(yōu)化造林綠化苗木結(jié)構(gòu)，推廣適合本市的高碳匯量樹種。強(qiáng)化森林健康經(jīng)營(yíng)，進(jìn)一步增加森林碳匯。研究人員針對(duì)白樺林、落葉松、水曲柳等不同樹種，通過長(zhǎng)期跟蹤研究對(duì)土壤有機(jī)碳密度的影響，揭示了不同樹種能顯著影響0～50cm土層的土壤有機(jī)碳（SOC）密度、全氮密度以及pH值。研究顯示，調(diào)整林木結(jié)構(gòu)、合理選擇樹種，是碳匯林業(yè)一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。北京市自2012年開始平原造林，至今已近10a。由于考慮速生、綠化、成活等因素，種植樹種多為白樺、白楊、法桐等，這些樹種易成活、生長(zhǎng)快，為我市平原綠化作出了突出貢獻(xiàn)。但專家分析，若論固碳，也就是碳儲(chǔ)存能力，上述樹種相對(duì)于杉、松、柞等樹種，碳密度低，固碳能力有限。湖南安化林業(yè)局對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，不同樹種組的碳儲(chǔ)存能力由高至低排序?yàn)椋荷寄窘M＞馬尾松組＞柏木組＞慢生闊葉林組＞中生闊葉林組＞速生闊葉林組＞楊樹組＞原料用林組。建議北京市新一輪平原造林，既要考慮速生易活、也要合理調(diào)整結(jié)構(gòu)，適當(dāng)間種或集中種植一些杉木、落葉松木等固碳儲(chǔ)碳量大、同時(shí)亦可用于木結(jié)構(gòu)建筑用材的樹種。

2木結(jié)構(gòu)建筑是建筑減碳、中和重要方向之一

當(dāng)前，北京市已進(jìn)入碳排放相對(duì)穩(wěn)定的平臺(tái)期，下一步要在實(shí)現(xiàn)達(dá)峰的基礎(chǔ)上圍繞實(shí)現(xiàn)碳中和開展謀劃，而且要盡早實(shí)現(xiàn)碳中和，以便為在全國(guó)推廣復(fù)制本市經(jīng)驗(yàn)預(yù)留時(shí)間，這就意味著本市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)等要在較短的時(shí)期內(nèi)發(fā)生快速轉(zhuǎn)型和激烈變革。據(jù)歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，美國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)輕鋼木結(jié)構(gòu)住宅占比65%～80%，居于住宅結(jié)構(gòu)形式主流。在低層公共建筑中，重型木質(zhì)建筑也占到50%以上。一些國(guó)家已將發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)建筑列為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要措施之一。法國(guó)甚至出臺(tái)法令，強(qiáng)制規(guī)定所有新建建筑使用裝配式木材均須達(dá)到一定的比例。發(fā)達(dá)國(guó)家民用住宅結(jié)構(gòu)占比詳見圖2。

2.1現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑性能優(yōu)異可替代水泥建筑

我國(guó)現(xiàn)在的水泥建筑，設(shè)計(jì)壽命50a，不及我國(guó)古代木結(jié)構(gòu)建筑，更無法與現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑相比。歐美日現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑壽命80～100a，遠(yuǎn)優(yōu)于我國(guó)目前水泥建筑30～40a的實(shí)際使用壽命。相比傳統(tǒng)木建筑，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑在材料、結(jié)構(gòu)形式、防火、重復(fù)利用等方面已經(jīng)有許多不同：①材料方面，現(xiàn)代木建筑使用的是經(jīng)過科學(xué)處理過的木材，而非原木，不易開裂、扭曲、腐朽、蟲蛀。②結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)代木建筑使用高強(qiáng)金屬連接件，相比傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度、抗震性、拆裝便捷性等大大提高。③重復(fù)利用率，現(xiàn)代木建筑構(gòu)件重復(fù)利用率高達(dá)6～7次，傳統(tǒng)木建筑基本無法重復(fù)利用。④防火性能，裝飾了防火石膏板的木結(jié)構(gòu)，其耐火性能甚至優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)建筑。⑤現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑保溫隔熱性能優(yōu)異，導(dǎo)熱性僅為混凝土的1/10，鋼材的1/400。熱損耗相比鋼結(jié)構(gòu)建筑低9%，比水泥結(jié)構(gòu)建筑低12%。

2.2木建筑替代水泥建筑減碳固碳效果驚人。

2019年全國(guó)生產(chǎn)24億t水泥，產(chǎn)生18億t的二氧化碳排放。減少和替代高耗能、高排放的傳統(tǒng)建材，使用綠色可再生建材是可行、有效的減碳途徑之一。木材是真正的綠色、可再生建材，僅有少量運(yùn)輸和加工能耗，相比水泥基本可忽略不計(jì)。即使部分替換混凝土，減排效果也驚人。劇青島理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，僅更換農(nóng)宅的木結(jié)構(gòu)屋頂，相比同樣面積的混凝土屋頂，木屋頂減排量高達(dá)65%以上。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）研究表明，通過使用木材等可再生建材替代水泥，20a后全球建筑業(yè)溫室氣體排放可比預(yù)估值減少30%，效果顯著。不僅替換減碳，木質(zhì)建材本身更是固碳高手：國(guó)外研究表明，平均1m3木材代替同體積水泥結(jié)構(gòu)，不僅直接減少1.1t二氧化碳排放，同時(shí)還可長(zhǎng)期存儲(chǔ)0.9t在被使用的木材里，二者合計(jì)可減少約2t的二氧化碳，減碳、固碳效果驚人。中國(guó)工程院院士杜祥琬認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)碳中和，應(yīng)加快能源替代，高比例發(fā)展非化石能源，特別是可再生能源，同時(shí)增加碳匯，大力發(fā)展碳捕集、利用和封存（CCUS）技術(shù)。加快傳統(tǒng)建材替代，推廣可再生建材，在低層、多層建筑領(lǐng)域廣泛推廣輕鋼和重型木結(jié)構(gòu)建筑，就是一種成本低、見效快的碳減排、碳捕集、碳封存方法。

3推廣木結(jié)構(gòu)建筑弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化

鄉(xiāng)村振興下，將中華民族悠久傳承的木結(jié)構(gòu)建筑融合現(xiàn)代技術(shù)，發(fā)揚(yáng)光大，有序開展村鎮(zhèn)升級(jí)更新，打造一批新時(shí)代的“周莊”、“烏鎮(zhèn)”，弘揚(yáng)、保護(hù)傳統(tǒng)文化，彰顯文化自信，為子孫后代留下美麗宜居與低碳綠色、傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代文明交相輝映的社會(huì)主義現(xiàn)代化新民居。同時(shí)，發(fā)展現(xiàn)代木建筑也是新發(fā)展階段對(duì)外開放、展示負(fù)責(zé)任大國(guó)的需要。縱觀歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家，不管是地廣人稀的歐美、還是人口稠密的日本，親近自然、原生綠色的木結(jié)構(gòu)建筑，分布廣泛、民眾接納程度高。建議北京率先啟動(dòng)試點(diǎn)示范，引領(lǐng)中國(guó)特色的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展，昭示應(yīng)對(duì)氣候變化的決心和行動(dòng)，并用開放、包容的舉措與國(guó)際接軌。

4結(jié)語

推進(jìn)開展建筑領(lǐng)域碳中和工作是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“3060”目標(biāo)最重要的內(nèi)容之一。本文從國(guó)內(nèi)外森林碳匯對(duì)比研究出發(fā)，分析我國(guó)古代木建筑、國(guó)外現(xiàn)代木建筑的減碳優(yōu)異性能，提出了有序開展森林更新、科學(xué)配置林木種類的思路，以進(jìn)一步提升生態(tài)碳匯能力，更好發(fā)揮森林固碳儲(chǔ)碳作用。并建議在鄉(xiāng)村振興情況下，率先在北京試點(diǎn)現(xiàn)代木建筑，對(duì)建筑探索“零碳”建造，甚至實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳”，展示應(yīng)對(duì)氣候變化負(fù)責(zé)任大國(guó)形象，具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]韓敘，武振，張海燕，等.裝配式木結(jié)構(gòu)建筑國(guó)外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)借鑒[J].住宅產(chǎn)業(yè).2019,06.

[2]張峻.被動(dòng)式住宅不同屋頂構(gòu)造的碳排放比較研究[D].青島：青島理工大學(xué)，2015.

作者：敬紅彬 單位：北京節(jié)能環(huán)保中心