碳汇的概念最早由联合国环境规划署提出，后被国际气候变化专门委员会(IPCC)所采纳。“碳汇”一词来源于《联合国气候变化框架公约》缔约国签订的《京都议定书》，1997年12月，为缓解全球气候变暖趋势，由149个国家和地区的代表在日本京都通过了《京都议定书》，2005年2月16日在全球正式生效。该议定书中（UNFCCC）将碳汇（Carbon Sink）定义为：任何清除大气中产生的温室气体、气溶胶或温室气体前体的任何过程、活动或机制。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）认为，碳封存是陆地库或海洋库吸收含碳物质特别是二氧化碳的过程，也就是将有关物质加入库中的过程。物理固碳就是采用碳捕集、利用与封存（CCUS）等负排放技术将空气中二氧化碳以及其他温室气体捕获后深埋进地底或海底的碳库里。
IPCC发布的《全球升温1.5℃特别报告》和第六次评估报告（AR6）分别将生物质能碳捕集与封存（BECCS）和直接空气捕集（DAC）等碳移除技术纳入CCUS技术内涵，这些技术与可再生能源相结合将提供负排放机会，从而降低大气中二氧化碳的浓度，减少气候风险。
IPCC也指出，如果大规模部署，大多数当前和潜在的二氧化碳移除措施可能对土地、能源、水、农业和粮食系统、生物多样性与其他生态系统功能和服务产生重大影响。生物封存包括从大气中直接移除二氧化碳，方法有土地利用变化、造林、再造林、植被恢复、填埋场碳储存以及增加农业土壤碳的做法（包括耕地管理、牧场管理等）。从这个意义上说，生态系统碳汇更强调各类生态系统及其相互关联的整体对全球碳循环的平衡和维持作用，是对传统碳汇概念的拓展和创新。
森林、草原、湿地、农田、荒漠、水域、河口以及海洋等生态系统都有固碳的功能，可以归纳为陆地生态系统碳汇（绿色碳汇）和海洋生态系统碳汇（蓝色碳汇）两大类。
陆地生态系统碳汇中，主要分为森林碳汇、草地碳汇、耕地碳汇等。1、森林碳汇是指森林植物通过光合作用将大气中的二氧化碳吸收并固定在植被与土壤当中，从而减少大气中二氧化碳浓度的过程。森林面积只占陆地总面积的1/3，但森林植被区的碳储量几乎占陆地碳库总量的一半。2、草地碳汇主要将吸收的二氧化碳固定在地下的土壤当中。草地土壤的有机碳主要来源于植物的残根，在土中比较深、分解速率较小，因此草地土壤的有机碳密度要比森林土壤更高，全球草地占陆地生态系统碳总储量的2.7％至15.2％。3、耕地固碳仅涉及农作物秸秆还田固碳部分，只有作为农业有机肥的部分将二氧化碳固定到了耕地的土壤中 。海洋生态系统碳汇，联合国环境规划署报告认为，海洋生物（特别是海岸带的红树林、海草床和盐沼）能够捕获和储存大量的碳。蓝碳的封存时间比较长，可以达到上千年的时间尺度。蓝碳的捕获效率高，海岸的面积仅占全球海床面积的0.2％，但它却贡献了海洋沉积物碳总量的50％。海洋吸收了约30％的人为二氧化碳排放量。海洋碳汇是将海洋作为一个特定载体吸收大气中的二氧化碳，并将其固化的过程和机制。地球上超过一半的生物碳和绿色碳是由海洋生物（浮游生物、细菌、海草、盐沼植物和红树林）捕获的，单位海域中生物固碳量是森林的10倍，是草原的290倍。《京都议定书》形成了国际“碳排放权交易制度”。而《波恩政治协议》、《马拉喀什协定》将造林、再造林等林业活动纳入《京都议定书》确立的清洁发展机制，鼓励各国通过绿化、造林来抵消一部分工业源二氧化碳的排放，原则同意将造林、再造林作为第一承诺期合格的清洁发展机制项目，意味着发达国家可以通过在发展中国家实施林业碳汇项目抵消其部分温室气体排放量。美国已成立多家二氧化碳排放交易机构，其中从事森林碳汇信用交易的机构主要有：芝加哥气候交易所、加州气候行动登记所、区域温室气体排放倡议、国家自愿申报温室气体排放计划。交易时，森林业主经营的碳汇项目要经美国森林碳汇认证机构认证，并获得政府颁发森林碳汇交易许可证或碳汇信用项目注册登记证后才能向交易所申请上市交易。美国森林碳汇风险保障机制：发展森林碳汇保险市场，开设自然灾害、病虫灾害、政治及政策以及远期风险保险等保险品种。设立森林碳汇期货商品，为森林碳汇交易双方提供套期保值交易业务，减少碳汇价格风险损失。建立森林碳汇提供者互助基金，以互助形式分散个别森林碳汇提供者的土地价格风险和政治、政策风险。建立证券化交易的森林碳汇市场，让市场制度和规则清晰化、标准化、减少不确定性，提高森林碳汇交易商品的流动性，最大限度节约交易成本，降低风险损失。建立森林碳汇交易中介服务机制主要包括相关独立认证和监测(检测)机构、独立资产评估机构、独立审计机构、相关代理机构等。这些机构属于营利性的独立中介机构，依法独立从事业务活动，除依法接受行业协会或行业监管部门的业务监管外，其执业活动不受其他政府部门的干预。 建立森林碳汇交易监管机制一是美国国会通过制定相应的法律法规规范全国森林碳汇交易。政府设立监管部门对相关交易所、中介机构以及交易主体进行业务监管。设立行业协会，以加强对行业的执业指导，并协助政府监管部门工作。日本自2009年5月至2021年所有森林相关的碳汇项目中，森林生质能源发行了1107万吨（13.8%），森林治理则累积了12万7659万吨（1.5%）的森林管理碳汇验证量。日本现行的森林碳汇碳权认证制度是J-Credit制度。J-Credit制度有森林经营活动与植林活动两种森林碳汇方式。据其方法论，需要在非森林利用（须为农地、草地、建筑用地、开发用地等，并且不符合森林定义的土地，才能被计算为二氧化碳吸收量。依据京都议定书，日本设定的森林定义为：面积0.2公顷、树冠覆盖率30%以上、最矮树5公尺以上、宽度20公尺以上的区域。）的土地植树并持续维护，才能计入森林碳汇。森林碳汇的计算方式以往以人力检测清点，如今则可以使用雷达以及空拍机等遥测技术，判断林地的材积量与树木生长状况，且可以利用地位条件判断最大30公顷以内的同种树木与地形所涵盖的树木生长状况。此外，在确保未来十年的森林使用状况时，亦可配合卫星图像数据看出，林地是否有变更使用的情况。碳权的购买抵销量可以在其他的税制上抵免，企业还可以将碳权抵销营业税。目前日本森林管理的碳汇认证，皆可以取得80%或100%的补助经费，替申请单位节省上百万日币的支出。欧盟排放交易计划（EU ETS）长期以来一直是国际上对碳信用的主要需求来源。但是，在EU ETS的碳信用项目中，现在没有把所有的造林/再造林项目纳入其中。为了进一步完善和丰富碳市场，欧盟欧盟计划将林业项目纳入碳市场，正在大力推动将林业项目早日纳入EU ETS。于是，在去年11月，欧洲议会和欧盟成员国达成新的临时法律协议——土地利用、林业和农业（Land Use, Land-Use Change and Forestry ，LULUCF）条例，并设定了欧盟到2030年利用自然碳汇进行碳清除的总目标，为3.1亿吨二氧化碳当量，比之前高出约15%。到2035年，欧盟将在土地利用、林业和农业部门实现气候中和。在今年3月14日，欧洲议会通过LULUCF的修订，之后它还必须得到欧盟理事会的正式批准，最后再欧盟官方发布。中国市场上碳汇产品主要有：全国性质的 CCER、 区域化的 CER（福建、广东等）、自愿性的碳汇产品、国际认可的产品。碳汇的价格主要与碳配额的价格相关，碳配额的价格高，碳汇的价格也跟着高，但两者并不完全一致。2023年10月24日，生态环境部办公厅正式发布4项温室气体自愿减排项目方法学，其中由自然资源部第三海洋研究所、北京市企业家环保基金会(SEE基金会)牵头，多家机构共同参与编写的《温室气体自愿减排项目方法学 红树林营造(下简称：红树林方法学)》，引发各界关注。本次公布的红树林方法学明确了红树林营造项目减排量核算方法、监测方法、审定与核查要点等关键信息。红树林方法学的发布，为我国红树林营造碳汇项目的开发提供了科学、规范的指导。2023全球滨海论坛会议公众参与的活力滨海主题论坛上，国内首单盐沼生态系统碳汇交易——江苏盐城滨海盐沼生态修复碳汇项目顺利签约。该项目是基于盐城国家级珍禽自然保护区内引水补湿、互花米草防治等盐沼修复工程实施后形成的碱蓬-芦苇盐沼生态系统，依托《滨海盐沼生态修复项目碳汇计量与监测方法》进行碳汇项目开发。2018年1月1日至2023年8月31日间，在江苏盐城国家级珍禽自然保护区范围内107.33公顷盐沼修复活动第一监测期内所产生的碳汇量为1926 tco2e，在广州碳排放权交易中心生态产品价值实现平台完成登记，经第三方审定、核证后，由腾讯公司认购。《滨海盐沼生态修复项目碳汇计量与监测方法》是由近海海洋环境科学国家重点实验室、厦门大学环境与生态学院编写，并通过专家评审，报广东省土地学会生态产品与资源经济专业委员会评审后备案。该方法学是国内首个滨海盐沼领域的碳汇计量监测方法。
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