緒論:寫作既是個人情感的抒發(fā),也是對學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇減少碳排放的主要途徑范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
前言
開展污水和污泥處理系統(tǒng)低碳技術(shù)研究, 目的是在我國污水處理工作向中小城鎮(zhèn)快速推進時, 在排水規(guī)劃、工藝技術(shù)選擇方面, 不僅僅關(guān)注工程造價, 也不僅僅采取包含運行費用后的全壽命方案比較, 而應(yīng)在更高層次上關(guān)注低碳技術(shù)的研發(fā)。近期應(yīng)特別關(guān)注污水系統(tǒng)碳排放指標(biāo)研究, 在方案選擇中注重污水輸送、污水處理和污泥處理的全過程整體性考慮; 注重分析污水輸送的方式, 工藝技術(shù)的原位排放和異位排放, 污泥處理過程的能源資源回收;注重分析低碳運行指標(biāo); 采用碳尺進行方案比較, 推動我國低碳污水系統(tǒng)的建立和發(fā)展, 使城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)的建設(shè)運行實現(xiàn)低消耗、低污染、低排放目標(biāo)。
一、污水輸送過程溫室氣體排放問題分析
在污水輸送過程中, 溫室氣體的直接排放主要途徑是排水管道厭氧環(huán)境產(chǎn)生 CH4, 間接排放則包括污水提升所用電耗等。有研究表明, 污水在壓力管道中停留的時間越長, 產(chǎn)生的 CH4 量越大, 管道的管徑越大, 產(chǎn)生的 CH4量越大,壓力管道中的 CH4濃度接近甚至超過標(biāo)準狀態(tài)下CH4的飽和濃度 22mg/ L, 這些溶解于污水中的 CH4, 通過放氣閥、有壓流轉(zhuǎn)換為重力流或者進入污水處理廠后, 釋放到空氣中。
二、污水、污泥處理過程中溫室氣體排放研究
1、溫室氣體排放途徑。污水處理是溫室氣體的主要分散排放源之一。就污染物去除過程而言, 主要產(chǎn)生 CO2、CH 4 和 N2 O, 對能量供給過程來說, 發(fā)電、燃料生產(chǎn)會排放 CO2。按照溫室氣體產(chǎn)生位置劃分, 污水處理的溫室氣體可分為原位排放和異位排放兩種類型。原位排放是指污水和污泥處理過程中排放的溫室氣體, 異位排放主要是指污水處理廠現(xiàn)場消耗的電能、燃料和化學(xué)物質(zhì)在生產(chǎn)和運輸過程中排放的溫室氣體, 除此以外, 還包括尾水排放至自然水體中污染物降解產(chǎn)生的溫室氣體, 以及污泥運輸和處置過程排放的溫室氣體。但因缺乏 N2O 排放的準確數(shù)據(jù), 現(xiàn)有的溫室氣體排放量研究主要集中在 CO2和 CH4排放方面。
2、污水處理過程溫室氣體的排放。污水處理過程涉及到的溫室氣體產(chǎn)生環(huán)節(jié)較多,需要限定的邊界條件也很多。對好氧工藝而言, 其碳排放量與工藝泥齡和進水 BODu濃度均呈正相關(guān)。比較好氧和厭氧工藝, 在進水 BODu濃度小于 300 mg/ L 時,由于厭氧工藝可回收利用的 CH4對碳排放的削減不足以抵消其處理出水中溶解的 CH4 量, 此時, 三種好氧工藝的碳排放量均低于厭氧工藝。當(dāng)進水BODu 濃度超過 300 mg / L , 厭氧工藝通過回收沼氣, 一方面可減少 CH4排放, 另一方面降低化石燃料消耗, 使處理過程的碳排放少于好氧工藝, 此時,進水 BODu越高, 厭氧工藝的優(yōu)勢越明顯。
3、污泥處理過程溫室氣體的排放。污水中的有機碳有相當(dāng)部分轉(zhuǎn)移到污泥中, 計算和評估污泥處理處置過程中溫室氣體排放量已成為美國、英國等國家的污水處理廠削減碳排放和評價項目長期可持續(xù)性的重要組成部分。在重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮 3 種濃縮工藝中, 離心濃縮的碳排放量最大, 氣浮濃縮次之, 重力濃縮最少; 通過回收厭氧消化過程產(chǎn)生的沼氣, 厭氧消化反而降低了碳排放量; 在板框壓濾、離心脫水和帶式壓濾等 3 種機械脫水技術(shù)中, 碳排放總量從高到低次序依次為: 帶式壓濾板、離心脫水和板框壓濾; 對焚燒/ 熔融技術(shù)來說, 沸騰爐的碳排放量最高, 流化爐次之, 熔融最低。由此可見, 污泥厭氧消化過程的沼氣回收對減少污泥處理處置過程的碳排放量貢獻較大。
三、溫室氣體減排途徑分析研究
1、樹立低碳規(guī)劃理念。污水系統(tǒng)規(guī)劃最為關(guān)鍵的問題是科學(xué)選擇排水體制和處理模式, 實際規(guī)劃中應(yīng)在綜合考慮城市規(guī)模和布局、受納水置、環(huán)境容量等因素的基礎(chǔ)上, 評估不同方案并統(tǒng)籌考慮污水再生利用和污泥資源利用的方向和規(guī)模。顯然, 就污水收集系統(tǒng)而言, 采用分散處理的方案, 既有利于污水的再生回用, 又可降低污水長距離輸送過程中的能耗和 CH4排放。
2、選擇低碳水處理技術(shù)。(1)選擇生物處理降低藥劑用量。在污水生物處理中, 藥劑消耗所排放的溫室氣體量超過污水處理廠排放總量的 50% , 是生物處理原位排放量的 2倍, 是電力消耗排放量的 4 倍。而化學(xué)處理往往需要消耗比生物處理更多的藥劑, 藥劑制備和運輸過程產(chǎn)生的溫室氣體更多, 因此, 生物處理比化學(xué)處理更低碳。(2)選擇節(jié)碳工藝減少外加碳源。選擇節(jié)碳工藝, 避免外加碳源, 是減少生物處理過程碳排放的關(guān)鍵。短程硝化反硝化和反硝化脫氮除磷技術(shù)是兩種廣受關(guān)注的節(jié)碳工藝。短程硝化反硝化是通過創(chuàng)造亞硝酸菌優(yōu)勢生長條件, 將氨氮氧化穩(wěn)定控制在亞硝化階段, 使亞硝酸鹽氮成為硝化的終產(chǎn)物和反硝化的電子受體, 短程硝化反硝化技術(shù)可節(jié)約 25%左右的需氧量和 40%左右的碳源, 減少 50%左右的污泥量; 反硝化脫氮除磷是利用反硝化聚磷菌在缺氧狀態(tài)下以硝酸鹽為電子受體, 同時完成過量吸磷和反硝化脫氮過程, 可節(jié)省 30%左右的需氧量和 50%左右的碳源, 減少 50%左右的污泥產(chǎn)量。(3)高濃度污水可選擇厭氧工藝。污水厭氧反應(yīng)產(chǎn)生 CH4的量隨著進水有機物濃度的增大而增大, 污水濃度越高, 采用厭氧處理所回收的沼氣越多, 經(jīng)過收集利用后削減溫室氣體排放的貢獻越大,當(dāng)減碳量足以抵消厭氧處理出水中溶解的 CH4量時, 厭氧處理技術(shù)較好氧技術(shù)更低碳。
3、關(guān)注污泥處理處置能源回收。(1)選擇厭氧消化回收能源。在污泥處理方面, 厭氧消化是一種較為低碳的污泥處理技術(shù), 在生物降解有機物質(zhì)的同時回收沼氣, 實現(xiàn)污泥能源回收。沼氣可以用于發(fā)電和加熱, 沼氣發(fā)電可補充污水處理廠 20%~ 30% 的電耗, 發(fā)電過程還可從內(nèi)燃機熱回收系統(tǒng)回收 40%~ 50% 的能量。(2)避免污泥填埋降低碳排放量。污泥填埋不僅占用大面積土地, 且填埋過程會產(chǎn)生大量無法有效收集的 CH4, 在污泥處置中屬于高碳排放工藝。因此, 在工藝選擇時應(yīng)避免采用填埋。
一、現(xiàn)狀概述
根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的劃分,主要有如下六種溫室氣體排放(Green Hose Gas, GHG)導(dǎo)致了大氣溫度的異常變化,即二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCS)、全氟碳化物(PFCS)、六氟化硫(SF6)。在此基礎(chǔ)上,各國政府?dāng)M定了各種國內(nèi)溫室氣體管控機制[],他們獨自或與其它第三方組織、跨國企業(yè)建立溫室氣體計量的相關(guān)準則,或者在企業(yè)可持續(xù)性指標(biāo)中加入溫室氣體評價項目,透過供應(yīng)鏈的力量,要求企業(yè)上游供應(yīng)鏈提供溫室氣體排放量相關(guān)信息,并尋求第三公證單位進行檢驗與查證。
這些溫室氣體計量方法或準則?!渡唐泛头?wù)生命周期溫室氣體排放評估規(guī)范》(PAS2050)是基于生命周期評價的產(chǎn)品碳排放計量方法。生命周期評價方法是一種“從搖籃到墳?zāi)埂钡脑u價方法,正越來越多地被用來評價人類活動所產(chǎn)生的環(huán)境問題。它要求詳細研究其生命周期內(nèi)各單元過程的能源需求、原材料利用和活動可能造成的污染排放,包括原材料資源化、開采、運輸、制造/加工、分配、利用/再利用/維護以及廢棄物處理。因此,生命周期評價能夠更加全面的體現(xiàn)企業(yè)在原料選取、生產(chǎn)過程、成品運輸及控制產(chǎn)品能耗等方面的減排潛能,可以促進企業(yè)采取落實循環(huán)經(jīng)濟,使用再生原材料,合理處置副產(chǎn)品及廢料,技術(shù)改造控制產(chǎn)品能耗等措施降低排放量,更好地實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
在本文用生命周期評價方法分析了國內(nèi)某復(fù)合木地板生產(chǎn)工廠連續(xù)2年溫室氣體排放量,并嘗試通過數(shù)據(jù)對比探討生產(chǎn)型企業(yè)的碳減排途徑。
二、方法簡述
(一)方法學(xué)及參數(shù)的確定
LCA碳盤查在方法學(xué)上主要采用PAS2050:2008中生命周期評價方法學(xué);產(chǎn)品的排放因子主要來自英國政府DEFRA碳排放數(shù)據(jù)庫以及GHG protocol排放因子數(shù)據(jù)庫,同時參考了《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》、《中國能源統(tǒng)計年鑒2010》、《中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子》等相關(guān)資料。
(二)分析階段的劃分
在LCA評價中,產(chǎn)品的生產(chǎn)過程分為原材料生產(chǎn)階段、產(chǎn)品生產(chǎn)階段、運輸分銷階段、安裝使用階段、以及處置或再生階段。其中,原材料生產(chǎn)階段主要指原、輔材料的生產(chǎn)和有關(guān)的過程;產(chǎn)品生產(chǎn)階段指所有生產(chǎn)過程和與生產(chǎn)有關(guān)的運輸/儲存活動、包裝、與場地相關(guān)的排放,以及產(chǎn)生的所有材料如產(chǎn)品、廢物、共生產(chǎn)品和直接排放,排放源包括廠內(nèi)叉車、空調(diào)、冰箱、檢測設(shè)備制冷、滅火器、乙炔、柴油、化糞池及電力等的使用;運輸階段主要包括卡車、輪船、火車等;安裝使用階段是指安裝過程中使用的材料及能源,包括防潮膜及極少量電力,使用階段消費者基本無能源消耗;處置階段指產(chǎn)品廢棄后的處理處置排放。
三、盤查結(jié)果及分析
(一)主輔料排放
第二年與第一年相比總產(chǎn)量減少了102321平方米,主料排放量減少710tCO2e,輔料排放量增加310 tCO2e,總體上原材料部分排放量減少400 tCO2e,但減排量相對產(chǎn)生量極小。
(二)生產(chǎn)階段排放
生產(chǎn)環(huán)節(jié)的排放量增加了1662tCO2e,經(jīng)對比可以看出,除原材料運輸外,生產(chǎn)階段排放主要來自用電、叉車運輸和自有車輛使用三個部分。
進一步分析得知,第二年生產(chǎn)環(huán)節(jié)電、油等消耗有所增加導(dǎo)致排放量增加,具體見下表
可以看出,該廠在產(chǎn)量大幅下降的同時生產(chǎn)電耗、油耗和自有車輛使用量的相對增加造成了生產(chǎn)階段的排放量增加。
(三)運輸階段排放量
運輸階段排放量增加了577tCO2e,其中海運和鐵路運輸?shù)谋壤兴黾樱捎诤_\和鐵運的排放因子小于汽運的排放因子,因此增加海運和鐵運的比例有助于降低運輸階段排放量。但由于業(yè)務(wù)范圍日趨擴大,產(chǎn)品的銷售網(wǎng)絡(luò)也日益完善,隨即增加了運往各地的里程數(shù),因此運輸總里程增加較多,運輸階段排放量仍有較明顯的增加。
(四)安裝使用階段排放
由于盤查的前設(shè)條件為安裝階段僅消耗極少電力并使用一定量的防潮膜,消費者在使用過程中僅消耗少量水進行清潔,電力和水的消耗量極小,可忽略不計,因此安裝和消費者使用階段的主要排放來自防潮膜的上游排放。該部分排放量約占總排放量的5%左右,但因防潮膜的使用量不在企業(yè)可控范圍內(nèi),對于企業(yè)主動減排討論意義不大,因此不做贅述。
(五)廢棄階段
該廠生產(chǎn)的廢棄物主要為木糠和地板產(chǎn)品最終廢棄后的處置,其中木糠處理分為廠內(nèi)做燃料燃燒和外運做其他產(chǎn)品原料;因此廠內(nèi)處理的排放為木糠燃燒的排放量,而廠外處理的排放僅為運輸階段的排放,廠外處置部分排放計入下游產(chǎn)品排放,不在盤查范圍內(nèi);廢棄地板處置方式假設(shè)為全部燃燒。
可以看出廢棄階段主要排放來自廢棄地板處理,占廢棄階段總排放的90%以上。
四、評價結(jié)果及減排途徑分析
由以上分析可以看出,各階段的GHG排放特點各有不同,其中有匯率、價格變動等客觀原因?qū)е碌呐欧帕孔兓?,也有生產(chǎn)率變化、生產(chǎn)能耗變化等企業(yè)經(jīng)營管理方面的原因?qū)е碌呐欧帕孔兓?/p>
原材料階段排放主要來自原輔材料的上游排放,包括材料從自然界開采、加工、包裝等過程的排放,因此這一階段的減排應(yīng)主要依靠:①提高工藝技術(shù)水平,提高成品率,減少原輔材料的使用量;②盡量采購上游排放較少的原輔材料,如經(jīng)過碳中和認證的材料、或生產(chǎn)過程中碳排放較少的產(chǎn)品,以及其他生產(chǎn)的副產(chǎn)品等。
生產(chǎn)階段的主要排放來自用電、叉車使用和自有車輛使用。這一階段的減排主要依靠:①企業(yè)提高自身管理水平,減少不必要的出行,或提高自有車輛的使用效率;②因叉車主要用于物料的搬運,電力使用也是生產(chǎn)不可或缺的一部分,與生產(chǎn)息息相關(guān),企業(yè)應(yīng)自查原因,在產(chǎn)量較大幅度減少的前提下,生產(chǎn)能耗和叉車使用量大大增加,提高管理水平,優(yōu)化電力和叉車的使用效率,降低排放。
運輸階段的排放量上升與企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展水平有關(guān),同時也與企業(yè)運輸外包商的運輸策略有關(guān)。在相同的運輸距離和載重前提下,不同運輸途徑的排放因子為海運<鐵運<汽運,因此運輸外包商應(yīng)盡可能多的使用海運和鐵運,減少汽運。若企業(yè)依靠自身的市場地位影響運輸外包商的運輸策略,將有可能對企業(yè)的GHG減排帶來較為可觀的效益;此外,企業(yè)在經(jīng)銷商的設(shè)置上也可以考慮布局方式和位置,以便減少運輸距離,減少運輸階段排放量。
廢棄階段排放主要來自殘品的處置排放。這一階段的減排策略包括:①提高生產(chǎn)技術(shù)和管理水平,提高產(chǎn)品優(yōu)良率,減少殘品數(shù)量;②盡量與其他廠商簽訂回收協(xié)議,使廢棄的地板進入下游產(chǎn)業(yè)鏈,成為其他產(chǎn)品的原輔料,降低下游排放。
生物炭通常指樹木、農(nóng)作物廢棄物、植物組織或動物骨骼等生物質(zhì)在無氧或部分缺氧及相對低溫(
生物炭具有巨大的比表面積、發(fā)達的多孔結(jié)構(gòu),表面有大量的官能團,對有機物和重金屬離子具有強烈的吸附能力,因此生物炭常被用在污染物吸附、重金屬污染治理、土壤改良等方面。近年來,生物炭在土壤中的固碳減排效應(yīng)成為各研究機構(gòu)和學(xué)者關(guān)注的重點,被認為是緩解溫氣候變暖的有效途徑。生物質(zhì)炭化成本低,原料充足,制得的生物炭具有高度穩(wěn)定性,在土壤中具有明顯固碳減排的作用,目前對其研究主要集中在碳封存和減少溫室氣體排放兩個方面,弱化了生物炭替代氮肥生產(chǎn)及使用過程所產(chǎn)生的減排效應(yīng),沒有嚴格的從“固碳”、“減碳”和“零碳”三個方面細分進行研究,生物炭在替代化肥生產(chǎn)使用量方面所起的“零碳”效應(yīng)潛力巨大,也是固碳減排的重要方面。本文綜合論述了生物炭的“固碳”、“減碳”和“零碳”效益,以及生物炭在低碳農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,為今后生物炭的研究和應(yīng)用提供參考。
1.生物炭在固碳減排領(lǐng)域的效應(yīng)
1.1 生物炭在土壤中的儲碳、固碳效應(yīng)
CO2在全球溫室氣體排放中所占比重最大,全球每年CO2排放量達250多億t[3]。土壤是引起氣候變化和全球變暖的溫室氣體重要的排放源,土壤和植物根系的呼吸作用釋放的CO2占全部CO2排放的20%[4]。同時,農(nóng)田土壤也是重要的碳匯,是《京都議定書》認可的固碳減排方法之一,在減少溫室氣體排放,穩(wěn)定大氣CO2濃度中具有重要地位。自然條件下,植物經(jīng)過光合作用吸收的CO2,50%進過植物呼吸作用返回到大氣,另50%經(jīng)過礦化作用轉(zhuǎn)化為CO2(碳中性),沒有任何凈固碳作用。而如果將植物殘體炭化,植物殘體中剩余的25% 的C 被轉(zhuǎn)化為生物炭施加到土壤中,由于生物炭非常穩(wěn)定,可能僅有大約 5% C在土壤微生物的作用下礦化分解成 CO2返回到大氣中,整個大氣中碳會因此減少20%(碳負性)[5]。生物炭具有高度的芳香化結(jié)構(gòu),具有很強的抗腐蝕性,同時能與土壤中礦物質(zhì)形成團聚體,減弱微生物對生物炭的作用,能夠長時間的保留在土壤中,起到碳儲存的作用。Kuzyakov 等[6]研究表明,生物炭在土壤中的平均停留時間大約為 2000 年,半衰期約為 1400 年。另外,生物炭能夠擴充土壤有機碳庫,增加土壤的碳封存能力和肥力。生物炭的碳封存途徑,一是通過炭化直接使易礦化的植物 C 轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的生物炭;二是通過增加植物生物量,提高了植物對大氣 CO2的捕獲能力,增大植物體轉(zhuǎn)變成土壤中的有機碳[7];還能夠通過改變土壤中有機質(zhì)(SOM) 腐質(zhì)化、穩(wěn)定性和呼吸速率等,抑制土壤有機碳(SOC)的分解,起到碳封存的作用[8]。將生物炭作為儲碳形式,埋在土壤或者山谷中,能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的碳封存效果,對于減緩氣候變化具有重大意義。
1.2 生物炭的“零碳”效應(yīng)
生物炭的零碳效應(yīng)主要體現(xiàn)在增加作物產(chǎn)量,代替或減少化肥使用量,從而在化肥全過程中不排放或者減少溫室氣體的排放。化肥的生產(chǎn)及運輸過程中消耗大量的能源,West等[9]研究認為,在整個氮肥生產(chǎn)和運輸過程中所排放的溫室氣體為0.857gCO2-CgN-1。程琨等[10]對農(nóng)作物生產(chǎn)碳足跡的分析表明,農(nóng)業(yè)化肥投入引起的碳排放約占農(nóng)作物生產(chǎn)總碳排放的60%,其中氮肥占95%`。土壤N2O排放量與施肥量存在線性相關(guān)關(guān)系,王效科等[11]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)化肥施用量減少到0和50%時,土壤N20減排量分別占當(dāng)前排放的41%和22%。并且氮肥使用量減少30%不會造成糧食的減產(chǎn)[12],因此減少氮肥使用量是農(nóng)業(yè)減排的重要途徑。生物炭施加到土壤中,能夠明顯改善土壤營養(yǎng)狀況,起到緩釋肥作用,減少或替代化肥的使用,從而減少化肥生產(chǎn)過程中及施用過程中溫室氣體的產(chǎn)生。據(jù)估算,10t的生物炭能夠替代1t氮肥,從而可以減少1.8t碳當(dāng)量的溫室氣體產(chǎn)生[13]。生物質(zhì)炭化過程電耗低,電耗產(chǎn)生的CO2排放遠低于生產(chǎn)氮肥的CO2排放量。生物炭就地炭化可以直接還田,也可以與肥料混合制成炭基肥,替代或減少氮肥的施用量,從而減少生產(chǎn)及運輸?shù)蔬^程的能耗,減少溫室氣體的產(chǎn)生,因此生物炭具有顯著的“零碳”效應(yīng)。
1.3 生物炭的“減碳”效應(yīng)
CH4在100a尺度的全球變暖潛能值(GWP)是CO2的21倍,大氣中CH4的濃度是N2O的6倍,高達1800ppb。N2O的GWP是CO2的298倍,可穩(wěn)定存在長達150年[14],農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的CH4約占大氣CH4的 50%,主要來源是水稻種植、動物養(yǎng)殖?;实拇罅渴褂檬荖2O最主要的人為排放源。生物炭施加到土壤中,能夠顯著的降低CO2、CH4及N2O等溫室氣體的排放量,具有明顯的“減碳”效應(yīng)。生物炭在土壤中通過表面吸附溶解性有機碳(DOC),并促進包裹有機質(zhì)的土壤顆粒的形成,降低土壤有機碳的礦化作用,減少CO2排放[15],Steiner 等[16]研究發(fā)現(xiàn)自然狀況或者添加雞糞、堆肥、樹葉等有機質(zhì)的土壤中,添加生物炭后,土壤中C的損失率從25%以上降低為4%~8%。王欣欣等[17]研究發(fā)現(xiàn),水稻土中添加不同用量的竹炭,CH4和N2O季節(jié)累計排放量比對照組降低了58.2%~91.7%和25.8%~83.8%,相對于常規(guī)肥處理而言,分別降低了64.3%~92.9%和72.3%~93.9%。與秸稈直接還田會增加土壤總N2O的排放量相比,具有明顯減排效益[18]。
目前對于生物炭改變土壤的非生物環(huán)境(如土壤pH、容重和持水量等),影響微生物作用,從而減少N2O的產(chǎn)生量的研究較多。而對于生物炭對硝化細菌和脫氮菌等微生物直接作用來減少N2O的排放的研究相對較少。生物質(zhì)在低溫炭化過程中,會產(chǎn)生PAHs和酚類物質(zhì)(PHCs),土壤中的PAHs和PHCs能夠降低生物活性,具有殺菌的性能。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)緩慢裂解所制得的生物炭中PAHs的含量低于經(jīng)快速裂解和氣化所制得的,其PAHs的含量從78.44 ng?g-1到2125 ng?g-1[19],且一般在350-550℃溫度下制得的生物炭中PAHs含量最高,Wang等[20]研究發(fā)現(xiàn),300-400℃制得的生物炭中PAHs對于減少N2O的排放起主要作用,在200℃制得的生物炭中含有少量的PAHs但含有大量的PHCs,加大了對微生物的毒性,影響硝化和反硝化作用,因此N2O排放量很低。按照施炭量計算,施加生物炭帶入的PAHs量低于環(huán)境安全值,不會污染環(huán)境。
一般認為,生物炭施入土壤后能降低CH4的排放量,Liu 等[21]研究表明,水稻土壤中添加竹炭生物炭和水稻秸稈生物炭后,CH4的排放量分別減少了51.1%和91.2%。Feng等[22]研究認為,新制得的生物炭施加到土壤后,增加土壤的空隙度,增強了甲烷氧化菌對CH4的氧化作用,但同時也能刺激產(chǎn)甲烷細菌的活性,但是甲烷氧化菌對CH4的利用度超過甲烷的產(chǎn)生量,因此生物炭能夠減少土壤中CH4 的排放量。
1.4 生物固碳減排經(jīng)濟效益
“固碳”方面,1t生物炭,按照60%含c量計算,其中2%生物炭在土壤中以CO2形式逸出,剩下58%以穩(wěn)定C形式存在,相當(dāng)于2.15t CO2被封存?!傲闾肌奔啊皽p碳”方面,1t生物炭能夠替代氮肥0.58t,減少溫室氣體1.04t,在土壤中還能抑制溫室氣體的產(chǎn)生,粗略計算,1t生物炭埋入土壤,固碳減排CO2約3.2t,按照目前歐盟CO2交易價格4.11美元/噸計算,1t生物炭可獲得收益13.15美元。
2. 生物炭在低碳農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)活動是溫室氣體的第二大排放源,約占全球溫室氣體排放總量的14%,據(jù)估計,全球每年由農(nóng)業(yè)擾動,由土壤釋放到大氣中的碳量約為 0.8×1012kg~4.6×1012kg[23],氮肥大量使用、秸稈等生物質(zhì)焚燒、墾荒種地等農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生大量的溫室氣體,農(nóng)業(yè)是節(jié)能減排的重點領(lǐng)域。同時,農(nóng)業(yè)也是一個巨大的碳匯系統(tǒng),一方面可以調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu),改善種植模式,增大農(nóng)作物的碳吸收量。另一方面可以通過擴大土壤有機碳庫減少溫室氣體排放。擴大土壤有機碳庫是農(nóng)業(yè)固碳增匯的關(guān)鍵,中國有 18 億畝耕地資源,若土壤有機質(zhì)含量提高 1%,土壤可從空氣中凈吸收 306 億tCO2[24]。據(jù)Lal估計[25],全球農(nóng)業(yè)土壤碳庫擴充潛力為1.2~3.1 PgC/a,耕層土壤有機碳含量提高1tC?a/hm2,發(fā)展中國家糧食產(chǎn)量年增加2400~3200萬t,農(nóng)業(yè)的固碳增匯潛力巨大。
生物炭具有良好物理性質(zhì)和土壤調(diào)理功能,對土壤水溶液中的K、P、硝態(tài)N及銨態(tài)N[26]等營養(yǎng)元素具有較強的吸附能力,可以增加土壤有效P、K、Mg和Ca含量[27]。研究發(fā)現(xiàn),炭基肥與常規(guī)復(fù)混化肥處理水稻田比較,施氮量減少19.04%,水稻的經(jīng)濟產(chǎn)量提高6.70%以上,可以明顯提高氮肥的利用率[28]。Chan 等[29]研究表明,在低緯度地區(qū),每公頃農(nóng)田施用 20t以上的生物炭可減少 10%的肥料施用量。相比于秸稈等生物質(zhì)直接還田,生物炭還田或者制成炭基肥入田便于運輸管理,能夠防止土傳病害,可以減少化肥的施用量,提高氮肥利用率。
低碳農(nóng)業(yè)就是充分利用農(nóng)業(yè)碳匯功能,盡可能減低其碳排放功能,實現(xiàn)食品生產(chǎn)全過程的低碳排放,其核心是在生產(chǎn)經(jīng)營中減少溫室氣體排放[30]。據(jù) Woolf 等[31]估計,生物炭埋入土壤可抵消高達16%的全球化石燃料碳排放。生物炭在低碳農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的四個著力點:第一,保肥增產(chǎn)作用,減少化肥使用量;第二,廢棄生物質(zhì)炭化還田,減少溫室氣體排放量;第三,改善土壤條件,減耕免耕[32],降低土壤因擾動而釋放CO2等溫室氣體;第四,擴容土壤有機碳庫,增強土壤的碳匯功能。積極倡導(dǎo)通過生物質(zhì)能源與碳封存耦合模式、能量自給碳封存模式、農(nóng)林復(fù)合模式、工農(nóng)復(fù)合模式等開展生物炭的低碳農(nóng)業(yè)[33]。
3.結(jié)論與展望
生物炭本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使其在改善土壤條件、增產(chǎn)治污及固碳減排方面的應(yīng)用具有廣闊的應(yīng)用,成為各國研究機構(gòu)和學(xué)者研究的重點,今后的研究中應(yīng)嚴格區(qū)分生物炭的“固碳”、“零碳”和“減碳”功能,從各環(huán)節(jié)發(fā)揮生物炭固碳減排的作用。由于生物質(zhì)炭化成本低,原料充足,制得的生物炭具有高度穩(wěn)定性,其作為溫室氣體排放抑制劑和碳封存劑的重要作用為溫室氣體減排工作開辟新的思路,有望成為減緩溫室效應(yīng)最經(jīng)濟的最有效的途徑。
參考文獻:
[1]Lehmann J, Gaunt J, Rondon M. Biochar sequestration in terrestrial ecosystems: A review [J]. Mitig Adapt Strat Global Change, 2006(11):403- 427.
[2]Glaser B, Lehmann J, Zech W. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal- a review[J]. Bio Fertil Soil, 2002,35:219-230.
[3]羅金玲,高冉,黃文輝,等.中國二氧化碳減排及利用技術(shù)發(fā)展趨勢[J].資源與產(chǎn)業(yè),2011,13(1): 132.
[4]IPCC, 2007. Climate Change 2007: Climate Change Impacts, Adaptation and Vulnerability. Summary for Policy Makers. Inter-Governmental Panel on Climate Change.
[5]Lehmann J. A handful of carbon[J]. Nature, 2007, 443: 143-144.
[6]Kuzyakov Y,Subbotina I,Chen H Q,Bogomolova I,Xu X L.Black carbon decomposition and incorporation into soil microbial biomass estimated by 14C labeling [J]. Soil Biology and Biochemistry,2009,41: 210-219.
[7]Smith P. Carbon sequestration in croplands: the potential in Europe and the global context[J]. European journal of agronomy, 2004, 20(3): 229-236.
[8]Woolf D, Amonette J E, Street-Perrott F A, et al. Sustainablebiochar to mitigate global climate change [J]. Nature Communications, 2010, 1( 5) : 1-9.
[9]West T O, Marland G. A synthesis of carbon sequestration, carbon emissions, and net carbon flux in agriculture: comparing tillage practices in the United States[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2002, 91(1): 217-232.
[10]程琨,潘根興,張斌,等.測土配方施肥項目固碳減排計量方法學(xué)探討[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2011, 30(9):1803-1810.
[11]王效科,李長生,歐陽志云.溫室氣體排放與中國糧食生產(chǎn)[J].生態(tài)環(huán)境, 2003,12(4):379一383.
[12] UK-China Project on“Improved Nutrient Management in Agriculture :A Key Contribution to the Low Carbon Economy”[EB/OL]. Beijing, SAIN project, 2010. http:// sainonline. org/SAIN-website(English)/pages/Projects/lowcarbon. Html.
[13]Sohi S, Lopez-Capel E, Krull E, et al. Biochar, climate change and soil: A review to guide future research [J]. CSIRO Land and Water Science Report, 2009, 5(09): 17-31.
[14]IPCC, 2007. Climate Change 2007. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
[15]Liang B, Lehmann J, Sohi S P, et al. Black carbon affects the cycling of non-black carbon in soil[J]. Organic Geochemistry, 2010, 41(2): 206-213.
[16]Steiner C,Teixeira W, Lehmann J, et al. Long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered Central Amazonian upland soil[J]. Plant and Soil, 2007, 291( 1-2) : 275-290.
[17]王欣欣,鄒平,符建榮,等.不同竹炭施用量對水稻田甲烷和氧化亞氮排放的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2014, 33(1):198-204.
[18]劉慧穎,華利民,張 鑫.不同施氮方式對玉米產(chǎn)量及N2O排放的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2013,30(5): 76-80.
[19]Hale S E, Lehmann J, Rutherford D, et al. Quantifying the total and bioavailable polycyclic aromatic hydrocarbons and dioxins in biochars[J]. Environmental science & technology, 2012, 46(5): 2830-2838.
[20]WANG Zhen-yu, ZHENG Hao, LUO Ye, et al. Characterization and influence of biochars on nitrous oxide emission from agricultural soil[J]. Environmental Pollution, 2013, 174: 289-296.
[21]LIU Yu-xue, YANG Min, WU Yi-min, et al. Reducing CH4 and CO2 emissions from waterlogged paddy soil with biochar[J]. Journal of Soils and Sediments, 2011, 11(6): 930-939.
[22]FENG You-zhi, XU Yan-ping, YU Yong-chang, et al. Mechanisms of biochar decreasing methane emission from Chinese paddy soils[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2012, 46: 80-88.
[23]馬友華,王桂苓,石潤圭,等.低碳經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J].生態(tài)經(jīng)濟,2009(6):116- 118.
[24]蔣高明.發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè),培育土壤碳庫[J].綠葉,2009 (012): 93-99.
[25]Lal R. Sequestering carbon in soils of agro-ecosystems[J]. Food Policy, 2011(36):S33-S39.
[26]Kimetu J M, Lehmann J. Stability and stabilisation of biochar and green manure in soil with different organic carbon contents [J]. Australian Journal of Soil Research, 2010,48(47):577-585.
[27]Lehmann J, Peteira da Silva Jr J, Steiner C, et al. Natrtent awatl ability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralso of the Central Amazon basin: Fertilizer., manure and charcoal amendments [J]. Plant and Soi, 2003,249(2):343-357.
[28]陳琳, 喬志剛,李戀卿,等. 施用生物質(zhì)炭基肥對水稻產(chǎn)量及氮素利用的影響[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報,2013, 29(5): 671-675.
[29]Chan K Y, Xu Z. Biochar: nutrient properties and their enhancement[J]. Biochar for environmental management: science and technology, 2009: 67-84.
[30]王松良,Ealdwelle D,祝文烽.低碳農(nóng)業(yè):來源、原理和策略[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2010,31(5):604-607.
[31]Woolf D. Sustainable biochar to mitigate global climate change[J]. Nature Communications, 2010,1(5):1-9.
[32]Lal, R. Residue management, conservation tillage and soil restoration for mitigating greenhouse effect by CO2-enrichment [J]. Soil and Tillage Research,1997, 43(1), 81-107.
[33]羅煜,陳敏,孟海波,等.生物質(zhì)炭之低碳農(nóng)業(yè)[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2013, 29(26): 93-99.
作者簡介:
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中絕大多數(shù)產(chǎn)品的原料都有多種來源,同時也對應(yīng)著多種不同的匹配性工藝過程。不同的原料和工藝過程對應(yīng)不同的CO2排放,針對具體的應(yīng)用對象開發(fā)和選擇適宜的原料和工藝,能夠從源頭上避免產(chǎn)生不必要的CO2排放。這是目前CO2減排最有效的途徑,主要通過國家政策和稅收、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級,以及合理的能源定價機制和能源產(chǎn)品價格來引導(dǎo)實現(xiàn)。以燃煤發(fā)電為例,選擇低灰精煤和合理的過??諝庀禂?shù)就能有效降低煙氣量,減少無效熱量外排,從而提高煤的利用率、減少CO2的排放。同樣采用循環(huán)流化床燃燒發(fā)電、RGCC和多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電、超臨界發(fā)電等均能達到上述目的。以合成甲烷工藝為例,選擇褐煤和長焰煤采用燃氣型的魯奇爐氣化和循環(huán)流化床分級熱解氣化要比合成型的氣流床氣化生產(chǎn)的合成氣甲烷含量高(約10%左右)、氧耗低;合成甲烷時產(chǎn)生較難利用的低溫?zé)嵩礈p少10%以上。從整個合成甲烷工藝核算,前者煤的利用率高、能耗和氧耗低,同樣規(guī)模的合成甲烷,自然就減少了CO2的排放。對于循環(huán)流化床分級熱解氣化,固態(tài)排渣相對換熱容易,水封用水量較低,加之循環(huán)流化床分級熱解氣化相對魯奇爐氣化合成氣不含煤焦油,不會產(chǎn)生含酚廢水,因此循環(huán)流化床分級熱解氣化合成甲烷的工藝過程能耗更低,更有利于避免高碳排放。另外煤化工發(fā)展含氧化合物燃料和多聯(lián)產(chǎn)工藝、民用燃料采用天然氣、大力發(fā)展核能、水電、風(fēng)能和生物能、化工行業(yè)大力實施循環(huán)經(jīng)濟、發(fā)展純電動汽車等均能實現(xiàn)從源頭避免高碳排放。
2過程減少碳排放
在經(jīng)濟活動過程中,開采、生產(chǎn)、使用和終端產(chǎn)品消費等各個階段都需要能耗,都存在能源使用效率。我國目前萬元GDP能耗水平與發(fā)達國家有較大差距,物理能耗水平約比國際先進水平高20%~30%左右。例如2007年,我國每千瓦時供電耗煤比國際先進水平高44g標(biāo)煤,每噸鋼能耗水平比國際先進水平高58kg標(biāo)煤,每噸水泥綜合能耗水平比國際先進水平高31kg標(biāo)煤,分別高出14%、10%和24%。另外生產(chǎn)的產(chǎn)品利用率偏低,又變相地增加了能耗。通過優(yōu)化設(shè)計,使用高效節(jié)能的工藝設(shè)備、高效適宜的催化劑和合理使用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品均能實現(xiàn)節(jié)約能耗,減少終端產(chǎn)品的使用量。減少終端產(chǎn)品的使用量就是相應(yīng)減少了產(chǎn)品生產(chǎn)量,避免生產(chǎn)這部分產(chǎn)品產(chǎn)生的能耗。節(jié)能降耗自然就減少了CO2的排放,這是目前CO2減排最容易實現(xiàn)、成本最低并且具有較大收益的途徑,在國家政策強制下均能通過企業(yè)自身調(diào)整和改造來實現(xiàn)。對于現(xiàn)代煤化工的龍頭———大型煤氣化來說,空分是投資和能耗均占氣化工藝50%左右的必不可少的過程,其產(chǎn)品主要是液氧,副產(chǎn)的液氮只需使用部分產(chǎn)量,其余的均被低效利用或排放。如果采用深冷分離為主的梯級分離工藝,大部分氮氣組成在低壓端就作為產(chǎn)品氣外送,無需經(jīng)過空氣壓縮機高能耗加壓,最終產(chǎn)品主要是液氧和部分液氮,工藝所需的高壓氧氣通過泵液體低能耗加壓即可滿足。這樣大大降低了空氣壓縮機的處理量和能耗,從而達到降低氣化工藝投資和能耗的目的。利用化石能源花費巨大的能耗和成本生產(chǎn)的氮肥,由于我國化肥產(chǎn)品落后、使用工藝不當(dāng)和不合理施肥,利用率僅有30%左右,不到發(fā)達國家的一半,不僅造成了浪費,而且造成了嚴重的面源污染。如將現(xiàn)有的化肥改造為緩控增效肥料,并采用相應(yīng)的耕作模式,就可提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及化肥使用效率,從而減少了肥料的消費量和生產(chǎn)這部分肥料的所產(chǎn)生CO2排放。化工行業(yè)合理選擇高效催化劑以及分離、反應(yīng)、換熱和泵送高效節(jié)能設(shè)備,采用調(diào)頻技術(shù)等可以大幅度降低能耗。蒸餾是化學(xué)加工工業(yè)中首選的均相體系分離技術(shù),也是目前總能耗最大的化工分離過程。如將梯形垂直長條帽罩與規(guī)整填料有機結(jié)合的NS傾斜長條立體復(fù)合并流塔板用于改造F1浮閥塔板,閥孔動能因子高達34,開孔率高達40%以上(國內(nèi)外目前塔板最大開孔率僅為20%左右),提高處理能力2倍以上(目前國內(nèi)外最高提高70%)、降液管通過能力3倍以上,降低板壓降30%以上,同時提高板效率30%以上,操作彈性為4倍,解決了塔器大型化塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)和安裝難題,這在國內(nèi)外尚屬首例。各行各業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)和產(chǎn)品枚不勝舉,這是目前我國實現(xiàn)CO2減排的最有效途徑,僅需要相關(guān)部門和協(xié)會優(yōu)化集成,加大推廣力度。
3終端的固定與儲存
經(jīng)濟活動只要消耗資源和能源,必然會產(chǎn)生碳排放,沒有絕對的零碳排放過程。由于化石能源使用量劇增,自然界碳循環(huán)每年出現(xiàn)約257億tCO2的過剩,逐年累計引發(fā)了日益變化無常的全球氣候問題。目前國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)和學(xué)者為了應(yīng)對全球氣候變化,普遍關(guān)注、研發(fā)和實施CO2的捕集與封存,這是迫不得已和最終解決CO2減排的方法,也是實施起來成本過高,并且技術(shù)不成熟,存在諸多的風(fēng)險和次生災(zāi)害。
實際上,解決人為排放的CO2過剩,除了被動地減少CO2產(chǎn)生量,更為積極的措施是加快碳利用,增加CO2消耗量,主動減少CO2的過剩,從而在碳循環(huán)中實現(xiàn)碳平衡。這是突破碳減排對經(jīng)濟發(fā)展影響,實現(xiàn)工農(nóng)業(yè)同時快速發(fā)展的積極有效途徑。這既是個技術(shù)問題,也需要建立國內(nèi)碳市場,通過合理的碳交易,對企業(yè)間、行業(yè)間和地區(qū)間CO2排放的不平衡,找到一個較好的解決辦法。目前盡管中國GDP已超過日本成為第二,但人均很低,仍處于發(fā)展中,經(jīng)濟還不完善,生活還不富裕,然而中國已成為世界第一大CO2排放國,并逐年遞增。發(fā)展經(jīng)濟與減排成為我國兩難的選擇,加之存在國家能源安全、糧食安全、耕地與城鎮(zhèn)化和工業(yè)化、以工哺農(nóng)、三農(nóng)問題和環(huán)境保護等戰(zhàn)略性難題,被動采取減少CO2產(chǎn)生量的捕集與封存措施,將會對我國經(jīng)濟的發(fā)展和上述諸多難題的解決帶來限制和障礙。
針對我國的國情和發(fā)展的現(xiàn)狀,結(jié)合國際碳減排的機制,不同CO2濃度的工業(yè)排放可采用不同的減排與固碳措施?,F(xiàn)階段,對于工礦企業(yè)主要排放源的低濃度CO2,可以采取低成本的異地生物固碳減排措施,加快碳循環(huán)和碳固定。這樣不僅可以實現(xiàn)CO2實際排放量的減排,同時可以改良土壤增加有效耕地面積,大量增加糧食和生物質(zhì)能,從而在逐步提高人民生活水平的前提下,低成本大力發(fā)展低碳經(jīng)濟,同時兼顧解決國家能源安全、糧食安全、耕地與城鎮(zhèn)化、以工哺農(nóng)、三農(nóng)問題、淡水資源不足和環(huán)境保護等戰(zhàn)略性難題,滿足我國今后較長時間的減排要求,提高我國應(yīng)對全球氣候變化的實際能力和國際地位。
對于如煤化工和石灰等行業(yè)排放的高濃度CO2(90%以上),采用捕集技術(shù)回收,通過制造干冰、用作合成尿素、水楊酸、環(huán)碳酸酯和聚碳酸酯等的原料以及CO2驅(qū)采油、農(nóng)業(yè)大棚CO2氣肥等,都是成本和能耗較低、減排和經(jīng)濟效益較好的方法。對于數(shù)量多、分布廣的如發(fā)電和中小鍋爐等排放的低濃度CO2(小于16%),工礦企業(yè)現(xiàn)階段無需采用集中固碳處理,可以利用國內(nèi)碳交易實現(xiàn)異地化低成本固碳。根據(jù)我國目前的土地分布、土壤組成、農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和生物能源地發(fā)展,以及工農(nóng)業(yè)發(fā)展不平衡和剪刀差等具體情況,對于低濃度CO2煙氣,工礦企業(yè)可按照CO2排放量,將用于集中固碳處理的投資和操作費用,拿出來反哺農(nóng)林業(yè)。政府或相關(guān)機構(gòu)把這部分資金集中起來,用于改造中低產(chǎn)田,提高糧食單產(chǎn)、品質(zhì)和生物質(zhì)產(chǎn)量;改良非耕地、鹽堿灘涂、沙漠化和重金屬污染等退化土壤,利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)種植適宜的速生能源植物和農(nóng)作物,發(fā)展碳匯林和牧草或改造退化草原,充分利用太陽能,加快碳循環(huán),增加CO2消耗量,主動減少CO2的過剩,從而實現(xiàn)循環(huán)平衡。同時又大幅度提高有效耕地面積和生物質(zhì)能源產(chǎn)量,熱解生產(chǎn)生物原油,增加了農(nóng)民的收入,降低了企業(yè)CO2減排的成本,從而實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、政府和社會的多贏。這個方法可以簡單概括為一條工藝路線:企業(yè)出資形成碳匯基金———投資農(nóng)林業(yè)———改良土壤、增強碳匯能力———增加糧食和生物質(zhì)產(chǎn)量———通過工業(yè)熱解生產(chǎn)生物質(zhì)原油———多方受益。將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源燃料時,無需考慮生物質(zhì)作為食品時所需顧及的轉(zhuǎn)基因和有毒有害微量物質(zhì)問題,轉(zhuǎn)基因物種在產(chǎn)量提高、種植地域和污染土壤修復(fù)中均能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益。生物質(zhì)快速熱解液化技術(shù)是最好的碳利用出路和產(chǎn)品,從而加快了碳循環(huán),實現(xiàn)了碳循環(huán)平衡。
另外,利用生物質(zhì)不到7d的快速腐化生產(chǎn)腐植酸,作為有機肥提高土壤的腐殖質(zhì),有利于提高土壤肥力和保肥保水性,進而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。將我國絕大多數(shù)土壤腐殖質(zhì)含量不足1%提到2%左右,這也將是一個千億噸級的土壤安全儲碳方式。
4結(jié)語
(1)針對具體的應(yīng)用對象和原料提出了開發(fā)和選擇適宜的原料和工藝,從源頭上避免產(chǎn)生CO2排放的措施,是目前CO2減排最有效的途徑。
關(guān)鍵詞:農(nóng)村碳排放;負外部性;社區(qū)管理模型;社區(qū)共管
中圖分類號:F327;F205文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1001-8409(2013)10-0121-05
Research on the Community Management
of Rural Carbon Emissions Problem
WEI Huilan, ZHAO Songsong
(School of Economics, Lanzhou University, Lanzhou 730000)
Abstract: This paper, through the rural carbon emissions community management model and its extension model's construction and analysis, proves the theoretic model propositions. Finally, it puts forward policy Suggestions on rural carbon emissions community management.
Key words: rural carbon emissions; negative externalities; community management;community comanagement
一、引言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,碳排放對農(nóng)村社區(qū)的作用力也隨之增加。目前農(nóng)村碳排放態(tài)勢一是農(nóng)民碳排放行為負外部性較強;二是農(nóng)民低碳行為自主治理的集體行動能力相對較差。這是農(nóng)村碳排放管理面臨的兩個基本困境。因此,運用外部性理論來解釋農(nóng)村低碳路徑就顯得更為合理。從實踐來看,解決居民行為負外部性的途徑往往是政府治理,但政府治理缺乏相應(yīng)的激勵機制,以致于國家通過強制手段來管制人們的資源使用行為時,其能力是有限的。另外,由于農(nóng)村社區(qū)碳排放量的產(chǎn)權(quán)較為復(fù)雜且難以徹底私有化,因而也難以依靠市場機制來解決。
社區(qū)管理途徑為這一問題的解決提供了一個可行思路[1]。本文通過農(nóng)村碳排放社區(qū)管理模型及其擴展模型的構(gòu)建和分析,試圖證明,碳排放社區(qū)管理不僅能促使私人利益與社區(qū)利益的統(tǒng)一,還可以借助于政府、市場等途徑構(gòu)建社區(qū)共管模式,實現(xiàn)社區(qū)利益與社會利益的統(tǒng)一,最終提高社區(qū)碳排放負外部性內(nèi)部化的效率。
二、碳排放社區(qū)管理理論分析
社區(qū)管理是指在政府指導(dǎo)下,社區(qū)職能部門、社區(qū)單位和社區(qū)居民對社區(qū)各項公共事務(wù)和公益事業(yè)進行的基于本土知識特定治理結(jié)構(gòu)的自我管理[2,3]。將社區(qū)管理含義的邊界擴展,其基本含義是與以社區(qū)為主體的保護,并擁有社區(qū)資源的自我管理權(quán);同時又可向另外兩個主體延伸:向上可進入政府的保護活動中,向下又可進入實施碳排放產(chǎn)權(quán)私有化的范圍。
碳排放社區(qū)管理是建立在降低社區(qū)居民碳排放負外部性之上的雙贏管理模式,其本質(zhì)特征在于降低碳排放負外部性。然而,農(nóng)村碳排放負外部性的含義告訴我們,由于碳排放負外部性的存在,即農(nóng)村社區(qū)居民不必彌補外部成本而獲得碳排放收益,使得農(nóng)村碳排放快速增加。實際上,農(nóng)村碳排放的負外部性理論比上述要復(fù)雜得多,表現(xiàn)在社區(qū)農(nóng)民的行為集合使所有相關(guān)方的成本-收益函數(shù)被動地發(fā)生了改變[4]。不同內(nèi)容的負外部性,其影響程度和范圍是不同的,根據(jù)碳排放負外部性的程度和社區(qū)管理交易費用可將其分為社區(qū)內(nèi)、社區(qū)外以及整體性影響三類[5],如表1所示。社區(qū)內(nèi)負外部性即社區(qū)居民對另一居民產(chǎn)生了影響,使其收益降低。非本社區(qū)負外部性表面社區(qū)居民對非本社區(qū)居民也產(chǎn)生了影響,使其收益降低。而其他負外部性產(chǎn)品是指過度的碳排放會導(dǎo)致其他“壞公共物品”的產(chǎn)生,如秸稈燃燒、砍伐樹木等消耗碳匯而增加碳排放的行為,會導(dǎo)致氣候變暖等“壞公共物品”。
合理管理模式的選擇, 取決于負外部性程度和交易費用的高低[6]。而兼顧降低碳排放負外部性和交易成本優(yōu)勢的碳排放社區(qū)管理,不僅會促使社區(qū)居民碳排放的私人利益、社區(qū)利益和社會利益的共贏,還會通過以下幾方面降低農(nóng)村碳排放的負外部性。
表1農(nóng)村碳排放負外部性的分類
負外部性種類負外部性程度社區(qū)管理
交易費用社區(qū)內(nèi)的
負外部性社區(qū)居民間的負外部性強度大、范圍小小社區(qū)居民對農(nóng)村農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的負外部性強度小、一定范圍小農(nóng)村碳匯服務(wù)能力的下降強度大、范圍小小非本社區(qū)的負外部性社區(qū)居民對非社區(qū)居民的負外部性強度小、一定范圍大農(nóng)村對城市的負外部性強度小、范圍小大其他負外部性產(chǎn)品壞公共物品的產(chǎn)生強度大、范圍大大(一)農(nóng)村社區(qū)管理中的合作
社區(qū)管理的基本特征是社區(qū)管理制度,更重要的是其所代表的文化機制。這一核心觀點可分解為社區(qū)文化價值與社區(qū)社會機制。社區(qū)文化價值方面,碳排放上漲會導(dǎo)致降低碳排放的物質(zhì)價值和精神價值增加,兩種價值共同引導(dǎo)人們的合作傾向。社區(qū)社會機制方面,包括社會關(guān)系紐帶和社會聲望體系,也會促進合作。社區(qū)管理實際上會使社區(qū)居民產(chǎn)生一體化傾向,因而在碳排放社區(qū)管理的模式中,搭便車問題會得到緩解[7]。
(二)農(nóng)村社區(qū)管理中的激勵機制
除合作條件之外,還需要另一個條件:社區(qū)如何使用自身的碳排放選擇。社區(qū)管理的激勵機制是基于這樣一種認識:碳排放增加會給社區(qū)帶來長期影響,且碳排放選擇收益為農(nóng)村社區(qū)居民擁有[8]。正是特定地理空間的聚集效應(yīng),從而塑造了低碳問題上的利益共同體——社區(qū),使低碳選擇在社區(qū)層次上具有“產(chǎn)權(quán)私有且可收益性”的性質(zhì),碳排放社區(qū)管理的激勵機制便產(chǎn)生了,進而使居民產(chǎn)生低碳選擇,最終降低了碳排放負外部性。
(三)農(nóng)村社區(qū)管理中的本土經(jīng)驗
與現(xiàn)代科技為基礎(chǔ)的經(jīng)營管理相比,社區(qū)成員在長期與自然環(huán)境的互動中發(fā)展出來的傳統(tǒng)知識,頗符合現(xiàn)代生態(tài)學(xué)原理,為某些人類生態(tài)學(xué)者認可,稱之為生態(tài)智能[9]。社區(qū)居民對社區(qū)資源的使用已成為一種社區(qū)生存機制,并以口頭知識、傳統(tǒng)、宗教等形式表現(xiàn)出來,形成了人與自然較為和諧的互動關(guān)系。這些關(guān)系會降低社區(qū)居民碳排放負外部性的產(chǎn)生以及強度。
(四)農(nóng)村碳排放社區(qū)管理的雙向擴展性
至于碳排放社區(qū)管理的含義,可將其邊界向政府保護活動和市場私有化擴展,成為社區(qū)共管模式。政府方向上,社區(qū)共管包括政府制度化的參與、協(xié)作管理、公共物品管理轉(zhuǎn)移和以環(huán)境管理等。私有方向上,則可以利用市場機制進一步影響社區(qū)居民的碳排放選擇。
三、社區(qū)管理與農(nóng)村碳排放量模型假設(shè)
通過以上分析發(fā)現(xiàn),社區(qū)居民碳排放行為使居民間產(chǎn)生了負外部性特征,而碳排放社區(qū)管理的提出,為社區(qū)居民碳排放的共贏模式提供了一個可行途徑。由此提出研究假設(shè)。
假設(shè)1:社區(qū)管理可以通過降低農(nóng)村碳排放負外部性,進而降低碳排放量。
假設(shè)2:社區(qū)對于降低碳排放具有長期的管理者地位。
假設(shè)3:社區(qū)居民可以從低碳選擇中獲得收入。
假設(shè)4:社區(qū)居民與非社區(qū)居民生產(chǎn)、消費的各種產(chǎn)品和碳排放產(chǎn)品均存在于完全競爭市場。
社區(qū)管理在改善農(nóng)村碳排放問題上具備有效性,但也有不足的地方。我們來分析一個簡單的模型[10,11]。假定在農(nóng)村碳排放市場中只有3個參與者:產(chǎn)生碳排放的社區(qū)居民1、負外部性接受者的社區(qū)居民2和非社區(qū)的居民3。
(一)社區(qū)管理的有效性——社區(qū)自我管理
首先分析社區(qū)內(nèi)負外部性,假定在農(nóng)村碳排放市場中只有2個參與者,產(chǎn)生碳排放的社區(qū)居民1和作為負外部性接受者的社區(qū)居民2,社區(qū)居民1產(chǎn)生QCO2的碳排放。令社區(qū)居民1的成本函數(shù)為C1(Q1,QCO2),其中Q1是社區(qū)居民1生產(chǎn)消費的所有產(chǎn)品,QCO2是社區(qū)居民1生產(chǎn)消費Q1產(chǎn)生的碳排放,這里把碳排放量看作一種產(chǎn)品。則社區(qū)居民2的成本函數(shù)是C2(Q2,QCO2),其中Q2是社區(qū)居民2生產(chǎn)消費的所有產(chǎn)品,QCO2是社區(qū)居民2接受社區(qū)居民1產(chǎn)生的碳排放數(shù)量。社區(qū)居民2生產(chǎn)消費Q2取決于社區(qū)居民1產(chǎn)生的碳排放量。假設(shè)碳排放增加了社區(qū)居民2生產(chǎn)消費的成本,碳排放降低了社區(qū)居民1生產(chǎn)消費的成本。同時假定他們的成本-收益函數(shù)是已知且相同的,最后假定,碳排放的產(chǎn)生是一個單向負外部性模型[12]。
社區(qū)居民1的最大化問題為:
maxP1Q1-C1(Q1,QCO2) (1)
社區(qū)居民2的最大化問題為:
maxP2Q2-C2(Q2,QCO2) (2)
社區(qū)居民2只能接受社區(qū)居民1產(chǎn)生的碳排放量, 社區(qū)居民1可以選擇任意的碳排放量。
關(guān)于3種產(chǎn)品分別求導(dǎo)可得,社區(qū)居民1最大化的一階條件為:
P1=C1(Q1,QCO2)Q1 (3)
0=C1(Q1,QCO2)QCO2 (4)
社區(qū)居民2最大化的一階條件為:
P2=C2(Q2,QCO2)Q2 (5)
上述3個條件表明:在個人利潤最大化點上,社區(qū)居民生產(chǎn)消費每種產(chǎn)品的價格應(yīng)等于其邊際成本。對于碳排放QCO2來說,假設(shè)它的價格為0,進而得出:社區(qū)居民1產(chǎn)生的碳排放會引起社區(qū)居民2生產(chǎn)消費的成本隨碳排放的增加而增加,這是社區(qū)居民1生產(chǎn)消費導(dǎo)致的部分社區(qū)外部性成本??梢灶A(yù)期,社區(qū)居民1會產(chǎn)生更多的碳排放QCO2。
通過簡單的模型分析社區(qū)管理模式下的碳排放成本-收益狀況。假設(shè)社區(qū)居民1和社區(qū)居民2的生產(chǎn)消費活動在社區(qū)管理的指導(dǎo)下,進行Q1、Q2、QCO2的生產(chǎn)消費活動,這樣社區(qū)負外部性就內(nèi)部化了,原因在于如果碳排放交由社區(qū)管理,那么它在選擇社區(qū)利益最大化計劃時,會綜合考慮社區(qū)居民1和社區(qū)居民2之間的相互影響。
社區(qū)管理后的社區(qū)利益最大化問題為:
maxP1Q1+P2Q2-C1(Q1,QCO2)-C2(Q2,QCO2) (6)
社區(qū)管理后的社區(qū)利益最大化一階條件為:
P1=C1(Q1,QCO2)Q1 (7)
P2=C2(Q2,QCO2)Q2 (8)
0=P1=C1(Q1,QCO2)QCO2+C2(Q2,QCO2)QCO2 (9)
式(9)表明,社區(qū)管理后,整個社區(qū)會同時考慮碳排放對社區(qū)居民1邊際成本的影響和對社區(qū)居民2邊際成本的影響。也就是說,社區(qū)居民1考慮到了自身經(jīng)濟活動產(chǎn)生的負外部性。
社區(qū)管理之前,碳排放的最優(yōu)數(shù)量由式(4)決定,對式(4)進一步推導(dǎo)可得:
MC1(Q*1,QCO2*)=0 (10)
社區(qū)管理之后,碳排放的最有數(shù)量由式(9)決定,對式(9)進一步推導(dǎo)可得:
-MC1(Q*1,QCO2*)=MC1(Q*2,QCO2*)>0 (11)
式(11)中,MC1(Q*2,QCO2*)>0,這是因為碳排放增加會使社區(qū)居民2的成本增加。社區(qū)管理后的社區(qū)居民1會在-MC1(Q*1,QCO2*)>0的地方進行生產(chǎn),也就是說,與社區(qū)管理之前相比,社區(qū)居民1產(chǎn)生的碳排放降低了。
結(jié)論一:社區(qū)管理下的碳排放最優(yōu)條件為兩個社區(qū)居民關(guān)于碳排放的邊際成本之和等于0,如圖1所示,-MC1=MC2,在這種假設(shè)條件下,社區(qū)管理之前產(chǎn)生的碳排放水平由Q2降低到Q1。
(二)社區(qū)管理的不足和擴展——社區(qū)共管
社區(qū)管理在降低社區(qū)內(nèi)負外部性具有一定的有效性,但對于農(nóng)村碳排放產(chǎn)生范圍較廣的負外部性問題,社區(qū)管理的成本-收益優(yōu)勢就喪失了。換個角度來講,社區(qū)管理在降低農(nóng)村碳排放負外部性的作用還可以擴展,除了社區(qū)完整擁有降低碳排放的權(quán)利之外,向上可以與政府治理接壤,向下則與產(chǎn)權(quán)私有契合。將非社區(qū)居民3考慮進來,對第一個模型進行擴展,假設(shè)與擴展前的假設(shè)相同。
假設(shè)社區(qū)居民1、社區(qū)居民2和非社區(qū)居民3共同組成了社會成本-收益,社區(qū)居民1和社區(qū)居民2組成了社區(qū)成本-收益,自變量均為碳排放減少量,令非社區(qū)居民3的成本函數(shù)C3(Q3,QCO2),可構(gòu)建社區(qū)共管的社會最優(yōu)效果為:
TB=P1Q1+P2Q2+P3Q3-C1(Q1,QCO2)-C2(Q2,QCO2)-C3(Q3,Q1CO2) (12)
從式(12)可以看出,雖然社區(qū)居民1的生產(chǎn)消費活動引起了非社區(qū)居民3成本函數(shù)的變化,即非社區(qū)居民3在做經(jīng)濟決策時需要考慮Q1CO2。對式(12)求導(dǎo)并等于0,并進一步推導(dǎo)可得:
TB′=(MSB-MSC)-(MCB-MCC)=0 (13)
其中MPC代表居民為生產(chǎn)、消費碳排放所支付的成本,MSC是農(nóng)村系統(tǒng)中生產(chǎn)、消費產(chǎn)品的全部成本,MPB為農(nóng)村系統(tǒng)中個人降低碳排放所帶來的收益,MSB為農(nóng)村系統(tǒng)所獲得的總收益,MEB是碳排放減少所帶來的正外部性收益。式(13)可轉(zhuǎn)化為:
MAXS=[(MSB-MSC)-(MPB-MPC)]=[(MSB-MPB)-(MSC-MPC)](14)
則社區(qū)管理解決農(nóng)村碳排放外部性的最優(yōu)結(jié)果為:
MAXS=(MEB-MEC) (15)
由圖2可知,式(15)可理解為MEB和MEC兩個線的交點。其中MEC為 碳排放造成健康和財產(chǎn)損失的成本,包括碳排放所引起經(jīng)濟影響、生態(tài)環(huán)境問題、健康、人們的幸福水平等。MEB為碳排放減少所帶來的正外部性。如圖2所示,Q為社區(qū)居民追求個人利益最大化的碳排放減少量,Q2是碳排放為0的點。對于Q2這一點,MEC值很大,則負外部性較強,即碳排放減少量不能降低太多。在Q1點,MEB=MEC,即降低農(nóng)村碳排放的邊界負外部性成本等于其邊界負外部性收益,可使農(nóng)村社區(qū)與社會實現(xiàn)降低碳排放的帕累托改進,Q1為最優(yōu)農(nóng)村碳排放點。接下來面對的問題,則是碳排放邊際外部成本如何由邊際外部收益來支付。 對MEB進一步分析可得:
MEC=MSC-MPC (16)
MNPB=MPB-MPC (17)
根據(jù)式(15)、式(16)和式(17)可得:
MEB=MEC=MNPB (18)
式(17)表示社區(qū)居民的個人凈收益等于邊際個人收益減去邊際個人成本。如圖3所示,社區(qū)外部面對Q2數(shù)量的碳排放負外部性。根據(jù)帕累托改進的原理,當(dāng)碳排放減少Q(mào)2時,此時碳排放減少最多,但MNPBMPB,表明存在帕累托改進。在Q1>Q>Q2時,MNPB0)從成本減收益來看,這個負外部性是最優(yōu)的,此時邊際外部性成本等于邊際個人凈收益。
結(jié)論二: 式(18)表明對于社區(qū)外的負外部性影響,需要通過社區(qū)管理的擴展,即社區(qū)共管模式來降低碳排放[20]。具體策略是降低碳排放獲得的個人凈收益,由享用降低碳排放的邊際外部收益來支付,即可以達到降低碳排放負外部性的目的。
四、夏官營村:半干旱農(nóng)村社區(qū)案例
(一)研究區(qū)概況
蘭州市榆中縣夏官營村地處榆中縣中部,黃土層深厚,年平均氣溫657℃,四季分明,屬溫帶半干旱大陸性氣候,年均降雨350毫米,共有農(nóng)村戶口16133人。2004年底農(nóng)民人均純收入達2080元。夏官營村距蘭州中心城區(qū)大約46公里,與榆中縣城距離大約為13公里。距離市中心較遠,這是西部大多數(shù)農(nóng)村的特點基于百度百科夏官營鎮(zhèn)基本情況的敘述與筆者調(diào)查所得。 。當(dāng)?shù)刂脖桓采w率低,植被和農(nóng)田防護林數(shù)量在逐年減少。
(二)農(nóng)村社區(qū)碳排放與社區(qū)管理
夏官營鎮(zhèn)溫室氣體賬戶應(yīng)該考慮三個關(guān)鍵排放源。農(nóng)村碳排放的碳源種類主要有3個方面:分別是村鎮(zhèn)生態(tài)子系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)、自然生態(tài)子系統(tǒng)。村鎮(zhèn)生態(tài)子系統(tǒng)主要包括:①人口:這里主要指常住人口。②能源:本地區(qū)的生活消費能源主要為煤,汽油在交通運輸中敘述,同時汽油使用量較小,秸稈在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中敘述,在本地區(qū)使用量較大。③交通運輸:主要能源為汽油。農(nóng)業(yè)生態(tài)子系統(tǒng):首先農(nóng)業(yè)變化很難預(yù)測,這主要是因為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)本身的不確定性,即便沒有全球變暖、蟲害要素稟賦差異,氣候同樣也很敏感,而這些因素?zé)o法準確預(yù)測,只能盡力試圖預(yù)測農(nóng)業(yè)的碳排放,包括:①化肥生產(chǎn)和使用過程中所導(dǎo)致的碳排放,主要是生產(chǎn)過程、運輸過程和使用過程中耗費的化石燃料所導(dǎo)致的碳排放,同時化肥的過量使用改變了土壤結(jié)構(gòu)、形成了環(huán)境污染,也會產(chǎn)生碳排放。②農(nóng)藥生產(chǎn)和使用過程中所引起的碳排放。③由于農(nóng)業(yè)機械運用而直接或間接耗費的化石燃料所產(chǎn)生的碳排放。④灌溉過程中耗費的化石燃料產(chǎn)生的碳排放。⑤農(nóng)作物秸稈資源作為農(nóng)戶生活燃料或露天焚燒造成的秸稈碳排放[10]。自然生態(tài)子系統(tǒng)主要包括草地植被等自然系統(tǒng)形成的生態(tài)過程。在調(diào)查過程和分析資料的過程中發(fā)現(xiàn),化肥、農(nóng)村土地結(jié)構(gòu)所引起的N2O的增溫潛能是CO2的200倍左右,氮引起的溫室效應(yīng)問題在未來幾十年會更加嚴重。
針對夏官營村的三個關(guān)鍵碳排放子系統(tǒng)及其碳排放負外部性基本狀況,本文對其進行了基本的社區(qū)管理分析:合作、激勵機制較適用于社區(qū)內(nèi)負外部性和非本社區(qū)的負外部性,社區(qū)共管下的雙向擴展功能適用于其他負外部性產(chǎn)品;對于農(nóng)業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)來講,合作、激勵機制較適用于社區(qū)內(nèi)負外部性和非本社區(qū)的負外部性,雙向擴展功能適用于其他負外部性產(chǎn)品;而對于自然生態(tài)子系統(tǒng)來說,合作、本土經(jīng)驗較適用于社區(qū)內(nèi)負外部性和非本社區(qū)的負外部性,雙向擴展功能適用于其他負外部性產(chǎn)品(如表2)。表2夏官營村的碳排放負外部性及其社區(qū)管理
子系統(tǒng)
負外部性村鎮(zhèn)生態(tài)子系統(tǒng)人口、
能源、交通運輸農(nóng)業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)化肥、農(nóng)藥、
農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)藥灌溉、秸稈 自然生態(tài)子系統(tǒng)
草地植被社區(qū)內(nèi)負外部性強度大、范圍小強度小、一定范圍強度小、范圍小非本社區(qū)的負外部性強度小、一定范圍強度小、一定范圍強度小、一定范圍其他負外部性產(chǎn)品強度小、范圍大強度小、范圍大強度小、范圍大社區(qū)管理功能合作、激勵機制、雙向擴展合作、激勵機制、雙向擴展激勵機制、本土經(jīng)驗、雙向擴展
五、結(jié)論與政策建議
基于以上對農(nóng)村碳排放負外部性的社區(qū)管理模型分析得出以下結(jié)論:社區(qū)管理主要通過社區(qū)自我管理和社區(qū)共管兩種降低農(nóng)村碳排放負外部性機制,進而對降低農(nóng)村碳排放產(chǎn)生影響。
根據(jù)結(jié)論一可知,社區(qū)自我管理可以實現(xiàn)農(nóng)村碳排放的降低,實現(xiàn)了帕累托有效的碳排放量。但這種管理模式在實際管理中的運用會遇到一定障礙,比如基于碳匯交易的碳排放市場仍未完全建立起來,以及社區(qū)居民生產(chǎn)消費各種產(chǎn)品的市場和碳排放市場為完全競爭市場假設(shè)的影響,因此社區(qū)管理模式的實行是建立在解決這些問題的基礎(chǔ)之上的。
根據(jù)結(jié)論二可知,社區(qū)居民降低碳排放的邊際外部性成本,可由降低農(nóng)村碳排放的邊際個人凈收益來支付。這一研究為構(gòu)建降低農(nóng)村碳排放的社區(qū)共管模式提供了有效思路。
此模式目前面臨的狀況是農(nóng)村居民降低農(nóng)村碳排放的收益嚴重不足、降低碳排放的邊際外部收益不清晰和難以統(tǒng)籌管理,可以采用的方法是政府劃定個人凈收益范圍等政策來為社區(qū)創(chuàng)造降低碳排放的收益機制,這樣降低農(nóng)村碳排放的社區(qū)管理模式才是可持續(xù)的。在更大程度上,政府應(yīng)當(dāng)通過訂立契約、立法、補貼、稅收政策等手段將一部分公共物品與服務(wù)的生產(chǎn)管理讓渡給社區(qū)組織承擔(dān)或者支持社區(qū)管理模式。
參考文獻:
[1]Elinor Ostrom.The Evolution of Institutions for Collective Action[M].Cambridge University Press,1990.
[2]黎熙元.現(xiàn)代社區(qū)概論[M].廣州:中山大學(xué)出版社,1998.
[3]汪波.城市社區(qū)管理體制創(chuàng)新探索——行政、統(tǒng)籌、自治之三元復(fù)合體制[J].新視野,2010(2):40-43.
[4]安德魯·馬斯克萊爾·邁克爾·D.溫斯頓.杰里·R·格林,劉文忻,李紹榮主譯.高級微觀經(jīng)濟學(xué)[M].中國社會科學(xué)出版社, 2001:489-524.
[5]蔡防.論農(nóng)業(yè)經(jīng)營形式的選擇—著重于社區(qū)合作組織的經(jīng)濟學(xué)分析[J].經(jīng)濟研究,1993(1):26-32.
[6]何靈巧.外部性的分類及外部性理論的演化[J].浙江大學(xué)學(xué)報(人文社會科學(xué)版),2002(1):152-158.
[7]陶傳進.環(huán)境治理:以社區(qū)為基礎(chǔ)[M].社會科學(xué)文獻出版社,2001:18-146.
[8]Jeffrey A, McNeely. A Foreword by Tropical Deforestation: The Human Dimension[M].Columbia University Press,1996.
[9]Berkes, Firket.Sacred Ecology: Traditional Ecological Knowledge and Resource Management. Taylor and Francis[M].1999.
[10]陳萬靈.社區(qū)研究的經(jīng)濟學(xué)模型——基于農(nóng)村社區(qū)機制的研究[J].經(jīng)濟研究,2002(9):57-66.
[11]盛洪.論社區(qū)資產(chǎn)個人化的途徑:“分”與“賣”[J].管理世界,1998(3):42-48.
2.企業(yè)碳排放權(quán)的形成途徑根據(jù)企業(yè)不同的碳排放權(quán)交易目的,目前市場上企業(yè)取碳排放權(quán)主要有以下三種途徑:(1)由政府無償分配。在現(xiàn)行條件下,對于碳排放權(quán)的分配主要采用的就是無償分配的形式,企業(yè)作為政府補助處理。(2)有償取得。主要涉及以下四種情況:①政府競拍。②在碳排放權(quán)交易市場購買。③發(fā)達國家與發(fā)展中國家合作,共同開展CDM項目。發(fā)達國家向發(fā)展中國家提供節(jié)能減排所需的資金和先進技術(shù),賺取項目所產(chǎn)生的碳排放權(quán);④企業(yè)互相交易,通過JT項目購買對方的經(jīng)核準的碳排放權(quán)。(3)由企業(yè)自身創(chuàng)造。
二、碳排放交易目的與會計計量屬性的內(nèi)在聯(lián)系
1.碳排放權(quán)交易的計量屬性特點分析歷史成本計量屬性主要在購置或形成碳排放權(quán)時進行初始計量。由于我國目前碳排放權(quán)交易市場處于探索階段,采用歷史成本進行核算可以避免公允價值計量模式下會計處理的復(fù)雜性和不可靠性。但是,歷史成本忽略了企業(yè)的資產(chǎn)負債的價值是會波動的,這樣有可能會低估或高估資產(chǎn)負債表中各項目的價值。在公允價值計量下,能更加公允的反映財務(wù)報表經(jīng)濟利益的流入流出,較好地反映企業(yè)無償取得的碳排放權(quán)或是支付對價很少取得的碳排放權(quán)的價值。公允價值與歷史成本相兩者處在不同的時態(tài)。在一定程度上,公允價值相比歷史成本更能反映可交易的碳排放權(quán)的經(jīng)濟實質(zhì)。但是,我國目前還處在碳減排量交易的初級階段,未形成一個大規(guī)模的交易市場,有時碳排放權(quán)的公允價值難以計量,企業(yè)很難對其進行有效核算。
2.不同碳排權(quán)交易目的的會計計量屬性選擇不同交易目的的碳排放權(quán)會計計量屬性選擇如表1所示。由于企業(yè)的持有目的可能會因為管理層的意圖或者企業(yè)的發(fā)展趨勢而發(fā)生變化,企業(yè)應(yīng)該應(yīng)該采用歷史成本和公允價值相結(jié)合的多重計量屬性以減少碳排放權(quán)交易估值的不確定性。
三、不同碳排放權(quán)形成途徑的會計計量方法
1.企業(yè)碳排放權(quán)的初始計量企業(yè)取得政府機構(gòu)無償分配的碳排放權(quán),應(yīng)當(dāng)按照公平市場價格確認無形資產(chǎn)和遞延收益,遞延收益在以后期間平均分攤,費用化計入當(dāng)期損益;如果碳排放權(quán)不存在公允市場價格,先暫時以名義金額(1元)計入當(dāng)期損益,待以后公允價值能夠可靠估計時再做調(diào)整。企業(yè)通過對外購買方式獲得的碳排放權(quán)初始計入“無形資產(chǎn)”等科目,金額為企業(yè)購買時實際支付的價款以及相關(guān)稅費,在借方確認為無形資產(chǎn)的同時,貸記“銀行存款”。
2.碳排放權(quán)減值的處理碳排放權(quán)的價值會受到市場價格波動、科技進步等因素影響,未來流入企業(yè)的經(jīng)濟利益不確定,可收回金額無法準確計量,所以應(yīng)當(dāng)在每一個資產(chǎn)負債表日對碳排放權(quán)進行減值測試。
毫無疑問,生活垃圾不當(dāng)處理與溫室效應(yīng)之間的關(guān)系已無需贅言。在快速城市化的今天,我國絕大部分城市尤其是大城市已陷入了垃圾圍城。據(jù)國家環(huán)保部門監(jiān)測發(fā)現(xiàn),我國600多個城市中已超過1/3個陷入了垃圾包圍當(dāng)中,這其中幾乎全部的大城市日均垃圾處理能力接近飽和,而垃圾的每日新增量卻以幾何級增長。然而,另一方面,我國城市生活垃圾處理方式卻依然陳舊,遠遠滯后于發(fā)達國家,垃圾處理方式落后使得大量垃圾未經(jīng)過處理或簡單處理后便排放至大氣中,造成了持續(xù)嚴重的空氣污染和水污染,從生存角度上說這必將威脅到城市居民的生存空間和生存質(zhì)量,而從國際范圍內(nèi)來看也將影響到我國的國際形象,干擾到我國碳排放政策制定和節(jié)能減排標(biāo)準的劃定。從西方工業(yè)發(fā)達國家在生活垃圾處理方式選擇以及在諸如廣東韶關(guān)這類生態(tài)環(huán)境良好的中型城市試點來看,無害化、減量化和資源化的先進垃圾處理方式不但在節(jié)能減排上具有明顯的可行性,而且也符合我國國情。本文就以韶關(guān)市花拉寨生活垃圾衛(wèi)生填埋場生產(chǎn)垃圾處理方式選擇及嘗試為例探討了以上方式的可行性。
1 城市生活垃圾處理的碳排放問題介紹
1.1 垃圾資源收集與運輸中的碳排放問題
垃圾處理從收集、運輸、處理等環(huán)節(jié),均存在碳排放問題。生活垃圾在未進入收集系統(tǒng)時就已經(jīng)產(chǎn)生了不少溫室氣體,例如廚余垃圾,多是蔬菜及瓜果殘渣,一經(jīng)堆積極易發(fā)酵腐爛,從而釋放出大量的 CO2,而遍布各個角落的垃圾桶垃圾也會因為長期淤積而發(fā)酵釋放CO2;在運輸過程中,在垃圾收集及運輸過程中需要消耗能源產(chǎn)生CO2,如汽油的消耗,也有運輸車輛尾氣排放大量的CO、CO2和NO2等溫室氣體。
1.2 垃圾填埋過程中的碳排放問題
同樣垃圾在填埋過程中也會出現(xiàn)多種溫室氣體排放問題。除了垃圾直接埋入坑中會直接釋放CH4外,在填埋中常用的滲瀝液在滲瀝液調(diào)節(jié)庫中也會排放出NO2和CH4。當(dāng)然,垃圾填埋作業(yè)中機械操作過程中因為消耗了化石燃料,從而釋放部分的CO2.
1.3 垃圾焚燒中的碳排放問題
在對生活垃圾進行焚燒處理的過程中碳排放問題主要包括一是焚燒過程中會添加化石燃料以起到助燃的作用,如輔助燃油、點火用油等,在燃燒中會產(chǎn)生CO2;二是垃圾本身燃燒自身所產(chǎn)生的CO2、NO2等氣體;三是焚燒廠貯坑中垃圾產(chǎn)生滲瀝液在厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生CH4。韶關(guān)市花拉寨生活垃圾衛(wèi)生填埋場正在論證垃圾焚燒,如何在焚燒處理嘗試新技術(shù)。
2 生活垃圾處理中的減排策略
韶關(guān)市位于廣東省北部,自然環(huán)境良好,但生態(tài)環(huán)境較脆弱,近幾年致力于打造國家“優(yōu)秀旅游城市”。隨著韶關(guān)近十年來城市化和工業(yè)化進程加快,城市人口急劇增加,造成城市生活垃圾產(chǎn)生量也隨之攀升。作為立足于打造“優(yōu)秀旅游城市”的韶關(guān),面臨著發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的矛盾。對此韶關(guān)在探索城市生活垃圾處理上做了大量的工作,也取得了一些成績,其中韶關(guān)市花拉寨生活垃圾衛(wèi)生填埋場作為韶關(guān)市唯一大型生活垃圾處理廠,近幾年在嘗試垃圾處理方式上做了一些有益的實踐,形成了垃圾從收集、運輸、衛(wèi)生填埋的全過程碳減排的垃圾處理新思路。
2.1 源頭上的垃圾資源回收
從資源角度說,垃圾是放錯地方的資源。據(jù)此認識,加大垃圾資源回收利用力度和水平是從根本上減少垃圾碳排放量的最具經(jīng)濟價值和社會價值的措施。因此,通過對垃圾中的廢品進行回收再利用,可以減少產(chǎn)品的原材料消耗,從而減少化石燃料消耗和電力消耗。主要減排途徑在于提高各種廢品的回收率。韶關(guān)市花拉寨生活垃圾衛(wèi)生填埋場在垃圾分類處理上做了大量前期工作,目的就是促進垃圾變資源,方便回收再利用。
2.2 垃圾收集和運輸
前面提到過,垃圾在收運過程也產(chǎn)生大量的溫室氣體,因此從收集運輸角度進行減排可從以下幾個角度著手:一是優(yōu)化垃圾收運處理系統(tǒng),減少垃圾運輸距離。如建設(shè)垃圾中轉(zhuǎn)站,實現(xiàn)大型垃圾轉(zhuǎn)運車替代小型垃圾收運車,減少垃圾收運的總里程。韶關(guān)在市區(qū)垃圾量大的地區(qū)設(shè)置了垃圾中轉(zhuǎn)站,專門配置大型垃圾運輸車來取代數(shù)量眾多的小型垃圾運轉(zhuǎn)車,未來韶關(guān)還將考慮將運輸車燃料天然氣化,以較少化石燃料排放;二是采用節(jié)能指標(biāo)高的垃圾車或采用清潔燃料(如生物質(zhì)燃料、氫燃料等),在同等運輸距離條件下也可以減少燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放。
2.3 垃圾衛(wèi)生填埋的減排處理
生活垃圾衛(wèi)生填埋是垃圾終端處理方法。在我國衛(wèi)生填埋占有處理方式的70%以上,屬于應(yīng)用最普遍的處理方法。
在衛(wèi)生填埋過程中,有機物在厭氧微生物的作用下生化分解產(chǎn)生含有大量CH4和CO2的垃圾填埋氣。同時含有少量氨、氧化碳、氮氧、硫化氫、氮等成分。
垃圾填埋過程中的碳排放主要集中在垃圾本身降解釋放CH4以及滲瀝液排放的CH4和N20。因此減排途徑可從以下幾個方面著手:一是加強垃圾填埋氣體收集與處理系統(tǒng),防止無序排放。包括火炬燃燒、發(fā)電、供熱、制作替代燃料等;二是加強填埋場調(diào)節(jié)池的密封和氣體收集處理;三是加強填埋場節(jié)水、節(jié)電、節(jié)能管理,減少能源消耗。
2.4 垃圾焚燒的減排處理
目前許多城市選擇對垃圾進行直接焚燒來處理垃圾,實際上這種方式也是最為有效的垃圾處理方式之一,但焚燒方式不當(dāng)往往也造成了大量溫室氣體的排放,對此從焚燒設(shè)施利用和焚燒資源再利用角度來說,減排的途徑可以是一通過垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)生綠色電力,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟;二是加強提高焚燒廠熱能利用水平和熱能效率,即提高垃圾燃燒率;三是在焚燒爐渣中回收金屬。據(jù)ISWA 2009估計,垃圾焚燒的碳減排潛力為0.2~0.7噸CO2當(dāng)量/噸垃圾,可見數(shù)量相當(dāng)可觀。
2.4 制定和實施垃圾處理技術(shù)的新路徑
前面提到過,垃圾處理無害化、減排化和資源化是垃圾處理的未來發(fā)展方向,也是實施垃圾處理技術(shù)革新的新路徑。如針對比重最大的垃圾焚燒技術(shù),在垃圾焚燒中應(yīng)用干餾技術(shù)可以達到無污染、無排放的效果。干餾技術(shù)主要分為高溫干餾技術(shù)、低溫干餾技術(shù)和垃圾干餾-煤氣化技術(shù),從國外實踐來說是能夠解決生活垃圾處理碳排放問題的技術(shù)。高溫干餾是在無氧狀態(tài)下將垃圾干餾,分解成為可燃氣體后再進行燃燒,加熱方式為外加熱,可以實現(xiàn)無氧干餾,但是有可能會產(chǎn)生廢氣排放;低溫干餾技術(shù)是將生活垃圾置于無排放無焚燒,無污染的低溫干餾碳化爐中進行處理,杜絕了廢氣排放和其他污染。技術(shù)革新是釋放垃圾處理減排潛力最佳捷徑。
參考文獻:
中圖分類號:F327 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)19-4757-05
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2014.19.065
Relationship between Rural Economic Development and Agricultural Carbon Emission Based on in Yanshan-Taihang Mountain Areas Environmental Kuznets Curve Model
REN Hui-bin, LI Jian-min
(Business College, Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, Hebei, China)
Abstract: Taking calculated 8 counties in Baoding city as an example. The agricultural carbon emission in this area from 1997 to 2012. The relationship between environment and rural economy development was analyzed by environmental kuznets curve model. The results showed that the agricultural carbon emission was increasing. The rate of agricultural carbon emission growth was slowed down. The relationship between carbon emission and agricultural economy development presented an “U”-shaped curve. The trend was influenced by many factors. Advices were proposed to reduce application rate of fertilizers, pesticides and plastic film, to use new advance technology of agriculture and to develope new agricultural economy.
Key words: environmental kuznets curve(EKC); Yanshan-taihang mountain areas; agricultural carbon emission
燕山-太行山片區(qū)保定區(qū)域(下文簡稱保定西部地區(qū))位于保定市西部,地處京津等發(fā)達城市周邊,面積為130萬hm2,2012年末總?cè)丝跒?23.2萬人,鄉(xiāng)村人口為283.5萬人;區(qū)域共包含8縣,分別為淶水、阜平、淶源、望都、易縣、唐縣、曲陽、順平。該區(qū)域?qū)儆谥匾鷳B(tài)功能區(qū),擔(dān)負著京津冀等地區(qū)重要城市的綠色生態(tài)安全屏障、水源涵養(yǎng)和供給、土壤保持等多項生態(tài)任務(wù)。該地區(qū)環(huán)境質(zhì)量要求高、生態(tài)任務(wù)重。隨著國家對農(nóng)業(yè)的支持力度不斷加大,該區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟迅猛發(fā)展,農(nóng)民人均純收入從1997年的1 779.78元增長到2012年的4 068.62元,年均增長速度達到5.67%,成為推動保定地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要動力。然而在該區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟飛速增長的同時,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥、農(nóng)藥、塑膜等污染性農(nóng)用物資的大量使用給環(huán)境帶來的壓力日益明顯,其中,1997~2012年,該區(qū)域化肥、塑膜使用量增幅分別達到27.05%和24.75%,影響到區(qū)域重要生態(tài)功能的持續(xù)發(fā)揮及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
面對農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)村生態(tài)保護的雙重壓力,處理好二者的關(guān)系是該地區(qū)的當(dāng)務(wù)之急。由于碳排放可以衡量大多數(shù)農(nóng)用物資對環(huán)境的壓力,因此本研究從農(nóng)業(yè)碳排放的角度出發(fā),對保定西部地區(qū)1997~2012年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的碳排放進行測算,并對該區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系進行環(huán)境庫茲涅茨曲線(Environmental kuznets curve, EKC)模擬驗證,以求找出兩者的內(nèi)在聯(lián)系,這對保定西部地區(qū)協(xié)調(diào)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護的關(guān)系、制定相關(guān)環(huán)保政策具有重要指導(dǎo)意義。
1 環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)簡介
生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系一直以來都是各國學(xué)者研究的熱點。20世紀90年代初期,美國學(xué)者在對66個國家的14種環(huán)境污染物在12年間的變化規(guī)律進行深入研究后,發(fā)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量狀況與經(jīng)濟發(fā)展水平之間存在著倒“U”型曲線關(guān)系[1],即一個國家或地區(qū)在經(jīng)濟發(fā)展初期,由于該國或地區(qū)的生產(chǎn)技術(shù)水平比較落后,導(dǎo)致環(huán)境污染程度隨著經(jīng)濟發(fā)展而不斷地升高,但是當(dāng)該國或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展到一定程度,伴隨著科學(xué)技術(shù)和人民生活水平的提高,該國或地區(qū)的環(huán)境污染程度會逐漸降低[2],這和美國經(jīng)濟學(xué)家?guī)炱澞?955年提出的庫茲涅茨曲線(Kuznets curve)非常相似,因此形象的稱之為環(huán)境庫茲涅茨曲線。
EKC模型提出后,國內(nèi)學(xué)者紛紛運用此方法對經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系進行驗證。張暉等[3]、牟新利等[4]、王義加[5]從農(nóng)村面源污染角度進行分析,結(jié)果表明農(nóng)村面源污染與經(jīng)濟發(fā)展水平呈現(xiàn)倒“U”型曲線關(guān)系。林伯強等[6]采用EKC模擬和二氧化碳實際預(yù)測法兩種方式對中國二氧化碳排放量的拐點進行研究,并對拐點影響因素進行分析。李國志等[7]、許廣月等[8]對中國東、中、西部地區(qū)二氧化碳排放量的變化進行分析,發(fā)現(xiàn)東部、中部地區(qū)二氧化碳排放量與經(jīng)濟增長呈倒“U”型曲線關(guān)系。
2 燕山-太行山片區(qū)(保定區(qū)域)農(nóng)業(yè)碳排放現(xiàn)狀分析
2.1 碳排放計算方法
碳排量計算所用數(shù)據(jù)來源于《河北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒(1998-2012)》,包括保定區(qū)域8縣的化肥折純量、農(nóng)藥使用量、塑料薄膜使用量、機耕面積、有效灌溉面積和農(nóng)業(yè)機械總動力6項,其中2012年數(shù)據(jù)系根據(jù)《保定經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒(2013)》統(tǒng)計數(shù)據(jù)補充而來。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究[1,9,10],農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的碳排量可使用以下公式進行計算:
Et=Em+Ef+Ep+Ec+Ei (1)
式(1)中,Et表示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總碳排放量,Em、Ef、Ep、Ec、Ei分別表示農(nóng)用機械、化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜以及農(nóng)業(yè)灌溉所產(chǎn)生的碳排放量。其中,農(nóng)業(yè)機械的碳排放計算公式為:
Em=(Am×B)+(Wm×C) (2)
式(2)中,Am為機械耕地面積,Wm為農(nóng)業(yè)機械總動力,B、C為轉(zhuǎn)化系數(shù),分別為16.47 kg/hm2、0.18 kg/kW[1]。其余農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素碳排放計算公式分別為:
Ef=Tv×δf;Ep=Tp×δp;Ec=Tc×δc;Ei=Ti×δi
上式中,Tf、Tp、Tc、Ti分別為化肥折純使用量、農(nóng)藥使用量、塑料薄膜使用量、有效灌溉面積,δf、δp、δc、δi分別為各農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素碳排放轉(zhuǎn)化系數(shù),取值分別為0.896 kg/kg、4.934 kg/kg、5.180 kg/kg、266.480 kg/hm2[9,11]。
2.2 總體區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放現(xiàn)狀分析
2.2.1 區(qū)域碳排放總量及人均排放量趨勢分析 依據(jù)上述方法和《河北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù),對燕山太行片區(qū)保定區(qū)域1997~2012年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的碳排放量進行測算。從農(nóng)業(yè)碳排放總量變化趨勢(圖1)可以看出,該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素碳排放整體呈現(xiàn)上升趨勢,從1997~2012年該區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放總量從96 228.06 t增長到118 570.20 t,增加了22 342.14 t,增長幅度為23.22%,平均增長速度為1.42%。從變化趨勢上還可以看出,該地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排量自1997~2000年增長速度較慢且比較穩(wěn)定。2001~2003年碳排放量出現(xiàn)大幅波動,原因為小麥、玉米等高化肥需求作物的最低收購價格漲幅較小,農(nóng)民受其影響改種其他作物,小麥、玉米種植面積波動較大,導(dǎo)致化肥、農(nóng)藥等使用量出現(xiàn)較大波動。2004~2007年保定西部地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放量快速上升,主要是因為2003年底和2004年初小麥、玉米等收購價格大幅上漲,種植面積擴大,化肥、農(nóng)藥等使用量增多所致,其中2007年化肥使用量(折純量)比2005年增加了7 862 t,增長幅度達到8.54%。2008~2012年該地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放總體為增長態(tài)勢,但速度有所放緩,原因是隨著該地區(qū)農(nóng)村生活水平提高,農(nóng)民意識到環(huán)境保護的重要性,同時該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也在提高,化肥、農(nóng)藥的使用效率有所提升。但是,由于該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對化肥等物資依賴程度較高,且利用率較低,該地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放總量仍有可能出現(xiàn)快速增長的趨勢。從人均碳排放量的變化趨勢(圖1)可以看出,該區(qū)域人均碳排放量從1997年的36.342 6 kg上升到2012年的41.826 0 kg,增長幅度為15.09%,人均碳排放量的變化趨勢與碳排放總量的變化情況基本一致,自1997~2000年增長速度較慢且比較穩(wěn)定,2001~2003年人均碳排放量出現(xiàn)一定波動,2004~2007年人均碳排放量快速增長,2008~2012年人均碳排放量總體仍呈上升趨勢,但增長速度開始放緩。
2.2.2 各途徑碳排量特征分析 從各排放途徑碳排放量計算結(jié)果(表1)可知,1997~2012年化肥使用產(chǎn)生的碳排放量所占比例平均為80.98%,排名第一,化肥的過量使用是該區(qū)域碳排放不斷增加的主要原因;農(nóng)藥使用產(chǎn)生的碳排放量所占比例平均為14.24%,是該區(qū)域農(nóng)業(yè)所占比例碳排放的第二大途徑;農(nóng)用塑料薄膜產(chǎn)生的碳排放量所占比例平均為2.39%,排名第三;農(nóng)業(yè)機械的碳排放量所占比例平均為2.37%,排名第四;農(nóng)田灌溉碳排放量所占比例最小,平均僅為0.02%。
從各個途徑的碳排放量變化趨勢(表1)上看,1997~2012年保定西部地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,化肥、農(nóng)業(yè)機械使用所產(chǎn)生的碳排放量均呈現(xiàn)穩(wěn)定、快速的增長趨勢;塑料薄膜使用產(chǎn)生的碳排放量呈現(xiàn)一定程度的波動,但總體呈現(xiàn)增長趨勢,原因是塑膜使用量的外界影響因素較多;農(nóng)藥使用和農(nóng)田灌溉所產(chǎn)生的碳排放量未出現(xiàn)明顯增長,但因每年病蟲害程度和降雨量不同,使用量不穩(wěn)定,碳排放量呈波動式變化。從1997~2012年,耕作機械碳排量的增長幅度為32.22%,平均增長速度最快,為1.88%;化肥的碳排量增長幅度為27.05%,平均增長速度排名第二,為1.61%;塑料薄膜碳排量增長幅度為24.75%,平均增長速度排名第三,為1.49%;農(nóng)藥產(chǎn)生的碳排放量每年在15 000 t左右波動;農(nóng)田灌溉碳排放量則在25 t左右波動。
2.3 區(qū)域內(nèi)各縣農(nóng)業(yè)碳排放現(xiàn)狀分析
從表2中可知,各縣2012年農(nóng)業(yè)碳排放總量排序結(jié)果前4名為易縣、唐縣、順平、望都。這些地區(qū)都是以種植業(yè)為主的農(nóng)業(yè)大縣,由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?;潭容^低,再加上種植戶自身條件的限制,“高投入、高消耗”的粗放型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式在這些地區(qū)普遍存在。其中,易縣由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)起步晚,生態(tài)保護、耕地保護等多方面存在不足,化肥、農(nóng)藥等物資利用效率相對較低,碳排放量較高。就各排放途徑碳排量比較而言,化肥使用產(chǎn)生的碳排放量排名前四的縣為唐縣、易縣、望都、順平;農(nóng)用機械使用產(chǎn)生的碳排放量排名前四的縣為曲陽、易縣、唐縣、望都;塑料薄膜使用產(chǎn)生的碳排放量排名前四的縣為順平、淶水、易縣、望都;農(nóng)田灌溉產(chǎn)生的碳排放量排名前四的縣為易縣、望都、曲陽、順平;農(nóng)藥使用產(chǎn)生的碳排放量排名前四的為易縣、曲陽、順平、唐縣;人均碳排放量較高的四縣為望都、順平、易縣、唐縣。
3 研究區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟發(fā)展的EKC驗證
3.1 變量選擇與數(shù)據(jù)來源
本研究采用環(huán)境庫茲涅茨曲線模型(EKC)對保定西部地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)業(yè)碳排放的內(nèi)在聯(lián)系進行驗證。通常EKC模型所用數(shù)據(jù)有時序、截面、平行3類,在實證過程中采用時序數(shù)據(jù)進行驗證。選取該區(qū)域農(nóng)村人均碳排放量作為被解釋變量,由于農(nóng)民碳排放偏好主要由農(nóng)民個體收入決定,且選取該區(qū)域農(nóng)村人均純收入指標(biāo)作為解釋變量比選取農(nóng)村總收入更能反映農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r,因此本研究選取農(nóng)村人均純收入作為解釋變量。1997~2012年該區(qū)域農(nóng)村人均碳排放量、農(nóng)村人均純收入指標(biāo)具體數(shù)據(jù)見表3,其中人均純收入來源于《保定經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》1998~2013年數(shù)據(jù),人均碳排放量系運用上文數(shù)據(jù)計算所得。
3.2 EKC模型的選取
本研究選取國際常用的簡約式二次環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)模型對保定西部地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平和農(nóng)業(yè)碳排放之間的關(guān)系進行驗證,模型具體形式如下:
Y=β0+β1X+β2X2+ε (3)
選取該區(qū)域農(nóng)村人均碳排放量Y作為農(nóng)業(yè)碳排放水平指標(biāo),并將其作為被解釋變量;選取該區(qū)域人均純收入X作為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平指標(biāo),將其作為解釋變量;β0,β1,β2分別為EKC模型的待定系數(shù),ε為模型的隨機干擾項。模型待定系數(shù)β0,β1,β2取值不同,農(nóng)業(yè)碳排放量指標(biāo)與農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平指標(biāo)間的關(guān)系也不同:
1)當(dāng)β20時,農(nóng)業(yè)碳排放量指標(biāo)Y和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平指標(biāo)X形成的二次曲線開口向下,表現(xiàn)為倒“U”型,即二者為環(huán)境庫茲涅茨(EKC)曲線關(guān)系。
2)當(dāng)β2>0且β1
3)當(dāng)β2=0,β1≠0時,農(nóng)業(yè)碳排放量指標(biāo)Y和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平指標(biāo)X表現(xiàn)為線性關(guān)系。
4)當(dāng)β2≠0時,根據(jù)二次曲線的性質(zhì),可知曲線拐點為■。
3.3 計量模型運算結(jié)果
運用Eviews5.0軟件,使用表3中的數(shù)據(jù)對環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)模型的待定系數(shù)進行估計,運算結(jié)果如表4所示。
通過表4中的估計結(jié)果,可知決定系數(shù)R2=0.894 516,自變量X對因變量Y具有較高的解釋意義,F(xiàn)值=64.600 87(Prob=0.000)方程整體回歸顯著,DW統(tǒng)計量為1.373 593,通過檢驗,擬合方程為:
Y=22.841 8+0.009 669X+(-1.23×10-6)X2 (4)
回歸方程的二次項的系數(shù)為-1.23×10-6,一次項系數(shù)0.009 669大于0,這表明農(nóng)村人均碳排放量和農(nóng)村人均純收入之間存在著倒“U”型的EKC曲線關(guān)系。根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì),可知該曲線方程的拐點為3 930.49,其含義為:當(dāng)保定西部農(nóng)村人均純收入達到3 930.49元時,農(nóng)村人均碳排放量將會隨著人均純收入的增加而逐漸降低。
從圖2可看出,保定西部地區(qū)2012年農(nóng)村人均純收入為4 068.62元,已超過3 930.49元。該地區(qū)整體農(nóng)業(yè)碳排放即將進入下降階段,其原因一方面是因為隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高,農(nóng)民對化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的利用效率越來越高,另一方面是由于農(nóng)民生活水平的提高,對生活環(huán)境質(zhì)量的要求也逐漸提高。但是,EKC曲線僅僅是對農(nóng)業(yè)碳排放和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平兩者以前經(jīng)驗數(shù)據(jù)的描述,很多不確定性因素的變動都可能會對該趨勢產(chǎn)生影響,如農(nóng)業(yè)政策、自然因素等,較長時期內(nèi)該地區(qū)仍面臨著農(nóng)村經(jīng)濟快速發(fā)展和生態(tài)治理的雙重壓力。此外,從區(qū)域內(nèi)部各縣2012年實際農(nóng)村人均收入情況來看,阜平(3 262元)、唐縣(3 698元)、淶源(3 079元)、曲陽(3 308元)、順平(3 283元)這5個縣的農(nóng)村人均純收入還低于拐點值3 930.49元,這些縣的人均碳排放量還將會升高。
4 燕山-太行山片區(qū)(保定區(qū)域)農(nóng)業(yè)減排策略
研究結(jié)果表明,1997~2012年保定西部地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放量為上漲趨勢,但近些年增長速度開始降低,且EKC模型驗證結(jié)果顯示農(nóng)村人均純收入與人均碳排放量兩者呈倒“U”型曲線關(guān)系,2012年該區(qū)域農(nóng)村人均純收入為4 068.62元,已超過EKC模型拐點數(shù)值3 930.49元,農(nóng)業(yè)碳排放量即將進入下降階段。然而,多種不確定性因素都會對該趨勢產(chǎn)生較強影響,很長時期內(nèi)該地區(qū)仍面臨著農(nóng)村經(jīng)濟快速發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護的雙重壓力,對此提出以下對策。
4.1 科學(xué)降低化肥、農(nóng)藥、塑膜使用量
從各碳排放途徑的排放量看,2012年該地區(qū)化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜的碳排量之和為115 568.83 t,所占比例高達97.46%,遠遠超過其他途徑產(chǎn)生的碳排放。其中化肥碳排放量最高,所占比例為82.35%;農(nóng)藥碳排放量位居第二,所占比例為12.89%,必須采取措施降低這些物資的使用強度。但是,降低這些農(nóng)用物資的使用量,并不是不使用這些物資,而是科學(xué)地減少不必要的浪費,合理、高效地利用這些物資。保定西部地區(qū)應(yīng)大力推廣測土配方施肥技術(shù)、化肥深施技術(shù),提高化肥使用效率,提倡農(nóng)民使用有機肥、生物肥、農(nóng)家肥等代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥,如秸稈還田、使用沼渣沼液代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥等方式;通過農(nóng)業(yè)技術(shù)講座、科普宣傳的方式讓農(nóng)民科學(xué)掌握農(nóng)藥使用劑量,提高農(nóng)藥的使用效率,引導(dǎo)農(nóng)民使用生物農(nóng)藥或其他低毒農(nóng)藥,并向農(nóng)民推廣生態(tài)防治法,如:利用害蟲天敵、殺蟲性植物、微生物等方式進行農(nóng)作物除蟲,減少農(nóng)藥用量;推廣新型揭膜技術(shù),降低塑膜的殘留率,采取措施鼓勵農(nóng)民使用生物降解、光降解等新型農(nóng)膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)農(nóng)膜,不僅節(jié)約農(nóng)民揭膜成本,還能降低環(huán)境污染,減少碳排放。同時,對于化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜用量較高的縣域,如易縣、順平、唐縣等地,應(yīng)加強管理,并結(jié)合具體情況采取恰當(dāng)方式,減少碳排放。
4.2 采用先進農(nóng)業(yè)技術(shù),降低機械碳排放
保定西部地區(qū)農(nóng)業(yè)機械的碳排放量從1997年的2 250.13 t增長到2012年的2 975.48 t,增長幅度為32.22%,年平均增長速度達到1.88%,是所有碳排放途徑中增長速度最快的。為減少該地區(qū)農(nóng)用機械的碳排放,應(yīng)在耕作、播種、灌溉等生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用先進的技術(shù),如:保護性耕作技術(shù)、精量化播種技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)等,降低能耗,減少碳排放。其中,應(yīng)用保護性耕作方式比普通的農(nóng)業(yè)耕作方式節(jié)省15%~20%的機械動力,還可減少20%~35%的石化燃料使用量[12]。其次,淘汰落后的高污染、高能耗農(nóng)業(yè)機械設(shè)備,鼓勵農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)與科研院所合作,根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件,研發(fā)適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備。
4.3 發(fā)展新型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟,降低農(nóng)業(yè)碳排放
通過實證分析,表明保定西部農(nóng)業(yè)碳排放和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平之間存在著明顯的倒“U”型EKC曲線關(guān)系。說明經(jīng)濟發(fā)展會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的碳排放產(chǎn)生顯著影響,管理部門應(yīng)當(dāng)依托當(dāng)?shù)貎?yōu)勢資源,提高農(nóng)民的收入,增強其減排熱情。充分利用該地區(qū)緊鄰京津冀地區(qū)發(fā)達城市的區(qū)位優(yōu)勢,依托京津冀市場對高端有機農(nóng)產(chǎn)品的巨大需求,大力發(fā)展有機農(nóng)業(yè)。同時,還應(yīng)注意制定相關(guān)的農(nóng)業(yè)減排法規(guī),防止農(nóng)戶在生產(chǎn)中為了追求短期利益而對環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。
參考文獻
[1] 陳 勇,李首成,稅 偉,等.基于EKC模型的西南地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳足跡研究[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟,2013(2):120-128.
[2] 張錦文.寧夏環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟增長的環(huán)境庫茲涅茨關(guān)系驗證及成因分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007,21(10):39-42.
[3] 張 暉,胡 浩.農(nóng)業(yè)面源污染的環(huán)境庫茲涅茨曲線驗證[J].中國農(nóng)村經(jīng)濟,2009(4):48-53.
[4] 牟新利,祁俊生,黃 宇,等.重慶農(nóng)業(yè)面源污染的環(huán)境庫茲涅茨曲線評價[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(1):228-230.
[5] 王義加.基于EKC假設(shè)的浙江省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長與環(huán)境污染關(guān)系分析[J].中國農(nóng)村水電水利,2011(6):36-43.
[6] 林伯強,蔣竺均.中國二氧化碳的環(huán)境庫茲涅茨曲線預(yù)測及影響因素分析[J].管理世界,2009(4):27-36.
[7] 李國志,李宗植.二氧化碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系的EKC檢驗――對我國中、東、西部地區(qū)的一項比較[J].產(chǎn)經(jīng)評論,2011(6):139-151.
[8] 許廣月,宋德勇.中國碳排放環(huán)境庫茲涅茨曲線的實證研究[J].中國工業(yè)經(jīng)濟,2010(5):37-47.
[9] 趙培華.基于灰色關(guān)聯(lián)分析的河南省低碳農(nóng)業(yè)影響因素研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,42(8):167-170.
我國處于工業(yè)化的階段,想要減少碳的排放行之有效的方法就是提高其能源的利用效率,并且我國提高能源效率的空間較大。我國主要是建筑物以及交通運輸和工業(yè)這三者碳的排放量較大,尤其是工業(yè)所排放的碳量。我國屬于發(fā)展中的國家,擁有較為先進技術(shù)的同時也擁有落后的技術(shù)。在建筑方面需要效仿歐洲國家,建筑零排放的建筑物,從而減少碳的排放量。同時不斷提升工業(yè)的能源,將落后的產(chǎn)能迅速的淘汰,同時,將排放量降到最低。在交通方面可以通過修建高速鐵路,盡量減少飛機的班次,可以在提供便捷服務(wù)的同時減少碳的排放量。
1.2調(diào)整我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)
發(fā)展低碳經(jīng)濟的有效途徑就是調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),并發(fā)展低碳的產(chǎn)業(yè),將其高碳像低碳轉(zhuǎn)變,使其成為升級我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的主要方向。應(yīng)該將重點放在知識密集以及技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè),例如信息以及現(xiàn)代服務(wù)的產(chǎn)業(yè),尤其是現(xiàn)代服務(wù)業(yè),我們必須要減少制造環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的能耗和物耗以及污染。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu),提高高碳產(chǎn)業(yè)市場準入的標(biāo)準,并積極的發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè),這對于我國未來經(jīng)濟的發(fā)展具有十分重要的意義。
1.3大力推廣低碳技術(shù)
發(fā)展低碳經(jīng)濟需要將低碳技術(shù)作為其發(fā)展的支撐,從而才能真正意義上實現(xiàn)低碳經(jīng)濟。目前,我國還需要進行不斷的自主創(chuàng)新并且積極的研究開發(fā)以及推廣并應(yīng)用捕獲以及封存碳的技術(shù),以及能源的再生利用技術(shù),恢復(fù)生態(tài)以及替代資源化技術(shù)等,使其先進技術(shù)中節(jié)能的優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來,并且促進清潔的生產(chǎn)與循環(huán)利用,進一步使能源的附加值以及使用效率提高,在保障其能源供應(yīng)處于安全的同時對溫室氣體的排放進行控制。特別是,對于太陽能以及風(fēng)能和生物能源等已經(jīng)成熟了的低碳技術(shù)要大力的推行,并倡導(dǎo)將其應(yīng)用到節(jié)能型建筑物以及環(huán)保型的農(nóng)業(yè)這些領(lǐng)域中去。
1.4建立完善的碳交易市場
溫室氣體排放權(quán)的交易體系可以簡稱為碳交易,碳交易運行的機制有兩種,分別是配額以及項目的交易。也就是通過項目合作的這種形式,買方需要向賣方提供資金或者是技術(shù)方面的支持,從而使溫室氣體的減排額度減少。碳交易市場的建立屬于系統(tǒng)工程,我國應(yīng)該盡快建立一套發(fā)展全國統(tǒng)一的與其碳市場相關(guān)的法律規(guī)范體系,使其目前的排放交易所發(fā)揮其應(yīng)有的作用,提高省市對于碳交易的管理以及認知的能力,并且還需要積極的構(gòu)建以及供給碳交易信息的平臺。
1.5加強國際間交流與合作
想要發(fā)展低碳經(jīng)濟必須要加強國家和國家的合作。在發(fā)展低碳經(jīng)濟以及自然生態(tài)保護大氣環(huán)境等較多領(lǐng)域開展國際性的環(huán)保合作項目。同時建立新的環(huán)境保護合作機制,為大力推進國際組織以及政府機構(gòu)參與到環(huán)境保護等方面的合作提供法律依據(jù)。積極建設(shè)環(huán)保產(chǎn)業(yè),并且在產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃上面將新型的能源以及環(huán)保材料與設(shè)備技術(shù)的研發(fā)作為發(fā)展的重點,吸引各個國家環(huán)保企業(yè)的注入,從而為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供資金以及技術(shù)和人才方面的支持。
2保護大氣環(huán)境的措施
大氣環(huán)境的破環(huán),是導(dǎo)致全球變暖以及酸雨形成的主要原因,因此,在發(fā)展低碳經(jīng)濟的同時要注意大氣環(huán)境方面的保護。
2.1首先在工業(yè)布局方面要合理
大氣狀況對于人們特別重要,因此應(yīng)該均勻的分布工業(yè)生產(chǎn),不能將工業(yè)生產(chǎn)集中到局部或者是少數(shù)的大城市中。這樣,單位面積所排放的污染物較少,有利于自然的凈化。特別是,在選擇廠址方面也應(yīng)該選擇符合其性質(zhì)的地方,例如,應(yīng)該將產(chǎn)生有害氣體的廠址選在居民區(qū)下風(fēng)向。
2.2改進燃料結(jié)構(gòu)及方式
能源結(jié)構(gòu)不合理,使其能源利用率較差,從而導(dǎo)致我國大氣污染更加嚴重。因此,必須要改善我國能源的結(jié)構(gòu),并且加大石油以及天然氣的比重,不斷發(fā)展新的能源,并且還可以采取一些具體的措施,例如區(qū)域供熱,使煤氣化得以實現(xiàn)。
2.3提升人們環(huán)境保護的意識
采取植樹造林的方法,綠化我們生活的環(huán)境,由于綠色的植物可以將大氣中氧氣更新,從而使空氣的成分得到調(diào)節(jié),達到凈化大氣的目的。因此,大面積的進行植樹造林可以對溫室效應(yīng)進行調(diào)節(jié),增加生物鏈中的含碳量,使其大量的碳無法進行轉(zhuǎn)換,進而不能進入大氣中去。(好像是不太通)同時還需要根據(jù)氣候變化培育出適合該氣候的新農(nóng)作物,從而減少溫室氣體對環(huán)境造成的影響。
中圖分類號:X22 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-3973(2011)004-118-02
近年來,由于溫室氣體的大量排放,全球平均溫度呈逐年升高的趨勢,嚴重影響到了人類的生存發(fā)展。為了應(yīng)對全球氣候變化的重大挑戰(zhàn),上世紀末,聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會先后通過《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》,2009年更是召開了有史以來規(guī)模最大的哥本哈根世界氣候大會。可見,碳排放量的控制已經(jīng)成為世界各國的共識,并作為經(jīng)濟建設(shè)中的重要指標(biāo)加以監(jiān)測、研究。
由于低碳發(fā)展模式不僅符合時代要求,而且勢必會對人類社會產(chǎn)生深遠影響,國內(nèi)外眾多學(xué)者、機構(gòu)紛紛開展碳足跡和碳結(jié)構(gòu)方面的研究,在宏觀和微觀方面取得了很多有意義的成果。宏觀方面,碳足跡研究主要集中在國家經(jīng)濟建設(shè)中的碳排放政策與措施等大的尺度上,但不夠細化;微觀方面,則主要關(guān)注于個人和家庭的碳足跡研究,但還沒有對高校碳足跡和碳結(jié)構(gòu)進行研究的。然而,國內(nèi)高校人數(shù)多,規(guī)模大,并有數(shù)目龐大的實驗室和辦公機構(gòu),是碳排放的“大戶”。因此,高校碳足跡和碳結(jié)構(gòu)研究具有重要的現(xiàn)實意義。
本文首先總結(jié)了碳足跡計算的相關(guān)方法,為高校碳足跡研究提供了有效的途徑。其次,針對高等院校的特點,分析并對比了各高校的碳足跡與碳結(jié)構(gòu)。最后,初步提出了高校碳足跡研究的方案和意義,從而為提倡大學(xué)生低碳生活方式和綠色校園建設(shè)提供了有益的建議和幫助。
1 碳足跡計算的相關(guān)方法和常用實例
目前國內(nèi)外用得較多的碳足跡計算方法有兩種。第一種,利用生命周期評估(LCA)法(這種方法更準確也更具體):第二種是通過所使用的能源礦物燃料排放量計算(這種方法較一股)。用汽車的碳足跡作為一個例子:第一種方法會估計幾乎所有的碳排放量,涉及汽車的制造(包括制造汽車所有的金屬、塑料、玻璃和其它材料),使用和最后處理等各個環(huán)節(jié)。第二種方法則只計算制造、使用和處理汽車時所用化石燃料的碳排放量。
其實,碳足跡的計算是個相當(dāng)復(fù)雜的過程,根據(jù)情況的不同會有所區(qū)別。理論上講,碳足跡的計算應(yīng)包括一切用于電力、建設(shè)我們的家園、運輸(包括旅行時乘坐汽車、飛機、鐵路和其它公共交通工具)的能源,以及我們所使用的所有消耗品。
高校碳足跡的計算最終可以歸結(jié)于個人碳足跡的計算。為了研究的方便,忽視個體的特殊性,借助已有的碳足跡計算常用實例,對研究個體(每個大學(xué)生)采用抽樣調(diào)查的方式計算其碳足跡,求出平均值,最后估算出高??偟奶甲阚E。
通過相關(guān)資料的搜集,本文整理出了個人碳足跡計算中的一些常用實例,主要包括以下幾個方面:
由于高校人員組成的特殊性,其個人碳足跡的計算也有別于其他情況。因此可根據(jù)具體情況,采用上述部分常用實例估算出高校中個人的碳足跡。
2 高校里的碳結(jié)構(gòu)分析
大學(xué)作為一個特殊的社會環(huán)境,它的碳排放結(jié)構(gòu)相對于其他的社會環(huán)境有它獨特的特點,但是其大體結(jié)構(gòu)還是相同的。一方面是碳的排放,另一方面則是碳的吸收。
2.1碳的排放
大學(xué)里的碳排放最多的就是通過用電和用水,在這里我們考慮主要的因素而忽略一些比較次要的因素。家庭的“碳排放”主要由四部分構(gòu)成:用電量、用水量、用氣量、耗油量。大學(xué)校園里面教師開車比較多,我們將這部分的碳排放歸于家庭的排放,大學(xué)校園的主體還是學(xué)生,學(xué)生主要以自行車和乘校車為主。
2.1.1用電方面
用電量主要、由教學(xué)樓用電,辦公用電和寢室生活用電幾部分組成。教學(xué)樓用電,一個教室會有很多學(xué)生共同使用,將總的碳排放平均到每個學(xué)生還是很少的,這點是學(xué)校用電的特點。辦公用電,每個辦公室的使用人員比教室的使用人員少得多,這樣平均下來的碳排放相對較高。寢室生活用電的碳排放平均下來屬于這三者的中等水平。
2.1.2用水方面
用水主要來源于寢室生活用水,在學(xué)生中提倡節(jié)約用水,可以減少碳排放量。
2.1.3用氣方面
由于學(xué)生宿舍普遍沒有安裝熱水器等用氣設(shè)備,因此這部分碳排放主要來源于教師宿舍和校內(nèi)食堂、旅社等用氣量大戶。
2.1.4耗油量方面
如今,隨著經(jīng)濟水平的提高,高校里的私家車數(shù)量日益增多,成為碳排放的又一大來源。雖然有些家庭殷實的學(xué)生也擁有私家車,但數(shù)量極少,故忽略不計。另外,伴隨著高校的擴招和發(fā)展,校車數(shù)量不斷增加,其耗油量成為高校碳排放的重要組成部分。
2.1.5用紙方面
紙張的使用在碳排放量中占有很大的比重。由于高等院校的特殊性,其用紙量特別巨大。主要包括學(xué)生、教師所用的教材、打印資料、生活用紙等方面。
2.2碳的吸收
高校里的碳結(jié)構(gòu)主要涉及碳排放,碳吸收方面很少,主要是通過綠色植物的光合作用來吸收二氧化碳。眾所周知,綠色植物的光合作用和呼吸作用相互影響可以凈化空氣,使大氣中的O2和CO2含量保持相對穩(wěn)定。一個大學(xué)校園的樹木每天光合作用吸收的CO2除了抵消掉自身的呼吸作用產(chǎn)生的CO2,還可以吸收我們所產(chǎn)生的CO2。
另外,水可以溶解二氧化碳,雖然溶解度較低,但像湖泊、海洋等大型水域則能有效地吸收二氧化碳。比如武漢大學(xué)緊鄰東湖,東湖水對校園的碳吸收有一定的貢獻。
3 高校里的碳結(jié)構(gòu)比較
高校中的碳結(jié)構(gòu)分析應(yīng)包括碳排放和碳吸收兩方面,而各種高校按類別應(yīng)該分為偏文類大學(xué),理工類大學(xué)和綜合性大學(xué),因此高校中的碳結(jié)構(gòu)比較應(yīng)按如下方面進行。
3.1碳排放方面
碳排放主要包含用電引起的碳排放,教師學(xué)生以及游客甚至是教職工所養(yǎng)寵物等的呼吸排放,工程建設(shè)方面的碳排放,能源結(jié)構(gòu)不同所引發(fā)的碳排放不同等。
對于文科類學(xué)校(以武漢地區(qū)的中南財經(jīng)政法大學(xué)為例)由于沒有專業(yè)需求故碳排放僅僅是一些日常生活的排放,并且一些偏文的財經(jīng)類大學(xué)人數(shù)相對較少,故而生活用電,師生呼吸排放,能源利用等相對其他類型的大學(xué)來說較少,
對于理工類大學(xué)(如華中科技大學(xué))除生活用電外,還需大量實驗用電,并且實驗用電會占較大一部分,同時由于理工類大學(xué)人數(shù)比較多,故生活用電實驗用電以及能源結(jié)構(gòu)不同所造成的碳排放會比財經(jīng)類大學(xué)多出很大一部分,
對于綜合類大學(xué)(如武漢大學(xué))其碳排放會更加復(fù)雜,其既有正常的生活用電也包含理工學(xué)生的實驗用電,而且一般綜合性大學(xué)都是各地著名的景點,因此每年特定的時期(武大的櫻花節(jié))會有較多的游客前來參觀游覽,故游客也會引起很多的碳排放,而且武大大多是老建筑因而會有許多建筑需要維修翻新,一些建筑材料會含有碳,故而會對碳排放產(chǎn)生一定的影響,綜合看來,綜合類院校的碳結(jié)構(gòu)會比其他學(xué)校復(fù)雜。
3.2碳吸收方面
碳吸收主要是植物的光合作用引起的,因而各高校的碳吸收就看各高校植物的多少,一般來講綜合類的大學(xué)其植物會遠遠多于財經(jīng)類大學(xué)理工類大學(xué),因而綜合類大學(xué)的碳吸收作用會多于其他類型學(xué)校碳吸收。
因此,高校里的碳結(jié)構(gòu)比較應(yīng)該從細而論,從各方面分析,這樣才會有更加全面的結(jié)果。
4 結(jié)論
通過對高校碳結(jié)構(gòu)的分析和比較,減少高校碳足跡的主要途徑有以下兩個方面:減少碳排放量和增加碳吸收量。
一、前言
西部大開發(fā)實施以來,西北五省經(jīng)濟進入快速增長階段,但是給環(huán)境帶來了負面效應(yīng),如CO2排放逐年增加。在全球變暖引起整個世界關(guān)注前提下,如何控制和消減這種趨勢,顯得尤為必要和迫切。
近年來,國內(nèi)外學(xué)者對中國CO2排放的影響因素進行了很多研究,其中國外代表性研究成果有Wang(2005)等指出能源強度是減少CO2排放的最重要因素 [1]。Zhang(2000)等指出政府通過政策和技術(shù)手段大大降低了能源強度[2]。國內(nèi)代表性研究成果有:徐國泉(2006)等指出經(jīng)濟發(fā)展拉動了中國人均碳排放量增長,能源效率和能源結(jié)構(gòu)具有抑制作用,但是難以抵消經(jīng)濟發(fā)展的拉動作用,導(dǎo)致中國碳排放量增長[3]。宋德勇(2009)等指出我國4個階段不同經(jīng)濟增長方式的差異是碳排放波動的重要原因,切實轉(zhuǎn)變增長方式是減少碳排放的根本途徑[4]。
目前還沒有對中國西北五省碳排放因素進行定量分解并相互比較的研究。本文基于指數(shù)分解法中的對數(shù)平均方法,以西北五省2000 —2010年的數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ),分析西北五省碳排放量的影響因素,以期探求出減少西北五省碳排放有針對性的對策建議。
二、研究方法
(一)西北五省碳排放量的測算和基于LMDI模型的碳排放公式分解
本文利用各種化石能源的消費量,粗略地估算化石能源(煤炭、石油、天然氣)使用所產(chǎn)生的碳排放量。
借助B.W.Ang(2005)的LMDI方法,將西北五省碳排放分解為能源結(jié)構(gòu)、能源強度、碳排放系數(shù)、人均產(chǎn)出、人口數(shù)量五個因素。
(二)數(shù)據(jù)來源
本文中的數(shù)據(jù)都來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》(2000—2011年)和《中國統(tǒng)計年鑒》(2000—2011年)。
三、實證分析
(一)西北五省的碳排放量概況
2000—2010年10年間,西北五省的碳排放量總共增加了15025.64萬噸,增長率為206.62%。其中,碳排放量增速最快的是寧夏,其次為陜西,第三位是新疆,第四位是青海,最后一位是甘肅。
(二)各分解因素對西北五省碳排放量影響
2000—2010年,能源結(jié)構(gòu)因素促使西北五省碳排放量增加。具體來說,能源結(jié)構(gòu)因素導(dǎo)致陜西、甘肅、新疆這三個地區(qū)碳排放量上升,其貢獻值分別為464.34、61.40、4.85;但卻導(dǎo)致青海、寧夏碳排放量下降,其貢獻值分別為-50.49、-185.59。
能源強度因素是西北五省各地區(qū)碳排放下降的主導(dǎo)因素。能源強度因素對陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆碳排放的貢獻值分別-2729.25、-5551.57、-1510.17、-12684.89、-4267.18,其中第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的調(diào)整與變化是導(dǎo)致西北五省碳排放量下降的關(guān)鍵因素。由于西北五省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不完善,仍然以工業(yè)為主,服務(wù)業(yè)欠發(fā)達,因此西北五省的能源強度與全國水平相比要高。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也就成為西北五省節(jié)能減排的核心政策。
經(jīng)濟發(fā)展因素導(dǎo)致西北五省碳排放量增加,其對陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆碳排放的貢獻值分別為11539.70、6880.87、2030.08、6516.44、7670.99。因此,如何發(fā)展經(jīng)濟又對環(huán)境產(chǎn)生較小影響成為西北五省面臨的重要課題。
人口數(shù)量變化因素也導(dǎo)致西北五省碳排量增加,但相對經(jīng)濟發(fā)展因素來說對西北五省產(chǎn)生的影響較小,其對陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆碳排放的貢獻值分別為324.77、38.48、123.70、423.37、695.01。
四、結(jié)論和政策建議
(一)結(jié)論
2000年至2010年西北五省各地區(qū)的碳排放量總體上呈現(xiàn)上升的趨勢,而且自2002年實施西部大開發(fā)計劃以來,碳排放量增速變快。僅在2010年,碳排放量從大到小的順序依次是陜西、新疆、甘肅、寧夏、青海。
按照各因素對碳排放量貢獻程度的不同,這里將陜西、甘肅、新疆歸為一類,將青海和寧夏歸為一類。
對于陜西、甘肅、新疆,各因素的貢獻值中正指標(biāo)有能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展、人口數(shù)量變化因素,負指標(biāo)只有能源強度因素,其中經(jīng)濟發(fā)展因素是主要因素。
對于青海和寧夏,各因素的貢獻值中正指標(biāo)有經(jīng)濟發(fā)展、人口數(shù)量變化因素,負指標(biāo)有能源結(jié)構(gòu)、能源強度因素。
(二)政策建議
1、針對陜西、甘肅、新疆的政策建議
由于經(jīng)濟發(fā)展因素是造成陜西、甘肅、新疆碳排放增加的主要因素,所以這三個地區(qū)應(yīng)該制定發(fā)展低碳經(jīng)濟政策。政府需要研究出臺促進低碳經(jīng)濟發(fā)展的財政稅收、金融信貸等相關(guān)政策和措施,改善有利于低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀環(huán)境,通過政策引導(dǎo),鼓勵各地區(qū)加大低碳產(chǎn)業(yè)的投入,逐步推進低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2、針對青海、寧夏的政策建議
能源結(jié)構(gòu)因素是青海、寧夏區(qū)別于其他三省碳排放因素分解的主要因素,這主要是由于這些地區(qū)的能源消費結(jié)構(gòu)較為單一,主要依靠煤、原油、天然氣等為主。這些一次能源是不可再生能源,過渡依賴一次能源消費必然會造成一次能源的浪費。在沒有高效的開采技術(shù)條件下,應(yīng)該加大對一次能源的保護。借鑒西方發(fā)達國家如何開發(fā)利用清潔能源的方法,通過清潔能源的開發(fā),提升新能源在能源消費中的比重。
3、針對西北五省各地區(qū)總體的特點,提出以下幾點減少碳排放量的建議
(1)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)
在分解碳排放量的四個因素中,能源強度因素是導(dǎo)致西北五省各地區(qū)碳排量減少的因素。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理,是導(dǎo)致西北五省碳排量基數(shù)大、增速高的根源。應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐,培育和發(fā)展一批科技含量高、綜合效益好、極有可能成為西北五省新經(jīng)濟增長點的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),例如旅游業(yè)。旅游業(yè)發(fā)展可以帶動一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,例如物流配送服務(wù)業(yè)等西北五省具有潛在優(yōu)勢的第三產(chǎn)業(yè)中的新興行業(yè),加強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。
(2)加強能源的合理開發(fā),重點開發(fā)太陽能、風(fēng)能
結(jié)合西北五省自身的環(huán)境特點,如日照充足、高原風(fēng)力資源充沛,通過招商引資在日照充足的沙漠地區(qū)建立太陽能工業(yè)區(qū),利用環(huán)境優(yōu)勢來發(fā)展工業(yè)。西北五省不僅太陽能能源豐富,風(fēng)力資源也十分豐富。應(yīng)充分利用自身風(fēng)力資源儲量豐富的優(yōu)勢,加大對風(fēng)力資源的開發(fā)與投入,優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)。
參考文獻:
[1]Wang C,Chen J N,Zou J. Decomposition of energy related CO2 emission in China:1957—2000 [J]. Energy,2005,30:73—83
[2]Zhang Z X. Decoupling China's carbon emissions increase from economic growth:An economic analysis and policy implications [J]. World Development,2000,28(4): 739—752