專欄 | 綠色情報員：從白鶴灘到三峽大壩 綠色能源被誇大了？

白鶴灘水電站上個月全面投產發電，中國強調長江干流全面建成世界最大的清潔能源走廊，綠能背後卻暗藏溫室效應。

2022年夏天長江大旱，身爲水電大省的四川也陷入電荒，極端氣候考驗供電的穩定性；不到半年光景，僅次於三峽大壩的白鶴灘水電站12月20日全面投產發電，綠色能源的標籤背後卻存在引發溫室效應的詭辯。

白鶴灘水電站位在長江上游的金沙江，湍急江水在四川和雲南交界切出V型河谷，白鶴灘以百萬千瓦水輪發電機組被封爲世界水電行業的“珠穆朗瑪峯”，三峽集團宣稱年平均發電量將達624.43億度，每年可節約標準煤約1986萬噸，減少排放二氧化碳5160萬噸，不過，水電大壩的綠能到底有多“綠”？

打從2000年起，科學家陸續發表水庫的溫室氣體排放研究，臺灣中山大學海洋科學系特約研究講座教授陳鎮東是早期投入水庫相關研究的學者之一，他曾提出“三峽大壩引發嚴重溫室效應”觀點，長期聚焦碳化學和全球變遷，並在最新全球海洋科學領域學者評比中榮獲亞洲第一、世界第八的殊榮。

爲什麼水庫會排放甲烷？

陳鎮東指出，水庫大壩是溫室氣體潛在的排放源，主要的理由是水庫的水體很深，尤其是大壩，底下比較深的水會累積一些有機物，早期大壩修建的時候，沒有把樹木砍掉，這些淹沒在水下的樹木會慢慢分解，通常在有氧氣的情況下會釋放出二氧化碳，可是如果深水區缺氧，這些有機物分解時會釋放出甲烷和氧化亞氮，相對於同等量的二氧化碳，甲烷的溫室效應超過30倍，氧化亞氮則是超過300倍，所以甲烷和氧化亞氮產生的溫室效應，也就抵消了水庫發電省下來的二氧化碳排放量。

 

 

新建的水庫大壩即使移除樹木，也面臨無法根除甲烷和氧化亞氮釋出的難題。“樹根的含碳量不亞於地面上的樹木，我還沒有聽過哪個地方把樹根移除的，這些樹根在水庫底下也會慢慢腐爛，可能維持數十年，所以還是不斷產生溫室效應氣體。”陳鎮東提醒，“另外，大部分的水庫都是蓋在人很少的地方，這就表示要修路去蓋水庫，修路的時候往往要砍伐大量的森林，通常這些砍下的樹木就往斜坡底下倒，最後慢慢流到水庫裏，增加水庫累積的有機物，同時也增加了水庫潛在的溫室氣體排放的危險性。”

中國水電資源主要集中在西南地區，大江大河及其支流以“大躍進”的速度開發，目前發電量約佔總量的60%，在中國的“雙碳目標”下（2030年碳達峯和2060年碳中和），水電更被視爲發展清潔能源的重要戰略。隨着白鶴灘水電站全面投產，中國強調長江干流上的三峽、葛洲壩、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德共6座梯級水電站，全面建成世界最大清潔能源走廊，年均發電量可達3000億千瓦時，每年可節約標煤約9045萬噸，減少排放二氧化碳約2億4840萬噸。

不過，全球最大的清潔能源走廊並非“零碳排”，以總裝機容量來看，全球10大水電站中，這個清潔能源走廊囊括了三峽、白鶴灘、溪洛渡、烏東德4座水電站，潛在的溫室效應不容小覷。2021年發表在《Science Advances》的研究顯示，全球第3大水電站、巴西的Belo Monte大壩在2019年開始營運，水壩興建後溫室氣體排放量增加了3倍，研究團隊認爲，水壩興建後導致水位上升，原本的植被會在水下腐爛，土壤中的有機物也會分解，因此產生大量的溫室氣體。

三峽庫區成了溫室氣體產生器

陳鎮東指出，長江干流上的水庫建好之後，淹沒的地方有很多小河川輸入，這些支流進入水庫之前會有一些狹灣，這些狹灣累積有機物的效果遠大於幹流，溫室效應氣體也相應而生；此外，三峽附近人口衆多，生活污水直接把有機物質排放到水庫裏，慢慢變成溫室效應氣體排放出來，三峽大壩以上的幾座水庫儘管生活污水的影響較小，也無法避免森林被淹沒和有機物質累積的影響。

 

 

近年來，三峽庫區出現水體富營養化和藻類水華爆發問題，甲烷釋出的風險也跟着升溫。陳鎮東表示，水華主要發生在三峽水庫的支流庫灣，由於水體的營養鹽濃度高，造成藻類大量生長，當藻類死掉後沉入水底，藻類腐爛分解時會消耗氧氣，讓原本氧氣較少的深水區變成缺氧，這時候也會產生甲烷或氧化亞氮，在水底累積夠多的話，當然就會往上排放出來。

水庫是中國淡水養殖基地之一，根據《中國漁業統計年鑑》，2020年水庫養殖面積爲1420.87公頃，佔養殖總面積的28.19%。三峽工程興建成庫後，不少漁民在庫區內從事網箱養殖，大量的網箱和持續投放餌料，衍生水域污染問題。陳鎮東以臺灣水庫爲例，“早期很多水庫養魚，投放的餌料往往遠高於這些魚能喫的，多出來的餌料沉到水庫底下，這些有機質會進一步分解、消耗氧氣，也就產生溫室效應氣體。”

清潔能源吹破牛皮

水電行業大肆吹鼓“清潔能源”的牛皮，卻接二連三被科學家戳破。2016年一篇發表在《BioScience》的研究分析全球267個水庫的溫室效應，研究團隊得出結論，全球水庫每年排放的溫室氣體相當於全球排放總量的1.3%，其中甲烷佔了79%，二氧化碳和氧化亞氮分別佔17%和4%。水庫對再生能源的效力佔有一席之地，不過，水庫對全球暖化的“貢獻”也不可忽視。

陳鎮東在臺灣和東南亞的跨國研究結果也呼應了這篇研究，他指出，東南亞的森林茂密，水庫攔截大量的有機質，在底部缺氧的狀況下就有助於產生溫室效應氣體，而臺灣的水庫蓄水量較小，水庫通常不是爲了發電，而是爲了灌溉，或是供應民生和工業用水，水庫的水不會即時泄放，因此有較多的時間累積在水庫中，底部的有機質也有較長的時間可以腐爛分解，所以臺灣水庫的溫室氣體排放量相對於所發出來的電是相當可觀的。

事實上，水庫大壩的溫室氣體產生和排放受到各種因素的影響，而且存在明顯的時空異質性。陳鎮東表示，以熱帶和亞熱帶地區來說，由於森林密集且土壤中的有機質含量高，水庫相對容易排放出溫室效應氣體，小水庫的問題更加突出，因爲發電量小，往往發電省下的碳排量還比不上水庫所排放的溫室氣體，此外，水庫運行方式也有絕對性的影響，早期水庫是從表層放水，底水就不斷累積溫室氣體，現在新建水壩已注意到這個問題，底部設計排水口，把缺氧的底水先排出去，有助於減緩甲烷或氧化亞氮的累積，不過，下方的水庫也就接收上面排放出來的有機物，等於是把問題丟給下一個水庫。

 

 

老水庫要降低甲烷排放，得要付出高成本。陳鎮東說，目前有些水庫嘗試把底水抽上來曝氣，或是把氧氣、空氣打入水庫深處，但基本上這些都只是治標的辦法。

甲烷排放大國身陷危機

甲烷是全球第二大溫室效應來源，中國是全球最大的甲烷排放國，排放量大約是第二大排放國印度的兩倍，2022年聯合國氣候大會COP27中加入“全球甲烷承諾”（Global Methane Pledge）的國家累計達到150多個國家，不過，中印兩國均未跟進，專家認爲，要達到2030年前減少30%甲烷排放（相較於2020年水準），沒有中國的積極參與，這個目標將更具挑戰。

中國除了面臨採煤過程產生的甲烷難題外，陳鎮東認爲，中國和印度沒有簽署“全球甲烷承諾”，原因之一是兩國甲烷排放很大的來源爲水稻田，水稻田的有機質含量非常高，所以底下產生大量的甲烷，中國和印度正在研究試驗降低水稻田的甲烷排放，不過，現階段可以減少的量還不是那麼多。

 

 

不妙的是，去年10月世界氣象組織（WMO）公佈最新報告，2021年大氣中的甲烷濃度創下新高點1908ppb，比起工業化前水準增加162%，同時寫下有記錄以來最大年度增幅（18ppb），科學家推估可能是生物和人爲因素導致。

隨着全球升溫加劇，從水庫到水稻田，甲烷排放率可能跟着攀升。陳鎮東表示，溫度愈高，有機物分解更快，產生甲烷的機率也愈高，而且幾乎所有的氣體在溫度愈高的時候，它的溶解度就愈低，更容易從水體中排放出來。

陳鎮東提醒，日後甲烷可能有一個非常大的來源是“甲烷水合物”（又稱可燃冰），因爲甲烷在溫度夠低、高壓夠大的環境下，它會跟水結合形成類似冰晶的化合物，從西伯利亞的鄂霍次克海到南海底下都有許多可燃冰，由於全球暖化，水溫也跟着上升，有些可燃冰已經開始分解，釋放到海水的甲烷，很快就會進入大氣。

“我們發現南海，尤其是北南海，現在有非常高的甲烷，懷疑可能有些可燃冰開始分解，快速把甲烷釋放到海水中。”他憂心說，“南海離我們非常近，臺灣西南海域也有可燃冰存在，釋放出來不只產生溫室效應氣體，如果大量釋放的話，航運也會受到影響，當大量氣泡產生，船會沉的，這是我們要關注的問題。”

 

撰稿、製作和主持：麥小田 責編：許書婷