碳中和目標下海洋地球工程的國際法規制和政策啟示

杜浩渺

［1.中山大學法學院，廣東廣州 510275；2.南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海），廣東珠海 519080］

引言

自2020 年9 月習近平主席在聯合國大會上提出中國將爭取在2060 年前實現碳中和以來，關于碳中和目標實現路徑的討論已全面開展[1-3]。考慮到我國能源結構的限制，除了致力于從根源上減少二氧化碳的排放之外，還必須依靠增加碳匯或發展負排放技術移除大氣中的二氧化碳，以實現碳中和目標。當前，三種海洋地球工程技術（marine geoengineering）——海洋施肥（ocean fertilization）、人工海洋上升流（artificial ocean upwelling）、海洋堿化（ocean alkalization）對提升海洋碳匯強度、發揮海洋負排放潛力具有重要價值，可發展為實現碳中和目標的有效路徑。這三種海洋地球工程技術在作用原理、實施方法和環境影響上同中有異，需要明晰其適用國際法規則的相同部分和重點區別。就國內外研究現狀來看，自然科學類文獻已經非常豐富，而法律政策類文獻則相對匱乏。對海洋地球工程法律與政策的討論基本集中于海洋施肥技術，其中國外研究相對豐富[4-7]，而國內研究則十分匱乏[8]。國外文獻關于人工海洋上升流和海洋堿化的相關法律與政策研究均罕見[9-10]，而國內文獻是空白。本文旨在從國際法的角度全面探討這三種海洋地球工程活動的合法性，分析其與海洋環境、生物多樣性以及氣候變化相關的國際法規則，并展望中國未來應用該技術增加海洋碳匯涉及的遵約和治理問題，并提出政策建議。本文涉及的國際法規則對除此三種技術外的其他海洋負排放路徑也具有參考價值[11]。

1 海洋地球工程的概念、作用和主要爭議

地球工程（geoengineering），又稱“氣候工程”（climate engineering），旨在通過一系列人工手段大規模改變地球氣候系統，以對抗人為造成的全球變暖或部分抵消全球變暖的影響[12]。氣候工程分為兩大類技術：一是二氧化碳移除技術（carbon dioxide removal，CDR），指通過一系列人工手段增加天然碳匯從而吸收或貯存更多的二氧化碳，或者利用化學工程方法移除大氣中的二氧化碳以降低大氣中的碳濃度。二是太陽輻射管理技術（solar radiation management，SRM），指通過提高對流層、平流層和地表的太陽輻射反射率使一部分太陽光偏轉回外太空，從而減少到達地表的太陽輻射，實現控制地表平均氣溫升高的目的。這兩種技術作用原理有根本區別，其中后者只影響大氣平均溫度而完全不干預二氧化碳濃度，因此另文討論[13]。CDR 包含在陸地上或海洋中實施的多種技術，發生作用的媒介可以是大氣、土壤、海水和海洋生物（表1 和圖1）。本文聚焦的三種海洋地球工程技術都屬于通過人工手段增加天然碳匯，從而達到固碳儲碳作用的技術，因此在類型上屬于CDR。本文采用“海洋地球工程技術”，而非“海洋負排放技術”或“海洋碳匯技術”等作為統領概念，是考慮到與當前國際公約和文件中的表述一致，方便適用相關條款以規制在海洋中實施的應對氣候變化的活動。

圖1 總結了地球工程完整概念示意圖，其中橢圓形表示本文的討論范圍。表1 則總結了當前各類CDR技術的作用原理和主要爭議。

圖1 地球工程相關概念關系

表1 CDR技術的原理和主要爭議

占地球表面約70%的海洋是地球上最大的碳庫，可以容納的二氧化碳大約是大氣層的50 倍。海洋儲碳的主要機制之一是“生物泵”（biological pump），即浮游植物（phytoplankton）通過光合作用吸收二氧化碳，將無機碳轉化為有機碳，再通過沉降作用將碳帶入深層海底并分解儲存[14]。海洋施肥技術和人工海洋上流技術都是人工提升“生物泵”效率的手段。前者是指通過向高氮低葉綠素（HNLC）海區投放鐵顆粒物促進淺海透光層（euphotic zone）浮游植物的繁殖，以提升光合作用吸收二氧化碳的強度；而人工海洋上升流技術則是指通過放置自由潛在水中或系線的垂直海洋管道，使得深海（200～1000 米）溫度低且富有營養的海水向上流動至海面，從而為浮游植物提供更多養料。海洋堿化技術則是源自自然界礦物風化吸收二氧化碳的化學反應過程。海洋堿化過程可以向海岸或海水中投放堿性礦物粉末，如橄欖石、生石灰、熟石灰等，堿性粉末與海水中的二氧化碳發生反應，形成穩定、可溶的碳酸氫鹽，增加水體堿度降低氧分壓，從而達到使水體吸收更多二氧化碳。

這三種技術目前在世界范圍內都沒有被大規模實施過，而已經進行過的小規模科學實驗對這些技術用于移除二氧化碳的實際作用和負面影響也沒有定論。自1990 年至2013 年，世界范圍內共有13 次在開放海域中進行的海洋施肥小規模實驗，在證明了投放鐵元素確實能提升浮游植物光合作用的同時，也因為一些所謂“科學實驗”實際包含“商業動機”，且對海洋環境造成負面影響和未知損害而受到質疑[15]。“生物泵”技術在被提出之初并不是以儲碳為目的，而是出于促進浮游植物繁殖，給魚類提供更多的餌料，從而增加漁業收獲的目的。對其能否大規模使用的爭議一方面是考慮到其移除二氧化碳效率有限，且由于“生物泵”技術難以保證儲碳的永久性，當前更多的人傾向于質疑該技術被大規模廣泛應用于移除二氧化碳的可能性；另一方面是各種不確定的負面環境影響。比如，近海水體通常營養鹽已經較高甚至富營養化，實施海洋施肥使藻類過度繁殖會導致淺層海面氧氣不足從而影響其他淺海海洋生物的生存[16]；還可能產生比二氧化碳溫室效應更嚴重的甲烷，由洋流循環釋放到大氣中[14]。

相比之下，人工海洋上升流技術不向海里投放外源物質，從而避免了一些潛在的對海水水質和海洋生物的負面影響，但是在深海放置管道［通常為聚氯乙烯（pvc）材質］也難免對海洋生態系統、航運和漁業等造成另一些潛在的負面影響。此外，人工海洋上升流需要動力來實現，而動力來源是否“綠色”也直接決定了這一技術是否有實施的意義。

實施海水堿化技術的阻力比前兩種要小，因為投放的堿性物本身也對中和海洋酸化有積極作用，再加上移除大氣中二氧化碳的作用，可謂一舉兩得。但是，橄欖石等粉末可能對海洋造成一定程度的重金屬污染，以及怎樣控制投放入海洋中堿性粉末的量，以保證短時間內升高的pH 值不會對海洋生態環境造成重大負面影響，仍需要進行小規模科學實驗繼續研究。

基于以上三種海洋地球工程技術的概念、作用以及對環境的潛在影響，下一節的法律框架主要涉及三個方面：不同海洋地球工程活動的法律屬性、基于潛在環境損害而產生的海洋環境保護義務、氣候變化公約體系能夠以怎樣的方式將該技術納入其規制范圍。

2 海洋地球工程的國際法規制框架

本節將通過分析三種技術使用的材料以及實施活動的過程來適用國際法規則，主要涉及《聯合國海洋法公約》（以下簡稱《海洋法公約》）、《防止傾倒廢物及其他物質污染海洋的公約》（以下簡稱《倫敦傾廢公約》）及《〈防止傾倒廢物及其他物質污染海洋的公約〉1996 年議定書》（以下簡稱《倫敦議定書》）、《聯合國生物多樣性公約》（以下簡稱《生物多樣性公約》），以及主要包含《聯合國氣候變化框架公約》（以下簡稱《框架公約》）、《京都議定書》和《巴黎協定》的氣候變化公約體系。

2.1 海洋地球工程活動的法律屬性

判斷海洋地球工程活動法律屬性的核心問題在于，向海面投放鐵粉（海洋施肥）、生石灰粉（海洋堿化）或放置海洋管道（人工上升流）是否構成《倫敦傾廢公約》和《倫敦議定書》定義的“傾倒廢物”？

對此問題，首先需要考察《倫敦傾廢公約》及其《倫敦議定書》有關禁止傾倒廢物的條款，從定義上判斷海洋地球工程活動是否構成“傾倒”。《倫敦傾廢公約》第1 條第（b）款（ii）項和《倫敦議定書》第1 條第4.2.2 段都規定：不以丟棄為目的向海里放置物質，并且該行為不與公約和議定書的立法目標相矛盾，則不被視為“傾倒”。海洋地球工程活動以大規模移除大氣中二氧化碳、干預局部氣候系統為目的，因此投放的粉末或放置管道肯定不屬于以“丟棄”為目的。然而，即便不屬于“丟棄”行為，該行為仍不得違背公約和議定書的目標，即投放粉末或放置管道不應對海洋環境和生態系統造成重大損害。那么究竟海洋地球工程是否屬于“傾倒”活動，這個關于適用定義的爭議在《倫敦議定書》締約方大會于2013 年通過的《關于規制以海洋施肥和其他以海洋地球工程活動為目的投放物質的倫敦議定書修正案》（以下簡稱《2013 修正案》）中得到了解答。

《2013 修正案》中包含的《倫敦議定書》新增第6 條之二（Article 6bis）第3 款規定海洋地球工程活動不屬于《倫敦議定書》定義的“傾倒”行為，但同時也規定，只有經環境影響評價證明某項海洋地球工程活動已將環境風險降到最低，且不違背議定書的立法目標的情況下，才可以頒發活動許可（第2 款）。因此，即便從“質”上將海洋地球工程定性為非“傾倒”行為，但仍然在“量”上對其可能造成的海洋環境損害有嚴格限制要求，只要“過量”，便和“傾倒”行為一樣受到禁止。《2013 修正案》中包含的《倫敦議定書》新增附件4 采用“正面列舉”的方法，僅將海洋施肥納入該修正案規制的海洋地球工程技術，但同時適用相對靈活的議事程序，方便日后將其他技術增添到附件4 中從而納入《2013 修正案》規制范圍。新增附件4 還將合法的海洋施肥活動限定在“以合理科學研究為目的、并且經過充分環境影響評價的海洋施肥活動”（第1.3 條），除此之外的海洋施肥活動一律禁止。依此限制，一切以獲得經濟利益為目的的海洋施肥活動都被禁止。這一關于活動目的的限制，可謂是對2012 年加拿大西海岸發生的名為海洋施肥“科學實驗”，實為探索漁業和海洋碳匯雙重收益的海洋施肥活動的明確回應[17]。

《2013 修正案》對海洋地球工程的國際法規制具有里程碑意義[18]。這是國際法領域第一次采用具有強制力的法律文件規制地球工程（國際公約的修正案是具有強制力的國際法律文件）。該修正案一方面限制了海洋施肥活動的實施目的和先決條件，另一方面也為未來擴大規制范圍留有余地。這樣一種立法方法最大限度保證了規制的靈活性，防止“一刀切”地對其他海洋地球工程技術造成不合比例的規制[19]。其一旦生效（需注意該修正案由于未達到締約國批準的最低的數量要求，至今還未生效），不僅對海洋施肥，更是對海洋地球工程整體都有深遠影響。未來還會有哪些技術被納入《2013 修正案》的規制范圍，將取決于相關技術對海洋環境影響的研究進展，通過評價某項技術是否對海洋環境有潛在的“廣泛、長時間或嚴重”（widespread,long-lasting or severe）影響來決定該項技術是否需要受到與海洋施肥同等的規制。換言之，當下海洋上升流技術和海洋堿化技術是不在《2013 修正案》規制范圍內的，但隨著研究進展和實踐發展的評估，相應規制可能會發生變化。

2.2 海洋地球工程與海洋環境保護義務

本節討論海洋地球工程活動需要遵守的相關海洋環境保護義務。這種義務從實體上來說屬于預防或減少對海洋環境和生態系統損害的義務，而義務的種類取決于活動可能對環境造成的負面影響的類型。盡管當前對于海洋地球工程活動究竟會對海洋生態系統和環境造成何種不利影響并沒有確定的答案，但有大量證據顯示海洋施肥活動對海洋生態平衡和海水水質都會造成損害，而人工提升的垂直向上環流會對海洋常規水流和海洋生物將造成干擾。鑒于此，《海洋法公約》和《生物多樣性公約》的相關條款適用于海洋施肥和海洋上升流活動。而海洋堿化技術雖然對海洋的負面影響不突出，甚至其控制海洋酸化的正面作用將占主導，未來實施海洋堿化活動仍需要遵守預防海洋環境和生態系統損害的義務，以確保實施規模控制在合理范圍之內。

《海洋法公約》第一九六條第1 款要求“各國應采取一切必要措施以防止、減少和控制由于在其管轄或控制下使用技術而造成的海洋環境污染”。對于以海洋科學研究為目的的海洋地球工程實驗活動，《海洋法公約》第二四〇條第（d）款規定“海洋科學研究的進行應遵守依照本公約制定的一切有關規章，包括關于保護和保全海洋環境的規章”。這一條款體現不論是否以科學研究為目的都應當同樣遵守保護海洋環境的相關義務。依照《生物多樣性公約》前言第三條及第四條第（b）款可知海洋地球工程活動需要遵守預防損害原則，即締約國有義務在可行且適當的范圍內保護生物多樣性，并有義務保證本國管轄或控制下的活動不致他國環境或國家管轄范圍以外地區的環境造成損害。

《生物多樣性公約》與《海洋法公約》在保護海洋生態系統和生物多樣性方面聯系密切，其中前者第二十二條第2 款規定締約國在海洋環境方面實施本公約不得抵觸各國在《海洋法公約》下的權利和義務。《生物多樣性公約》的多個決定（Decisions）都提到保護海洋和沿海生物多樣性[19-21]。聯合國大會決議（UNGA Resolutions）也早在2004 年就提到邀請《生物多樣性公約》一起探索怎樣以科學為基礎，并包含適用風險預防手段，以更好地處理國家管轄范圍以外區域的脆弱和受威脅的海洋生態系統和生物多樣性面臨的威脅和風險[22]。2019 年公布的《根據〈海洋法公約〉的規定就國家管轄范圍以外區域海洋生物多樣性的養護和可持續利用問題擬訂的協定案文草案》（下稱《草案》）為未來實施海洋新技術同時兼顧保護公海海洋生物多樣性提供更充分保障。

除了以上可在廣義上適用于海洋地球工程與保護海洋環境義務的相關條款，《生物多樣性公約》自2008 年來還曾數次在締約方大會的決定（CBD COP Decision）中先后強調海洋施肥（Decision IX/16,Part C）和地球工程整體（Decision X/33 和Decision XI/20）對海洋生物多樣性的潛在負面影響，建議在科學依據不足以證明相關活動的正當性時，適用風險預防原則對海洋施肥活動乃至地球工程整體實施暫時禁令，僅保留海岸水域小規模科學實驗這一例外。這些決定完全體現了《生物多樣性公約》締約方大會對地球工程，尤其是海洋地球工程的懷疑和否定態度。雖然締約方大會決定不具有國際法上的強制力，但從政策層面上仍然能對大規模實施海洋地球工程造成足夠阻力。

與海洋環境保護相關的程序義務主要是環境影響評價義務，以及通知、協商、檢測和報告的一系列義務。《生物多樣性公約》第十四條要求締約國“就其可能對生物多樣性產生嚴重不利影響的擬議項目進行環境影響評估，以期避免或盡量減輕這種影響”；《海洋法公約》第二〇六條也規定了環境影響評價義務，將環境影響評價視為預防和控制“重大損害或重大和有害的變化”的重要手段。《2013 修正案》中包含的《倫敦議定書》新增附件5 規定了完整的海洋地球工程影響評價的程序以及實施主體的主要義務，并詳細列舉了“合理科學研究”的評判標準（附件5 第7～8 段）。盡管《2013 修正案》還沒有正式生效，但在規范海洋地球工程的環境影響評價上有重要的參考意義。而縱觀《草案》的主要內容，將來可能適用于在公海實施的海洋地球工程活動的程序義務是當該活動可能對公海的海洋生態系統和生物多樣性構成威脅時，締約國應進行環境影響評價（某具體活動和具體實施地點）；若是一系列的海洋地球工程活動以較大的規模在較廣泛的范圍實施，那么還涉及進行戰略環境影響評價的義務[23]。這樣的義務其實是《生物多樣性公約》和《海洋法公約》已存在的義務要求的重申、加強和擴展。

2.3 氣候變化公約體系與海洋地球工程

氣候變化公約體系在本節中指《框架公約》《京都議定書》《巴黎協定》。總的來說，氣候變化公約體系對碳移除技術提供的是鼓勵性規則[24]。首先，使用二氧化碳移除技術的目的符合《框架公約》第二條描述的公約最終目標，即將大氣中的碳濃度穩定在不產生危害性影響的水平。其次，使用碳移除技術符合《京都議定書》第二條第1 款（a）項（四）目要求，締約方在實現關于量化的限制和減少排放的承諾時，為促進可持續發展，根據本國情況執行和/或進一步制定政策和措施以“研究、促進、開發和增加使用二氧化碳固碳技術和有益于環境的先進的創新技術”。但考慮到《京都議定書》在2020 年后不再開展新的項目，且當下的清潔生產機制和聯合履行機制都沒有接納海洋碳匯項目的先例，海洋碳匯也沒有作為減排量在碳市場交易的先例，因此《京都議定書》與本文討論可以說是基本無關。最后，碳移除技術有助于實現《巴黎協定》第二條第（a）款規定的2 攝氏度甚至1.5 攝氏度的長期溫控目標。并且《巴黎協定》規定的通過國家自主貢獻實現溫控目標的方式允許締約方自由選擇減排方式作為本國自主貢獻的形式。這意味著，只要海洋地球工程技術移除二氧化碳在技術上可以大規模施行且遵守國際法的相關性規則，締約國就可以自由將通過這種技術產生的碳匯納入本國自主貢獻的范圍。

本節涉及的國際公約對海洋地球工程的法律規制總結見表2。

表2 本節涉及的國際公約對海洋地球工程的法律規制

2.4 碳中和目標下海洋地球工程技術相關國際法規制對中國的政策啟示

充分發揮海洋固碳儲碳的作用是實現我國碳中和目標的重要路徑。由于海水流動和海洋環境的跨界性，明晰并遵守相關國際法規則既是我國發展海洋施肥、人工海洋上升流和海洋堿化技術的前提，也會對我國海洋地球工程技術相關政策，以及將海洋增匯技術納入碳中和目標實現路徑的相關政策產生影響。

第一，《倫敦議定書》對我國合法發展海洋地球工程活動的政策啟示。我國是《倫敦議定書》的締約國，但目前還沒有批準《2013 修正案》，因此從國際法上還沒有對該修正案的遵約義務。但是從政策意義上來說，為發展海洋碳匯、實現碳中和目標進行的大規模的海洋地球工程活動仍將受這一修正案的影響。不論是在我國內海、領海還是在跨界海域大規模實施，都需要十分謹慎，注意國內法律法規與《倫敦議定書》及其《2013 修正案》的協調。當前被稱為應對氣候變化“B 計劃”的地球工程技術，因其對大面積海域的干預和對海洋環境和生態系統的潛在負面影響而受到專門規制，這必然從國際法和國際氣候政治層面對海洋地球工程的發展帶來額外的阻力。

《倫敦議定書》 采納了風險預防方法（precautionary approach）（第3.1 條），這意味著即便沒有確定的證據能證明某種海洋地球工程技術對海洋環境造成損害，也將采用預防性措施防止潛在損害的發生。這一風險預防的思想正是貫穿了整個《2013 修正案》（也同時可見于《生物多樣性公約》關于地球工程的決定）。而風險預防原則目前在我國環境法領域還并未完全內化[26]，這可能造成將來對海洋地球工程活動的環境影響評價和審批低于《倫敦議定書》要求。我國現行的《環境影響評價法》雖然以“預防因規劃和建設項目實施后對環境造成不良影響”為立法目的，但該“預防”應理解為防止發生已被科學證據充分證明的危害，而非真正意義的預防未知風險。我國《海洋環境保護法》（第12 條和第七章）關于傾倒廢物的相關規定，以及《海洋傾廢管理條例實施辦法》，亦均未體現風險預防的思想，與《倫敦議定書》所規定的風險預防方法有質的區別。因此，在未來制定海洋地球工程的規范與政策中，不能忽視這一差異，需要以《2013 修正案》新增附件5 關于海洋地球工程影響評價的程序和各個主體的權利義務為參照，對在我國語境下適用“風險預防方法”進行注解。

當前《2013 修正案》只限制海洋施肥活動，而對其他類似的通過向海洋投放物質作為實施方法的海洋負排放技術暫時不納入規制。這樣的規定對我國開發海洋上升流技術和海洋堿化技術等必然是有利的，但仍然需要重視環境影響，并密切關注國際學界關于各項技術負面環境影響的研究進展。

第二，氣候變化公約體系對我國發展海洋碳匯技術的政策啟示。單有氣候變化公約體系下鼓勵性規則并不能直接決定海洋地球工程技術是否被付諸實踐，因為除了可行性之外，還涉及動機，即國家是否愿意支持和補貼海洋地球工程技術并將產生的生物碳匯作為國家自主貢獻的方式之一。考慮到當前海洋碳匯減排量還不能以核證減排量的形式進入碳交易市場作為抵消額度，而且海洋地球工程技術成本不低，在接下來相當長一段時間內，企業都會缺乏投資海洋地球工程技術以獲得生物碳匯在碳市場交易的經濟動機。未來是否大規模實施海洋地球工程，除了海洋管道的放置和使用、鐵粉末的投放以及活動的整個過程須符合國際法規則的要求之外，還需要可行性支撐。當然，碳移除技術的意義遠不止于創造碳匯用于交易這一經濟層面的意義，其更廣闊的意義在于為控制氣候變暖和促進可持續發展提供新的機遇。因此需要在頂層制度設計中將各方面因素綜合考量，從而決定多大程度上可使用補貼等手段鼓勵海洋碳匯技術發展。

第三，海洋地球工程技術與發展海洋增匯綜合開發項目的關系。隨著海洋碳匯方法學的發展、海洋低碳漁業[27]的繁榮以及陸海統籌增匯等方式的不斷開發，各種類型的海洋碳匯綜合開發項目會隨著踐行碳中和目標的需求受到越來越多的關注。如將海藻和貝類或魚類混合養殖，海藻能通過光合作用吸收二氧化碳，同時也是貝類和魚類的養料。再如通過陸海統籌科學施肥的方法能緩解海水富營養化，變“源”為“匯”[11]。政策層面應清晰認識到對不同的海洋地球工程不能“一刀切”。依現有科學研究來看，由于海洋施肥涉及向海面投放外源物質，可能在三種技術中受法律規制最多；而人工上升流技術被視為比海洋施肥更加綠色的手段，受到法律限制次之；而海洋堿化技術因具有中和海洋酸化的作用最有可能受政策鼓勵優先發展。

未來我國對海洋地球工程的規制應兼顧發展低碳漁業和研究海洋地球工程兩個不同的角度。兩個角度側重點有所不同，前者重在探索低碳混合養殖模式本身對海洋環境的影響、吸收二氧化碳的效率以及有關海洋碳匯方法學的研究，而后者的關鍵是探究投放外源物質或放置、使用、移除海洋管道對海洋環境以及漁業、航運等的影響。前者的積極結果可以為判斷某項海洋地球工程技術具有實用意義提供最基本的科學合理性，而后者更多的是為大規模海洋地球工程活動是否存在合法性探究事實依據。

3 總結和展望

采用人工提升“生物泵”或海水堿化的方法可以提升海洋碳庫吸收大氣中二氧化碳的效率。而在海洋中實施的技術必須要重視跨界的環境影響和相關的國際法規制。這些技術目前僅處在小規模科學實驗階段[27]，未來能否大規模實施還存在很多不確定性。考慮到海洋碳匯的巨大潛力以及實現碳中和目標的要求，我國對海洋地球工程技術的探索和開發應持支持和開放態度，但同時需要遵守國際法規則，以符合國際規則的科學研究和實踐支撐技術發展。海洋地球工程國際法框架最主要的三個方面是《倫敦議定書》對海洋地球工程活動的法律定性和程序性要求，《海洋法公約》和《生物多樣性公約》中關于海洋環境保護和海洋生物多樣性養護的義務，氣候變化公約體系對海洋增匯技術的鼓勵性規則。這三個方面的規則不僅僅適用于本文涉及的三種海洋地球工程，也對規制未來可能出現的符合海洋地球工程原理的新技術具有參考價值。