家庭能耗与碳足迹研究进展

家庭消费是产生CO₂排放的重要来源之一。随着社会的发展,居民生活水平的提高,由家庭产生的能耗及温室气体排放比例日益增加,家庭的节能减排潜力也随之升高。开展家庭能耗和碳足迹研究,不仅可以为众多家庭提供可持续的生活和消费指导,帮助居民寻求科学有效的节能减排途径,而且对于促进低碳城市建设、缓解全球变暖和能源危机具有重要意义。该文从家庭碳足迹的概念、来源以及计算方法入手;总结了家庭能耗及碳足迹研究6个方面的主要内容:家庭能耗和碳足迹特征以及影响因素,家庭能耗及碳足迹动态变化状况,国家间或地区间家庭能耗及碳足迹对比,家庭碳足迹计算模型,家庭碳排放管理。最后展望了该领域未来的研究重点和发展方向。     

基于碳足迹研究的中国地区工业低碳转型——以山东省为例

行业的低碳发展是工业低碳转型的目标,以工业部门为对象,应用脱钩效应和面板模型分析行业能源消费的碳足迹,对深入研究地区工业低碳转型具有重要现实意义。以山东省为例,分析工业能源消费碳足迹的1997年至2012年样本数据,将工业部门分为高耗能行业、其他行业、战略性新兴行业,展开研究,结果表明:(1)自20世纪90年末代开始节能降耗,山东省工业呈现强负"脱钩"、强"脱钩"、扩张负"脱钩"和弱"脱钩"交替发生,表明对工业节能降耗调控波动大,不利于工业部门均衡有序发展;(2)高耗能行业是能耗大户,高耗能行业与工业在绝大部分年份的脱钩状态相同,表明高耗能行业主导工业总体脱钩状态,是节能减排的主要对象;随着节能降耗的深入,相关政策趋紧,碳足迹边际成本不断升高,应关注锁定效应大的火电行业和碳足迹边际成本高的化学工业;(3)其他行业包含行业多,但总体能耗水平不高,随着节能减排的开展和行业持续发展,能耗将增加,必将承担更多的节能减排,需要关注锁定效应强的金属制品业发展,推动碳生产力系数高的食品饮料业发展;(4)战略性新兴行业碳锁定效应最弱、碳足迹边际成本最低和碳生产力系数最高,是国家大力倡导发展的行业;由于基数低,对工业碳排放态势影响极其有限,应大力推动碳锁定效应弱的新一代信息技术产业、碳足迹边际成本低的新材料行业、碳生产力系数高的节能环保业和新材料行业。     

生态设计家具的碳足迹核算与减排效果分析——以木质家具为例

我国的木质家具不仅产量大,而且碳排放强度也相对较高,利用生态设计理念可以降低木质家具的碳足迹。为了定量化生态设计所带来的减排效果,按照减少资源消耗和环境污染、节省住宅空间等木质家具生态设计原则,通过在一款多功能家具的框架内安装不同面板,形成了4种不同材质和结构的设计方案,利用生命周期分析方法核算了4种方案的碳足迹,并进一步量化了改进方案的减排效果。结果表明:4种家具设计的碳足迹从小到大为三聚氰胺板家具、木皮板家具、拼板家具、嵌条板家具,其中,实木类家具原材料碳排放较低,人造板类家具加工过程电力碳排放较低(主要来源于喷涂工段,占电力排放的83%—92%);通过各种减排方案的减排效果分析,发现采用"可拆卸无胶连接方式"改进方案减排效果显为明显;同时发现,合理的"低碳设计"(采用以实木板为基板,以三聚氰胺纸为贴面制作面板),可以避免中纤板喷涂过程的碳排放,从而减少产品整体碳足迹。     

基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹

碳足迹是指由企业、组织或个人引起的碳排放的集合。参照PAS2050规范并结合生命周期评价方法对上海市水稻生产进行了碳足迹评估。结果表明:(1)目前上海市水稻生产的碳排放为11.8114 t CO2e/hm2,折合每吨水稻生产周期的碳足迹为1.2321 t CO2e;(2)稻田温室气体排放是水稻生产最主要的碳排放源,每吨水稻生产的总排放量为0.9507 t CO2e,占水稻生产全部碳排放的77.1%,其中甲烷(CH4)又是最主要的温室气体,对稻田温室气体碳排放的贡献率高达96.6%;(3)化学肥料的施用是第二大碳排放源,每吨水稻生产的总排放量为0.2044 t CO2e,占水稻生产总碳排放的16.5%,其中N最高,排放量为0.1159 t CO2e。因此,上海低碳水稻生产的关键在降低稻田甲烷的排放,另外可通过提高氮肥利用效率,减少氮肥施用等方法减少种植过程中碳排放。     

农田生态系统碳足迹时空变化——以河南省为例

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,起着碳源和碳汇的双重作用,对维持整个生态系统碳平衡具有重要意义.本文基于ArcGIS 10.1、SPSS 20.0、Sigmaplot 12.5等分析平台,以农田生态系统为研究对象,构建农田生态系统碳足迹模型,分析2005—2014年河南省农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹及三者之间的关系.结果表明: 2005—2014年,研究区碳排放年平均增长率为2.7%,其中因化肥施用引起的碳排放量占总碳排放量的比例最高,占66.2%,且化肥的使用强度为890.38 kg·hm^-2,远高于发达国家公认的安全警戒线225 kg·hm^-2.河南省农田生态系统的碳总储量整体呈逐年上升趋势,其中,小麦的碳吸收比例最高,占总吸收量的60%,水稻的碳吸收增速最快,为7.9%.河南省农田生态系统存在碳生态盈余,且农田生态系统碳足迹总体呈现不断增加趋势,农田生态系统碳足迹占同期生产性土地面积(耕地)的平均比例为5.7%.研究区碳排放、碳吸收、碳足迹的空间变化较为一致,均呈现东南多、西北少的空间分布规律,且地区差异及变化幅度差异较大是三者的最主要外部特征.     

基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估

为了系统评估人类活动对环境的影响,基于足迹家族构建了资源环境压力评价体系,对青海省的生态足迹、碳足迹、水足迹及资源环境压力作了测评.结果表明: 1990—2013年,青海省人均生态足迹由1.32 hm²增为3.32 hm²,人均生物承载力由2.33 hm²降至2.07 hm²,2006年后出现生态赤字且不断增高,但1990年以来始终存在生物质盈余;人均碳足迹由5.82 t增至15.85 t,目前已超过应对气候变化目标的7.93倍;人均水足迹从967.67 m³降低到732.05 m³.1990年以来生态压力一直较低(Ⅰ_b),温室气体(GHG)排放压力由较低(Ⅰ_b)升高到中上(Ⅱ_b),水资源压力很低(Ⅰ_a),资源环境压力由很低(Ⅰ_a)升高为较低(Ⅰ_b).生态压力和水资源压力对资源环境压力的贡献率逐渐降低,GHG排放压力的影响明显增大.资源环境压力的空间差异较大,2013年西宁市很高(Ⅲ_b)、海东市中上(Ⅱ_b)、海西州中下(Ⅱ_a),其他各市州很低(Ⅰ_a),主要压力源也具有明显的空间异质性.今后发展中,各市州应采取差异化减压策略.     

城市能源利用碳足迹分析——以厦门市为例

城市能源利用碳足迹分析综合考虑直接与间接碳排放,对于深度分析碳排放的本质过程、制定科学全面的碳减排计划具有重要意义。以厦门市为研究案例,应用碳足迹的混合分析方法,对厦门市2009年能源利用碳足迹进行了分析,除了包括传统研究中的城市能源终端利用产生的直接碳排放,还计算了跨界交通和城市主要消耗物质的内含能引起的间接碳排放。研究结果表明:(1)城市边界内的工业、交通、商业等部门的能源消耗产生的直接碳排放(即层次1和层次2)只占到总碳足迹的64%,而一直被忽略的跨界交通和城市主要消耗物质的内含能引起的间接碳排放(层次3)占到36%;(2)在直接碳排放中,工业部门的碳排放贡献率最大,占到直接碳排放的55%,其中化工行业带来的碳排放占到工业部门的25%;(3)在间接碳排放中,跨界交通引起的碳排放占间接碳排放的27%,其中长途道路运输贡献率最大,占跨界交通碳排放的38%;主要材料内含能碳排放占间接碳排的73%,其中燃料的内含能碳排放占总内含能的份额最大,达51%。;(4)从人均碳足迹角度比较,厦门市人均碳足迹和丹佛市的人均直接碳排(层次1+层次2)分别为5.74 t CO2e/人、18.9 t CO2e/人,包含3个层次的人均碳足迹分别为9.01 tCO2e/人、25.3 t CO2e/人,其中跨界交通引起的碳排放均占总碳足迹的10%左右,主要材料的内含能引起的碳排放分别占到总碳足迹的26%、15%;通过国内外典型城市不同层次碳足迹比较可见厦门还是相对低碳的,但有个显著的特点是主要消耗物质的内含碳排放比例较高,这在一定程度上说明了发展中国家城市消耗更多的基础材料,进一步证明了传统核算中忽略的第3层次碳排放核算与管理的重要性。     

基于收入和消费差异的中国城镇居民碳足迹研究

随着我国城镇化的加快和人民生活水平的提高, 居民消费碳足迹越来越受到重视。综述国内外城镇居民消费碳足迹的基础上; 并以投入产出法为基础, 深入研究中国1997 年和2010 年中国城镇居民消费碳足迹的特征。结果表明: 2010 年城镇居民直接碳足迹是1997 年城镇居民的2 倍。城镇居民能源利用向着更清洁的低碳消费转变, 另一方面也会引发产业部门更大的碳排放量。与1997 年相比, 2010 年城镇居民消费随着收入水平提高, 生存型消费碳排放比例逐步下降, 发展型和享受型消费碳排放比例则逐渐升高。中等收入水平居民是未来城镇居民碳排放产生的主体, 应该根据他们的消费特征制定政策实施重点监管。     

中国区域间贸易碳转移特征及其对碳中和的影响

优化贸易模式对实现"碳达峰,碳中和"这一中长期计划至关重要。基于多区域投入产出模型和碳生态承载力模型,分析了我国2017年30个省份(本研究不含中国港澳台和西藏的统计数据)碳足迹和碳生态承载力剩余量的空间分布特征。研究表明:(1)经济或人口总量较大的省份(如广东、江苏、河南等)碳足迹较大,而万元GDP碳足迹较大的省份主要分布在西部和东北地区,虚拟碳主要是向经济发达的省份转移。(2)总体上,中国的区域间贸易不具备碳中和特征,但就地区而言,区域间贸易使得山西、内蒙古、辽宁、宁夏、新疆地区碳足迹有所降低,但碳中和程度较低(<20%);就行业而言,建筑业贸易的碳中和特征最为明显,特别是在东北三省。(3)经济富裕的几个省份碳减排压力较大,如:北京、天津等地的碳生态承载力出现赤字,而黑龙江、河南、吉林、山东碳生态承载力剩余量超过10×10⁸ t,碳减排压力较小。未来在制定相关政策时,应综合考虑省际间碳的转移特征,合理分配碳排放定额,以保障碳排放权交易市场的顺利运行。     

有机与常规培肥模式生产水稻的碳足迹

为明确不同施肥模式对水稻生产碳足迹的影响,采取田间动态监测与室内分析相结合的方式,应用生命周期碳足迹的评价方法,研究了施用化肥(CF)、猪粪(ZM)、牛粪(NM)、鸡粪(JM)对稻田系统碳排放、碳增汇、水稻生产碳足迹及单位产量碳足迹的影响。结果表明:水稻种植过程中温室气体的排放是水稻生产碳排放的主要来源,与CF处理相比,施用有机肥可增加稻田碳排放,ZM、NM和JM处理分别增加34%、30%和65%,各处理均以稻田CO₂排放贡献最大;施用有机肥处理的环境正效应高于施用化肥处理,ZM、NM和JM处理碳增汇分别是CF处理的3.3、3.8和2.9倍,可相应抵消76%、92%和55%的碳排放;施用不同有机肥对水稻生产碳足迹影响不一,但与CF处理相比均可降低单位产量的碳足迹,ZM、NM和JM处理分别降低了55%、83%和22%。综合考虑畜禽粪污处理、肥料生产与管理以及水稻种植各环节的碳排放与稻谷产量情况,有机培肥有利于降低水稻单位产量碳足迹,其中以施用牛粪处理效果最佳。