(一)生存碳排放的评估方法

 

　　生存碳排放的研究方法主要包括投入产出分析(IOA)、生命周期评价(LCA)和消费方式分析(CLA)三种。其中,投入产出分析是最为常用的研究方法。投入产出分析,又称“部门平衡”分析,或称“产业联系”分析,最早是由美国经济学家瓦•列昂捷夫(W.Leontief)提出来的。它主要通过编制投入产出表及建立相应的数学模型,反映经济系统各个部门(产业)之间的相互关系。自20世纪60年代以来,被地理学家广泛应用于区域产业构成分析、区域相互作用分析,以及资源利用与环境保护研究等方面[10]。在能源分析中它也是一种有效的方法。正是由于IOA的应用,解决了商品生产、运输和贸易中的能源使用及其CO2间接排放的分配问题[7]。投入产出模型按所采用计量单位的不同可分为实物型和价值型两种模型,前者是按实物单位(如kg、t等)计量,后者则是按货币单位(如元、美元等)计量的。而且这一方法被不断发展,并与其他优化模型相结合以实现从若干投入产出平衡方案中选择一个最优方案,其中最常用的是线性规划与IOA的结合[11]。生存碳排放投入产出表(IOT)中的投入即家庭消费的各种能源产品和非能源产品和服务,产出即为由于投入而产生的直接和间接碳排放的总和。生命周期评价(LCA)是一种环境管理工具,不仅对当前的环境冲突进行有效的定量化的分析、评价,而且对产品以及人口“从摇篮到坟墓”全生命周期内所涉及的环境问题进行评价,因而是“面向产品环境管理”的重要支持工具[12]。生命周期评价注重研究系统在生态健康、人类健康和资源消耗领域内的环境影响,不考虑经济和社会方面的影响[13]。LCA可以对各项活动全过程的资源消耗及其对环境的影响开展彻底、全面、综合的认识。消费方式分析(CLA)是通过对消费者消费方式进行研究评估温室气体排放的方法。三种方法各有侧重,一些研究工作经常将CLA和IOA以及LCA和IOA结合起来研究碳排放问题,实地抽样调查和不确定性分析也是不可或缺的重要环节。IOA与LCA相结合的方法是近来才兴起的[14]。

　　(二)生存碳排放评估的主要内容

　　家庭能源消费产生的CO2可以分为直接排放和间接排放两种(见图1)。直接排放主要指家庭能源产品的消费,如煤炭、石油制品、天然气以及电力等,这些能源产品主要用于家庭取暖、照明、烹饪以及私人交通等方面。间接排放涉及到除能源产品之外的其他家庭消费品,如家具、家电、食物、衣着、房屋以及休闲娱乐、医疗卫生和教育等间接产生的碳排放。

　　1.直接碳排放

　　(1)家庭能耗

　　家庭能耗是指民用建筑运行过程中消耗的能源,包括照明、采暖、空调和各类建筑内使用电器的能耗。考虑到我国城乡用能的差别,在此将能源分为矿物燃料、生物质燃料、沼气和电能。其中,矿物质燃料的各项系数参见《中国气候变化国别研究》给定的参数[16],生物质燃料的各项系数采用《中国甲烷排放现状》中给定的数据[17]。基于IPCC给出的温室气体清单编制方法中关于矿物燃料中对一次燃料和二次燃料的区分,我们也将对其进行区分,这主要是考虑到两者消费量计算的不同。其实在此项研究中无需考虑这一内容,矿物燃料的碳排放量都是采用燃料的实物消费量估算的。 

　　矿物燃料燃烧CO2排放量的计算方法可采用IPCC给出的参考方法,即:

　　Ef=(Cf×Pf―Sf)×Of 

　　其中,Ef为矿物燃料燃烧CO2排放量,Cf为燃料的消费量,Pf为燃料单位含碳量,Sf为固碳量,Of为氧化率。 

　　生物质燃料燃烧排放的CH4计算方法[17]为: 

　　Eb=Cb×Rb×Ob×Mb×16/12 

　　其中,Eb为生物质燃烧CH4排放量,Cb为生物质消费量,Rb为生物质含碳率,Ob 为氧化率,Mb为某种生物质甲烷产生率,然后乘以16/12换算为甲烷排放量。在得到某种生物质燃烧的甲烷排放量后,再利用全球温室效应潜能(GWP)*可以将排放到大气中的CH4排放量转化成CO2当量。 

　　(2)私人交通 

　　私人交通排放是指家庭独立拥有的机动车的燃料消耗产生的直接碳排放和机动车生产过程中的间接碳排放。直接碳排放根据每百公里耗油量来估算,间接碳排放根据生产耗能进行计算,即: 

　　1)私人交通直接碳排放量 

　　Epd =Nm ×Gm ×Mm×Im 

　　其中,Epd为私人交通直接碳排放,Nm为机动车数量,Gm为机动车每百公里耗油量,Mm为机动车年均行驶里程,Im为单位油耗排放量。 

　　2)私人交通碳排放总量 

　　Ept=Epd +Epi 

　　Ept为私人交通碳排放总量,Epd为私人交通直接碳排放,Epi为私人交通间接碳排放。 

　　2.间接碳排放 

　　(1)食品消费 

　　食物是人类生存和发展的基本生活资料之一。食物消费通过多种途径对环境产生影响,如食物生产、加工和运输过程中由于能源的消费而产生的大量有害气体和物质。对食物的生命周期分析,包括粮食生产、存储、运输、加工、消费和消费后处理等五个方面进行食物消费过程中的碳排放分析,即对食物的生产―消费链环节上的能源使用进行分析。食品消费的排放评估国外已有较多研究,如有研究评估指出,食物部门的能源消耗量占发达国家能源总消耗量的15%-20%[18,19]。有关一些食物的CO2排放当量详见Kramer[20]。可见,食品消费对生存碳排放的贡献率也是很大的。根据食物消费的种类及其消费量可以计算其碳排放量。 

　　(2)衣着消费 

　　衣着属于最基本的生活资料。我国是衣着消费大国,但传统纺织品从原料、生产、纺织品的使用到最后处置过程对自然环境和消费者健康都存在较大程度的不利影响,衣着质量主要强调在外观、质地和功能指标上达到指标要求,目前的研究还较少考虑和辨识衣着消费对环境带来的影响[21]。可以根据投入产出分析对衣着消费的间接碳排放量进行计算。

 

　　(3)住房消费

　　住房消费也是生存碳排放的重要组成部分,主要表现为建筑能耗产生的CO2。建筑能耗包括建筑材料生产用能、建筑材料运输用能、房屋建造和维修过程中的用能以及民用建筑运行使用过程中消耗的能源。其中,不同的房屋建筑产生的碳排放量是不同的,主要取决于房屋年代、类型和建筑材料的种类。住房消费包括建筑材料、装潢材料、家具的消费和建筑能耗等部分,依据这些材料和工作的间接排放可以评估计算家庭和个人碳排放。魏一鸣等指出居住是最大的碳密集型行为[22]。

 

　　(4)日用品消费

 

　　日用品消费主要是指我们生活中的各种各样的家用电器及生活能源的使用、日常生活用品的消费。在低层次消费结构中,生存性用品消费主要表现为非耐用品的消费。随着消费结构层次的提高,消费者对发展性和享受性用品的消费不断增加,耐用品占有量也不断增长。有关日用品的能耗及其碳排放量可以参考荷兰Groningen大学的EAP数据库[23]。 

　　有关学者指出,食品、衣着和居民设备用品及服务引起的间接CO2排放占间接碳排放总量的50%以上[22]。

　　(5)出行消费 

　　出行消费主要满足消费者出行的需要或者说空间位移的需要。出行消费过程中的CO2排放主要来自石化能源的使用,其碳排放分为私人交通排放和公共交通排放两种,且其碳排放量根据交通工具和出行方式的不同而不同。这里仅指公共交通碳排放,因为私人交通另计为直接碳排放。

 

　　(6)其他消费

　　主要包括医疗保健、文化教育、休闲娱乐等服务性消费。由Shui对美国1997年居民消费碳排放的计算可知,此类消费占美国居民消费间接碳排放总量的6%左右[7]。此类消费的研究可以利用投入产出分析来进行量化估算。

　　3.生活垃圾

 

　　生活垃圾的碳排放主要指垃圾的堆放和运输排放,是面向生存活动末端的间接碳排放。垃圾场中的废物经过细菌处理后产生垃圾瓦斯,以体积论大约一半是CO2,另一半是CH4,不同的垃圾产生不同的可降解有机碳(DOC),因而产生不同数量的CO2和CH4。计算垃圾堆放的碳排放量要根据垃圾的内容物分别计算,各种参数可查IPCC相关指导手册[24]。