Page 22 - 2022年第53卷第2期

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体 CH 来源问题，目前仍有一定争议（即“甲烷悖论”） 。多数观点认为水库或湖泊近岸浅水厌氧区
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域持续产生 CH 并扩散，是维持表层水体有氧环境下 CH 持续向大气释放的重要来源 ［49］ 。
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另一方面，水库泥沙淤积是水库形成“碳汇”的重要驱动力。碳（C）在水中的赋存形态，除溶存于
水中的 CO 、CH 之外，还包括了溶解性无机碳（DIC）、溶解性有机碳（DOC）、颗粒态有机碳（POC）
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等。伴随复杂的生物化学转化过程，相当大一部分 OC 随着水库泥沙淤积过程逐步沉降于库底形成碳
沉积或埋藏。全球范围内湖泊与水库 OC年埋藏速率约为 0.15 Pg（C）·a （范围约为 0.06～0.25 Pg（C）·a ），
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其中约 40%的 OC 埋藏于水库中 ［50］ 。以三峡水库为例，按库区淤积物干容重 1.3 t/m 计算，2008—2017
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年三峡水库泥沙淤积量约为 21.20 亿～22.66 亿 t；预计至 2027 年累计淤积量为 33.29 亿～35.30 亿 t 。
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根据实测数据，三峡水库沉降泥沙中 OC 所占比重约为 3.20% ，保守考虑三峡水库碳埋藏效率约为
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45% ，初步估算至 2027 年三峡水库累积形成的 OC 埋藏量约为 0.0480～0.0509 Pg（C），按成库后运
行 27 年（以 2010 年为基准），年均碳埋藏速率约为 1.777～1.884 Tg（C）·a 。相比于现阶段三峡水库温
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室气体（CO 、CH ）年排放量（0.360 ± 0.042）Tg（C）·a ，碳埋藏量显著高于温室气体排放量。因
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此，水库泥沙淤积过程所形成的“碳汇”效应是显而易见的。此外，水库生态系统自身发育形成的自
源性有机碳对水库碳埋藏的贡献亦值得重视。
2.3 水库温室气体净排放量估算的技术路径 尽管当前水库碳循环与碳通量的基础研究仍有待进一
步深入，但作为重要的人类活动，衡量水库修建及运行所产生的温室气体净效应具有其不可替代性
和重要的实际价值。当前国际上实现水库净排放评估的数学模型主要有 2 个：（1）IPCC 于 2019 年修编
颁布的水淹地温室气体排放清单第一层级（Tier 1）方法 ［20］ ；（2）IHA 于 2017 年牵头组织国际专家开发
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的水库温室气体净排放模型（G-res Tool） 。IPCC 提出的水淹地温室气体排放清单第一层级方法，以
土地利用变化为基本原理，认为水库蓄水后前 20 年需要同时估算 CO 、CH 的排放；而成库蓄水 20
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年以上，仅估算 CH 的排放。据此，在对水库 CO 排放量估算中，IPCC 提供了全球不同气候带的排
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放因子，并结合水库水面面积进行排放量估算；在对水库 CH 4排放量的估算中，除所提供的排放因子
外，需结合水库营养状态（贫营养、中营养、富营养等）设置不同修正因子进行估算。与 IPCC 的方法
一样，IHA 牵头开发的 G-res Tool 依然是基于全球既有案例的经验模型，它需要更丰富的流域参数，
包括流域平均气温、降雨量、人口数量和土地利用类型等。近年来，一些学者也开始关注于更细化
的半经验、半机理模型，实现对单个水库 CO 、CH 等温室气体排放量的模拟与预测分析 ［47］ 。
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结合我国大型水库的特点和前期实践积累，笔者尝试提出了开展水库蓄水前与蓄水后温室气体
排放量评估的技术路径（图 3、图 4）。如图所示的技术路径中，应着重分析并判别以下三方面的内
容：（1）明确合适的系统边界；（2）预判其他人类活动对水库温室气体排放量影响的贡献量是否显
著，论证开展该部分评估的必要性；（3）预判 CO 、CH 、N O 在水库温室气体净排放量中的贡献程
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度，明确评估重点。
一般情况下，可结合蓄水前、蓄水后典型水平年的温室气体排放量估算结果，采用差减法获得
水库温室气体净排放量。再进一步结合数学模型的情景分析，确定蓄水前与蓄水后其他人类活动对
温室气体排放量贡献量。为获得水库在其生命周期内的温室气体排放总量，应进一步结合水利水电
工程设计使用年限，设定生命周期内入库水文泥沙过程、水动力条件、水库上游流域与水库毗邻区
域点面源污染负荷长期趋势的变化情景，进行模拟分析与计算。

3 基于生命周期的水电碳足迹评价：进展与问题

3.1 水电碳足迹的概念及其研究进展 “碳足迹”（carbon footprint）被定义为“由一项活动直接或间接
引起的或在产品的生命周期内累积的二氧化碳排放总量的量度”，该定义来自于 Wiedmann 与 Minx 于
2008 参编出版的专著《Ecological Economics Research Trends》中 ［54］ 。此后，在国际标准化组织（Interna⁃
tional Standard Organization，简写为“ISO”）2018 年出版的《温室气体——产品碳足迹——量化的要求
与导则》（ISO14067-2018）中，针对“产品碳足迹”（carbon footprint of a product）进一步明确定义为“基于

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