时间:2022-11-03 10:03:07
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇二氧化碳年中总结范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
关键词植树造林;全球气候变暖;影响;作用;措施
1全球气候变暖的影响
全球气候变暖将给地球和人类带来复杂的影响,既有正面的,也有负面的。例如,随着全球温度的升高,副极地地区也许将更适合人类居住;在适当的条件下,较高的二氧化碳浓度能够促进光合作用,从而使植物具有更高的固碳速率,使植物生长增加,即二氧化碳的增产效应,这是全球变暖的正面影响。但是与正面影响相比,全球气候变暖对人类活动的负面影响将更为巨大和深远。例如,由于气候变暖的影响,珠穆朗玛峰的顶峰下降了1.3m。祁连山冰川缩减危及河西走廊:近年来,祁连山冰川融化比20个世纪70年代减少了大约10亿m3,冰川局部地区的雪线正以年均2.0~2.6m的速度上升。
1.1海平面上升
过去的100年中海平面上升了14.4cm,我国上升了11.5cm。海平面升高的原因,主要是海水的热膨胀作用,当海洋变暖时,海平面则升高。全球升温会引起地球南北两极的冰山融化,这也是造成海平面上升的主要原因之一。
1.2对动植物的影响
气候是决定生物群落分布的主要因素,气候变化能改变一个地区不同物种的适应性并能改变生态系统内部不同种群的竞争力。自然界的动植物,尤其是植物群落,可能因无法适应全球气候变暖的速度而作适应性转移,从而惨遭厄运。以往的气候变化(如冰期)曾使许多物种消失,未来的气候将使一些地区的某些物种消失,而有些物种则从气候变暖中得到益处,其栖息地可能增加,竞争对手和天敌也可能减少。例如,扬子鳄只能生活在宣城、泾县和南陵等地,如果北界线北移,扬子鳄可能会自然绝种。
1.3对农业的影响
一年中温度和降水的分布是决定种植何种作物的主要因素,温度及由温度引起降水的变化将影响到粮食作物的产量和作物的分布类型。气候的变化曾经导致生物带和生物群落空间(纬度)分布的重大变化。如公元800—1200年,北大西洋地区的平均温度比现在高1℃,使玉米在挪威种植成为可能;但到了公元1500—1800年,西欧出现小冰川期,平均气温只比现在低1~2℃,造成了挪威50%的农场弃耕,冰岛的农业耕种活动则几乎全部停止。除此之外,全球气候变暖还会使高温、热浪、热带风暴、龙卷风等自然灾害加重。因此,全球气温升高后,世界粮食生产的稳定性和分布状况将会有很大变化。
1.4对人类健康的影响
人类健康取决于良好的生态环境,全球气候变暖将成为影响22世纪人类健康的一个主要因素。极端高温将对22世纪人类健康造成极大困扰,主要体现为发病率和死亡率增加,尤其是疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、钩虫病、霍乱、脑膜炎、黑热病、登革热等传染病将危及热带地区和国家,某些目前主要发生在热带地区的疾病可能随着气候变暖向中纬度地区传播。
2森林在气候变化中发挥的作用
针对导致气候变化的两大主要因素,国际社会在应对气候变化中,正在采取2项战略措施:一是直接减排。即通过工业、能源领域的技术改造,提高能源利用效率,来减少二氧化碳等温室气体排放;二是间接减排。即通过以森林为主体的生物吸收大气中的二氧化碳,将已排放到大气中的温室气体吸收固定下来,以达到减少大气中温室气体含量的目的[1]。在2项战略措施中,直接减排十分重要,必须长期坚持;而通过森林来实现间接减排,成本低、易施行、综合效益大,是目前应对气候变化最经济、最现实、最有效的重要途径。
2.1森林是陆地上最大的储碳库
森林是陆地生态系统的主体,因其具有吸收二氧化碳、放出氧气的特殊功能,而被称为“地球之肺”。森林以其巨大的生物量储存着大量的碳,是陆地上最大的储碳库[2]。据联合国政府间气候变化专门委员会估算:全球陆地生态系统中约储存了2.48万亿t碳,其中1.15万亿t碳储存在森林生态系统中。2000年,联合国政府间气候变化专门委员会又发表报告指出,森林面积占全球面积的27.6%,森林植被的碳储量约占全球植被的77%,森林土壤的碳储量约占全球土壤的39%,森林生态系统碳储量占陆地生态系统碳储量的比例为57%。
2.2森林是最经济有效的吸碳器
森林通过光合作用吸收二氧化碳,放出氧气,把大气中的二氧化碳以生物量的形式固定下来,这个过程被称为碳汇。科学研究表明:林木每生长1m3,平均吸收二氧化碳1.83t,放出氧气1.62t。全球森林对碳的吸收和储量占全球每年大气和地表碳流动量的90%。国内专家研究指出,在中国种植1hm2森林,每储存1t二氧化碳的成本约为122元人民币,这与非碳汇措施减排每1t碳成本高达数百美元形成了鲜明反差。据专家测算:一个20万kW机组的煤炭发电厂每年约排放87.78万t二氧化碳,可与3.2万hm2人工林在1年中吸收的二氧化碳当量抵消;1驾波音777飞机从北京到上海来回旅程约4h,1d进行1个来回,1年约排放28032t二氧化碳,可与1000hm2人工林在1年中吸收的二氧化碳当量抵消;1辆奥迪A4汽车1年的二氧化碳排放量约为20.2t,可与0.7hm2人工林在1年中吸收的二氧化碳当量抵消。
2.3森林固碳已经成为缓解气候变化的根本措施之一
恢复和保护森林作为减排的重要措施,受到了国际社会的高度重视,并被写入了《京都议定书》。联合国政府间气候变化专门委员会在2010年的第四次全球气候变化评估报告中指出:与林业相关的措施,可在很大程度上以较低成本减少温室气体排放并增加碳汇,从而缓解气候变化。目前,许多发达国家已在实行森林间接减排。如,日本承诺减排6%,其中3.9%由森林固碳间接减排,2.1%由工业直接减排。围绕后京都议定书的国际谈判,许多国家和国际组织都在积极推动森林间接减排政策的制定,以进一步发挥森林在应对气候变化中的特殊作用。
3我国传统植树造林的弊端
建国以来,我国营造的大量人工林已成为经济建设所需木材的主要来源,并对保护生态环境起到了重要作用。但随着时间的推移,大面积营造单一树种的造林方式,逐渐显露出弊端。
人工林在我国占有十分重要的位置,它不仅是经济建设所需木材的主要来源,对保护生态环境也起着重要的作用。多年来我国对营造人工林十分重视,目前全国人工林的面积大约有4139万hm2,其中大多数是用材林,防护林只占很少部分。总结我国几十年来营造人工林的作法,有些很明显的特点:人工林主要分布于山区和重要河流的中上游;树种以针叶树为主,全国人工林针叶树占68%、阔叶树占32%,而南方各省针叶树的比例更大,在90%以上,而且集中连片,大面积连片种植单一树种、品种的人工林在很多地方都可以看到。南方一些杉木产区县,杉木人工林面积占森林总面积的70%~80%。有些平原地区还存在着单一无性系连片造林的状况。这些人工林采伐后又常常更换同一树种,造成多代连作。随着时间的推移,我国人工林的营造方法显露出不少弊端,目前已造成许多不良后果。
除了病虫害的严重威胁外,单一树种和成片连作造成地力严重衰退,这已在杉木、桉树、柳杉及落叶松人工林中有明显表现。杉木人工林由于土壤肥力下降,2代和3代20年内人工林损失蓄积量30~45m3/hm2。在花岗岩发育的土壤上地力衰退情况更为严重。天然森林的植被是复杂而多样化的,一个山坡上可以出现多种森林植被类型。任何一片森林都是多树种混交,如贵州梵净山的栲树林,参与构成乔木层的就有182种,整个森林有4个层次构成,维管束植物有407种。这种环境为多种生物提供了栖息地,也使森林具有涵养水源等多种功能。但现在单一树种或少数几个树种的大面积人工林,由于生物多样性严重下降,林区的生态环境恶化,森林各种功能与生产力得不到充分发挥,森林的适应能力和稳定性也大大下降。造成生态环境恶化与生物多样性严重下降。
4科学植树造林的措施
4.1营造由多树种组成的混交林
首先要转变人们的观念,特别是领导者的认识,科学地对待植树造林,每个工程都要因地制宜做好规划,适地适树,采用多树种营造各种方式的混交林,逐渐恢复自然界丰富多样的生态系统[3]。因经济建设的需求是多方面的,经济林同样不能搞单一品种,其不能适应多方面的需要。
4.2提高造林工程的科技含量
植树造林是一项科学性很强的工程,不能认为造林是简单的挖坑栽树,高标准的造林工程,从前期规划到选种育苗、培育养护,每个环节都要有先进技术和科学方法做支撑[4]。另外,还应改进人工林的育林方法。目前采用的高强度林地清理、整地等措施既不经济,也不符合生态系统管理的要求,要逐渐推广不炼山或整地造林,提倡局部抚育和割草抚育,以减少水土流失。人工林的密度应适当降低,使人工林形成多层结构的森林群落,这样才有利于人工林多种功能的发挥,提高人工林维护地力稳定性的能力。
4.3提倡封山育林
还应充分利用自然力发展森林,保护好现有的次生阔叶林。我国南北方的用材林基地,都存在着许多天然更新能力很强的次生阔叶林,这些次生阔叶林树种组成多,群落结构复杂,生产力高,对保护物种资源有重要价值。要营造这些森林并非易事,但如果采取保护或封山育林措施,营林效果将会很好。
5参考文献
[1]张玲.试谈林业经济发展前景及植树造林相关技术[J].科技信息,2007(11):390.
[2]田书忠.开发闲散荒废土地资源实施植树造林绿化工程[J].中国林业,2003(10B):32-33.
关键词:低碳经济 风险投资 分析 预测
一、引言
“低碳产业”是以低能耗低污染为基础的产业。在全球气候变化的背景下,“低碳经济”、“低碳技术”日益受到世界各国的关注。低碳技术涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部门以及可再生能源及新能源、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等。正是因为“低碳产业”的可持续性优势,走向低碳化时代是大势所趋。一直以来,人类对碳基能源的依赖,导致CO2排放过度,带来温室效应,对全球环境、经济,乃至人类社会都产生巨大影响,严重危及人类生存,这比经济危机更为可怕。解决世界气候和环境问题,低碳化是一条根本途径,也是人类发展的必由之路。2007年12月3日,在印尼巴厘岛举行的联合国气候变化大会为全球进一步迈向低碳经济起到了积极的作用,继此之后,“低碳产业”在世界范围内开始普及,低碳行业的公司企业也像雨后春笋般涌现,不少投资者见其发展迅猛频频将手中的资金投向该行业,其中不乏大型的机构投资者。
二、低碳经济模式研究文献综述
在《低碳经济的若干思考》一文中作者阐释了低碳经济的内涵和发展的必要性、可能性以及发展势态。并指出近年来我国在调整经济结构、发展循环经济、节约能源、提高能效、淘汰落后产能、发展可再生能源上取得了显著的成果。在对我国低碳经济的发展确实进行预测和分析后,作者提出了中国发展低碳经济的相关措施。
什么是低碳经济,为什么要发展低碳经济,我国发展低碳经济条件如何,怎样发展低碳经济。《低碳经济研究综述》一文就中国如何既遵循经济社会发展与气候保护的一般规律,顺应发展低碳经济的潮流和趋势,同时立足于中国的基本国情和国家利益,寻求长期和短期利益的均衡的角度对中国发展低碳经济进行了分析,旨在引导中国低碳经济迈入科学发展的轨道。
同样是对低碳经济的研究,《低碳经济与环境金融创新》一文跳出了低碳经济本身,将低碳经济与环境金融联系起来,从环境金融的角度,总结了国内外研究与实践经验,探讨了环境金融创新的各种途径,并针对我国实际存在的问题提出了一些建议。作者就低碳经济的背景下如何实现环境金融的创新提出了一些见解,对低碳经济和环境金融的相互促进做出了贡献。
在《中国的低碳经济选择和碳金融发展问题研究》一文中,作者提出低碳经济是中国可持续发展的必然选择,金融是现代经济的核心,面对低碳经济时代的要求,我国必须尽快构建与低碳经济发展相适应的碳金融体系,包括金融市场体系,碳金融组织服务体系和碳金融政策支持体系几大方面。作者支持目前中国碳金融的发展只能说是初露萌芽,发展相对滞后并存在诸多问题。
对低碳经济的相关文献进行研究和综述后,低碳经济的发展是大势所趋,但如何科学地发展低碳经济,如何将低碳经济同其他行业合理的结合,如何引导投资者正确地投资于低碳行业,这些都是亟待解决的问题。本文研究的是低碳行业的风险投资,通过对目前低碳行业风险投资的分析及预测,希望能科学地引导低碳行业的发展。
三、低碳经济模式下的风险投资现状分析
“低碳经济”提出的大背景,是全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战。随着全球人口和经济规模的不断增长,能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识,不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害,大气中二氧化碳浓度升高带来的全球气候变化也已被确认为不争的事实。
“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。是国际社会应对人类大量消耗化学能源、大量排放二氧化碳和二氧化硫引起全球气候灾害性变化而提出的能源品种转换新概念,实质是解决提高能源利用效率和清洁能源结构问题,核心是能源技术创新和人类生存发展观念的根本性转变。低碳经济定义的延伸还含有降低重化工业比重,提高现代服务业权重的产业结构调整升级的内容;其宗旨是发展以低能耗、低污染、低排放为基本特征的经济,降低经济发展对生态系统中碳循环的影响,实现经济活动中人为排放二氧化碳与自然界吸收二氧化碳的动态平衡,维持地球生物圈的碳元素平衡,减缓气候变暖的进程,保护臭氧层不致蚀缺。广义的低碳技术除包括对核、水、风、太阳能的开发利用之外,还涵盖生物质能、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术,它涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化、汽车等多个产业部门。
当前世界面临的一个最大的环境问题就是全球气候变暖,而其原因正是以二氧化碳为主的温室气体的大量排放。现在人们已充分认识到这个问题,并且已开始减少二氧化碳排放的进程。工业正是二氧化碳排放的一个重要来源。而想要减少工业排放二氧化碳,发展低碳行业无疑是一种解决之道。低碳行业泛指任何以低碳排放或者致力于减少碳排放为特征的行业,如可再生能源发电、核能、能源管理、水处理和垃圾处理企业。这个行业是符合保护自然的规律的,因此具有很光明的前途。在2009年的金融危机中,低碳行业产值不降反升,表明这个行业正是一个很有潜力的行业。
农业气象学课程是全国农业院校的基础课程,也是应用气象专业的专业主干课程,其教学目的就是要求学生通过理论学习和实验技能训练,认识农业生物与农业生产过程与气象条件的相互关系和作用规律,特别是要掌握农业生物和生产过程对气象条件的定量要求,确定各种农业气象指标,计算有关生物物理、化学过程中的重要物质交换、能量转化等,为后续专业课程的学习打下坚实的基础[1-3]。而要实现上述教学目标,首先必须对农业气象课程涉及到的生物与环境之间的相互作用有深刻的认识。
一、外界环境条件的最小因子限制性
太阳辐射是地球上一切生物的能量来源,绿色植物通过光合作用将光能转变为生物化学能,形成“初始生产力”或“第一性生产力”(PrimaryProductivi-ty)。影响植物光合作用强度的环境因素不仅包括光,还有水分、环境温度和二氧化碳浓度等,以及这些要素的组合。如果哪一种要素不适,都可能导致生长停止。例如,在我国青藏高原高海拔地区,那里的光照充足,降水丰沛,二氧化碳浓度可维持在光合作用所需水平,但是由于气温过低,植物组织活力很弱,甚至不能成活,因此一年中大部分季节不能进行光合作用,也就无法发展农业生产。同样,在世界上广大的干旱地区,光能充足,气温适宜,二氧化碳浓度满足需要,但是由于降水严重缺乏,植物处于萎焉状态,气孔关闭,光合作用受阻,因而也不能发展农业生产。通过这两种极端典型的事例,说明影响生物体适宜生长发育的环境条件具有综合的特点,任何一种最不利的气象条件都可能起决定性作用,并且其不利影响不能被其他任何要素所补偿[4],这正像所谓的“水桶定律”一样。由此进一步说明,不同地点由于光照、水分和温度条件的适宜程度不同就构成了农业生物的生长发育、产量和品质的差异,甚至构成各地种植制度、作物类型等极大的不同。
二、农业生物与其所处环境的系统性
学好农业气象学课程必须要有系统的观点,只有运用系统的理论和方法才能处理好农业生物与环境条件的关系。植物的地上器官为大气所包围,植物的根系扎入土壤之中,因此植物同时受大气和土壤两种介质的影响,从而构成了土壤-植物-大气系统。在植物生长发育过程中,始终伴随着这一系统中各组分之间的能量交换、物质输送以及信息传输等过程,农业生产的目的就是要获取最大收益时的干物质贮存和经济产量。例如,植物根系从土壤中吸收水分,向茎叶输送,并通过气孔扩散进入大气中,这样就完成了该系统的水分输送过程,但是在水由液态变成气态向外扩散的过程中需要消耗汽化潜热,因此同时又完成了该系统的部分能量交换过程。消耗的汽化潜热能量来源于系统所吸收的太阳辐射,因此,太阳辐射不仅用于通过光合作用系统的化学能的转化,同时还用于从辐射能到热能的转化,即系统所吸收的辐射平衡或净辐射转变为热量平衡中的各项支出,包括用于植物与大气的显热交换、植物蒸腾和土壤蒸发潜热、土壤热通量等,真正消耗于光合作用的辐射能仅占辐射平衡的很小比值,但这并不意味着光对植物生产不重要,只是在全球大多地区,光并不明显成为限制农业生产发展的环境因子。
在教学过程别要提起学生注意的是,在土壤—植物—大气系统中,每一种过程,如发育过程、蒸腾过程、光合作用过程等都是系统中的子系统,各子系统之间相互联系、相互作用,只有正确处理好每一子系统,才能够处理好整个系统。如果对子系统涉及的过程认识不清楚,那么就必然影响到对整个系统的认识。如植物的光合作用这一子系统涉及到影响水分利用效率的植物蒸腾过程、影响叶面积扩张的干物质分配过程等,而蒸腾过程又与土壤水分平衡过程有关,因此必须有效地估计土壤水分平衡、蒸腾速率、干物质分配等,才能较好地估计光合作用速率;而呼吸作用、养分吸收等子系统所涉及的过程也非常多,光合作用、呼吸作用、养分吸收等子系统之间又存在着密切联系,要想获得植物干重的增长、产量等信息,就必须了解和掌握这些过程,因此系统分析和处理的方法显得非常必要。
三、生物体与环境的互为反馈性
通常我们认为生物体对环境的响应是被动的,这对刚开始接触这门专业知识的学生来说更是有这样的认识,其实在农业生产过程中,并不都是这样。植物可以通过对环境的影响形成独特的植物微气象(或小气候)环境,反过来又会影响植物本身的生长发育状况。例如在郁闭的冠层中,可以形成特殊的光分布环境;由于土壤蒸发和植物蒸腾使空气中的水汽浓度增大,因而产生了湿润的空气;同时由于植物冠层吸收辐射的特征与其他下垫面不同,对冠层的气温也产生一定影响,这就构成了独有的植物微气象。由于光的分布而影响不同高度叶片的光合作用,最终决定着群体的光合作用;由于空气湿润,空气饱和差减小,从而减弱土壤蒸发和植物蒸腾;在植物冠层内空气中的二氧化碳浓度变化也有其特点,夜间由于土壤和植物呼吸释放二氧化碳,加上夜间大气层结比较稳定,因此冠层空气二氧化碳浓度非常高,甚至超过500ppm;但是在白天,由于植物光合作用吸收空气二氧化碳,使得冠层空气中的二氧化碳浓度降低,不过,由于白天大气垂直交换较强,因此植被上方的二氧化碳不断向下方补充,从而可以满足植物光合作用的需要[5]。生物体与环境的互为反馈性对于温室作物栽培来说更为有用,因为在几乎密闭的温室环境中,植物的蒸腾使空气湿度增大,过湿的环境对植物生长不利,同时还会产生病虫危害,因此,这就需要进行通风降湿;另外,植物光合作用不断吸收和固定温室内空气二氧化碳,使温室二氧化碳水平很低,从而降低光合作用强度,这时就需要考虑对温室补充二氧化碳,以提高作物生产力。
四、农业生物的质变与量变对环境的依赖性
质变与量变一直贯穿于农业生物的整个生命活动周期,而环境条件影响其质的转化和量的增减。这一特性的总结能够让学生从哲学的深度更好地认识农业生物体的生长与发育如何受环境的影响。植物的一生要完成不同的发育阶段,这是由植物遗传特性和内部矛盾决定的。从一个阶段发育到另一个阶段是植物性质的变化,而某一发育阶段进程的快慢则是植物数量上的变化。植物这种量变和质变的变化始终与环境的作用联系在一起,如越冬作物的春化作用需要冬季一段时间的低温经历,才能在以后的生长阶段顺利进入生殖生长,完成开花结实。再如短日作物需要短于一定界限的日长才能开花结实。植物的发育速度也依赖于环境条件,如在一定的温度范围,随温度升高,其发育往往加快,同时日长也会产生一定的影响,这就表明作物要完成某一发育阶段需要一段时日的温度积累并考虑日长的修正。因此,通过研究作物发育速度和温度及日长之间的数学关系[6-7],就可以进行发育期的预报,从而用于指导农业生产。另一方面,植物干物质积累的速度以及最终产量的高低与环境条件紧密联系在一起,如充分适宜的水分是保证植物气孔开张,使二氧化碳扩散进入植物体内进行同化作用形成干物质的前提条件,一旦水分不足,会产生植物凋萎,气孔关闭,从而降低同化作用。光照和温度同样影响植物的同化作用,因此,运用这种数量影响关系可以进行作物产量预报[8]。
关键词 碳足迹;生命周期评价;投入产出分析;边界;标准
中图分类号 F205;X24 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)10-0006-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.10.002
自19世纪工业革命以来,能源短缺、环境污染、生态破坏和气候变化等各种环境问题逐渐显现,目前尤以二氧化碳等温室气体引起的气候变暖问题最为严峻。全球变暖问题已引起了国际社会的普遍关注,《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》以及2009年受到高度关 注的哥本哈根会议,都表明了国际社会在应对全球变暖问题方面所进行的不懈努力。
我国政府对于全球气候变暖问题高度重视,国务院在2009年11月26日正式提出2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%的发展目标,将其作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划,并制定相应的国内统计、监测和考核办法。在此背景下,我国将逐渐加大关于碳减排的研究力度,并急需合适的研究方法解决相关的碳排放量化评价问题。碳足迹是目前国内外普遍认可的用于应对气候变化、解决定量评价碳排放强度的研究方法,为此,我们开展关于碳足迹研究的文献综述,从概念、分类、标准、计算和边界确定等多角度介绍国内外关于碳足迹研究的最新进展,为我国应对气候变化、系统推进节能减排工作奠定科学理论基础。
1 碳足迹的概念
“足迹”这个概念最早起源于哥伦比亚大学的Rees和Wackernagel提出的生态足迹的概念,即要维持特定人口生存和经济发展所需要的或者能够吸纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的土地面积[1]。碳足迹源于生态足迹的概念,最早出现于英国,并在学界、非政府组织和新闻媒体的推动下迅速发展起来[2]。
碳足迹虽然起源于生态足迹的概念,却有其特有的含义[3],即考虑了全球变暖潜能(GWP)的温室气体排放量的一种表征[4]。关于碳足迹的概念,目前社会各界的定义各不相同。争议主要有两个方面,第一:碳足迹的研究对象是二氧化碳的排放量还是用二氧化碳当量表示的所有温室气体的排放量(下文简称为二氧化碳当量排放量);第二:碳足迹的表征是用重量单位还是土地面积单位。
维德曼等[5]列出了碳足迹的不同定义,并对碳足迹的概念进行了明确的界定和探讨。他们将碳足迹定义为:一项活动中直接和间接产生的二氧化碳排放量,或者产品的各生命周期阶段累积的二氧化碳排放量,并明确指出碳足迹是对二氧化碳排放量的衡量,且用重量单位表示。哈蒙德(Hammond)在Nature上发表文章强调碳足迹是一个人或一项活动所产生的“碳重量”,甚至建议称碳足迹为“碳重量”[6]。而欧盟对碳足迹的定义是指一个产品或服务的整个生命周期中所排放的二氧化碳和其它温室气体的总量[7]。荷威奇(Hertwich)和波都(Baldo)等学者也将碳足迹定义为一个产品的供应链或生命周期所产生的二氧化碳和其它温室气体的排放总量[8-9]。
综合碳足迹的各种定义发现,大多数学者都用重量单位来表征碳足迹,而以二氧化碳排放量和二氧化碳当量排放量为研究对象的学者均不少。因此,本文认为碳足迹概念在维德曼和敏克斯定义的基础上进一步修改比较合理,即:一项活动、一个产品(或服务)的整个生命周期、或者某一地理范围内直接和间接产生的二氧化碳排放量(或二氧化碳当量排放量)。这里值得注意的是碳足迹的定义要合理、清晰、一致,以便保证所开展的碳足迹计算的准确性和科学性[10]。
2 碳足迹分类
根据对碳足迹研究对象和研究尺度等的不同,碳足迹的分类也不尽相同。如按照研究对象不同碳足迹可分为:产品碳足迹、企业碳足迹和个人碳足迹;按照研究尺度不同碳足迹可分为:国家碳足迹、区域碳足迹和家庭碳足迹;按照计算边界和范围不同碳足迹又可分为:直接碳足迹和间接碳足迹。此外,也可以按照国际气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)的分类方法,按部门不同将碳足迹分为:能源部门碳足迹、工业过程和产品使用部门碳足迹、农林和土地利用变化部门碳足迹、废弃物部门碳足迹等。
产品碳足迹是指产品或服务从摇篮到坟墓的整个生命周期中所产生的二氧化碳排放量(或二氧化碳当量排放量)。企业碳足迹指在企业所界定的范围内产生的直接和间接二氧化碳排放量(或二氧化碳当量排放量)。个人碳足迹是指每个人日常生活中的衣、食、住、行等所导致的二氧化碳排放量(或二氧化碳当量排放量)。目前网络上流行的碳足迹计算器多用来估算个人、家庭、企业和产品的碳足迹。安德鲁斯(Andrews)经过统计发现76个在线碳足迹计算器中有52个是计算个人和家庭碳足迹的,12个是计算工业碳足迹的,10个是计算企业碳足迹的,只有2个是计算产品碳足迹的[11]。
3 碳足迹的计算方法
碳足迹的计算方法多种多样,包括投入产出法(input-output,I-O)、生命周期评价法(life cycle assessment,LCA)、《2006年IPCC国家温室气体清单指南》计算方法(下文简称为IPCC方法)[12]、碳足迹计算器[13]等,而尤以I-O法、LCA法和IPCC法应用较多。
3.1 投入产出法(I-O法)
投入产出法(I-O法)是由美国经济学家瓦西里.列昂惕夫(Wassily Leontief)创立的,目前已经作为一种成熟的工具,广泛应用于经济学领域。I-O法利用投入产出表进行计算,通过平衡方程反映初始投入、中间投入、总投入,中间产品、最终产品、总产出之间的关系,反映其中各个流量之间的来源与去向,也反映了各个生产活动、经济主体之间的相互依存关系[14]。投入产出法将深刻复杂的经济内涵与简洁明了的数学表达形式完美结合,是经济系统分析不可替代的工具[15]。
目前已有不少学者应用I-O法进行碳足迹的计算。根据研究对象与周边地区的贸易类型不同,I-O法可分为单边投入产出模型(single-region input-output,SRIO)、双边投入产出模型(two-region input-output,TRIO)和多边投入产出模型(multi-region input-output,MRIO)[16-18]。三种模型对应的贸易类型如图1所示,类型A中各个国家或区域之间是相互独立的,不存在贸易交换;类型B中各区域之间存在单向贸易,但不存在反馈环;类型C中不仅考虑了区域间的相互贸易,而且考虑了相互贸易之间的反馈环。投入产出法是一种自下而上的计算方法,计算过程缺少详细的细节,但模型一旦建立比较省时省力,比较适合于宏观尺度上温室气体排放的计算。
3.2 生命周期评价法(LCA法)
生命周期评价法(LCA法)是评估一个产品、服务、过程或活动在其整个生命周期内所有投人及产出对环境造成的和潜在的影响的方法[19],是传统的从“摇篮”到“坟墓”的计算方法。LCA法已经纳入ISO14000环境管理体系,具体包括互相联系、不断重复进行的四个步骤:目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释。
LCA法是一种自上而下的方法,计算过程比较详细和准确,适合于微观层面碳足迹的计算。目前其在碳排放评估方面的应用主要集中于产品或服务的碳足迹计算,且已有成熟的相关标准供参考,如英国标准协会颁布的面向公众的标准(publicly available specification)PAS 2050:2008,正在制定的碳足迹标准ISO 14067。
由于LCA法和I-O法各有优缺点(见表1),因此有学者提出了一种将LCA和I-O结合在一起的混合LCA法[20-21],其融合二者之长以补其短。虽然混合LCA法已有十多年的历史,然而几乎没有用于碳足迹方面的研究。
3.3 IPCC计算方法
IPCC方法是指联合国气候变化委员会编写的国家温室气体清单指南,其提供了计算温室气体排放的详细方法,并成为国际上公认和通用的碳排放评估方法。在最新修订版本IPCC 2006中,IPCC方法将研究区域分为能源部门、工业过程和产品使用部门、农林和土地利用变化部门、废弃物部门四大部门,其中:
(1)能源部门是指依靠能源燃烧驱动的经济体部门。能源部门通常是温室气体排放清单中最重要的部门,一般占二氧化碳排放量的90%以上和温室气体总排放量的75%。
(2)工业生产过程和产品使用部门是指从工业过程、产品中使用温室气体、化石燃料碳的非能源使用(即作为原料)产生的温室气体排放。工业生产过程中化石燃料作为燃料使用产生的排放列入能源部门考核。
(3)农林和土地利用变化部门的碳排放包括农业活动和林地变化等引起的温室 气体排放。农业通常为碳源,主要包括稻田甲烷排放、农田氧化亚氮排放、动物消化道甲烷排放、动物粪便管理中产生的甲烷和氧化亚氮排放。
[KG)](4)废弃物处置部门主要估算源来自固体废弃物处置、固体废弃物的生物处理、废弃物的焚化和露天燃烧、废水处理和排放等过程中产生的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮排放。
在IPCC计算方法中,针对不同的部门,碳足迹的计算方法往往不完全相同,但最简单最常用的方法是:碳排放量=活动数据×排放因子。由于生产工艺、地域分布和技术水平等的差异,各国的排放因子往往不同。IPCC 给出了不同生产工艺和不同国家的各种缺省排放因子,在没有相关数据的情况下可以直接采用IPCC提供的缺省排放因子。
IPCC计算方法的优点是详细、全面地考虑了几乎所有的温室气体排放源,并提供了具体的排放原理和计算方法。然而其缺点是仅适用于研究封闭的孤岛系统的碳足迹,是从生产角度计算研究区域内的直接碳足迹,无法从消费角度计算隐含碳排放。
3.4 碳足迹计算器
碳足迹计算器是网络上很流行的碳足迹计算软件,通常用来计算个人和家庭每日消耗能源而产生的二氧化碳排放量。通常利用简单的排放因子公式将电、油、气和煤等消耗量转化为二氧化碳的排放量,或者根据运输工具的类型和运输距离来计算相应的二氧化碳排放量。例如保护国际中国项目组及美国大自然保护协会提供的碳足迹计算器,其基本计算公式为:
(1)家居用电的二氧化碳排放量(kg)=耗电度数(kWh)×0.785 kg/kWh;
(2)开车的二氧化碳排放量(kg)=油耗公升数(L)×0.785 (kg/L);
(3)乘坐飞机的二氧化碳排放量(kg):
200 km以内的短途旅行=公里数(km)×0.275
(kg/km);200-1 000 km的中途旅行=55+0.105(kg/km)×(公里数-200); 1 000 km以上的长途旅行=公里数(km)×0.139
(kg/km)。
然后按照30年冷杉吸收111 kg二氧化碳计算需要植多少棵树来补偿,从而将“公众日常消费――二氧化碳排放――碳补偿”这一链条直观而简洁地呈现出来[22]。
碳足迹计算器多种多样,由于不同碳足迹计算器的复杂程度和包含的计算项目不同,因此结果往往差别往往很大甚至相互矛盾[13]。虽然碳足迹计算器计算结果不是很精确,但由于其操作简单,易于理解,而且使公众可以随时上网计算自己每天生活中排放的二氧化碳量,帮助每个人有意识地检查自己日常生活中的习惯,继而采取行动减少二氧化碳排放。因此碳足迹计算器对于提高公众碳足迹意识和低碳行为具有重要作用。
4 碳足迹研究概况
随着碳足迹研究方法的日益流行,自2007年以来,研究碳足迹的相关文章层出不穷。然而,碳足迹研究主要集中在国外,国内的研究还比较少,仍处于起步阶段。
4.1 国外研究状况
国外对碳足迹的研究比较深入,研究角度、研究对象和研究方法也多种多样,其中国家、区域和家庭尺度上的研究较多。在国家尺度上,荷威奇(Hertwich)等利用MRIO模型从国家尺度上分别计算了卢森堡等73个国家和13个地区的碳足迹,发现各国碳足迹差别明显,其中卢森堡、香港和美国分别以33.8
吨/(人•年)(t/py)、29.0 t/py和28.6 t/py的碳足迹量位居前三,马拉维和孟加拉国等非洲国家碳足迹最低,约为
1 t/py;从全球来看,72%的碳足迹是由于家庭消费引起的,而投资和政府消费分别为18%和10%;发达国家碳足迹更侧重于运输和产品生产方面,而发展中国家则更倾向于食品和服务方面[8]。
在城市尺度上,Browne等运用碳足迹方法计算了爱尔兰利默里克市固体废弃物的 产量、处置率和回收率等对环境的影响,并通过降低废物产量、增加回收率以及进行填埋处理等因素的调整进行预案分析,其中将填埋率降至14%的方案最优[23]。Shimada开发了一种基于宏观经济工具的区域碳足迹计算模型,并分别以滋贺县和京都市为案例计算了区域二氧化碳排放,该方法把区域分为工业部门、商业部门、居住部门、客运部门和货运部门五个部门进行计算,为实现政府制定的2030年低碳目标进行了预案分析。
其研究结果表明:可以在实现2030年低碳目标的同时保持GDP 1.6%的年增长率,其中社会经济结构变化和技术措施是重要影响因素,而土地规划、可再生资源和生活方式等相关措施的作用日益明显。Sovacool等从交通工具、建筑和工业能源使用、农业、废弃物四个来源计算了北京、伦敦、纽约、墨西哥等12个城市的碳足迹,并分析了人均收入、人口密度、运输方式以及电力供应四个主要因素对不同国家碳足迹的影响。
在家庭尺度上,Druckman等则利用类多边投入产出(quasi-multi-regional input-output,QMRIO)模型计算了英国1990-2004年的家庭碳足迹,并从产品和服务中的隐含碳、家庭直接能源使用、私家车和航空四个方面探讨了碳足迹情况。他们研究发现隐含碳所占的比例最大,能源使用次之,最后是私家车和航空,而生活需求的增多是碳排放增加的主要原因之一,不过满足人们基本需求的基础设施造成的碳排放也不可忽略[17]。Weber等利用MEIO模型研究了美国家庭的碳足迹,考虑了家庭规模、收入和支出等因素对碳足迹的影响,对教育、健康、交通、能耗、休闲娱乐、服装、饮食等13个消费种类进行了探讨,发现能耗和交通的碳排放强度较高,且低收入和支出家庭的碳排放主要是集中在基本需求消费种类,且随收支水平增加,娱乐等高级消费种类的碳排放比重上升。
从其它角度研究碳足迹的学者也不少。Larsen等用法从消费观角度研究了特隆赫姆(Trondheim)市服务部门的直接碳足迹和间接碳足迹,发现间接碳足迹约占整个城市服务部门碳排放的93%,其中19%来自特隆赫姆市,50%来自特隆赫姆市以外的挪威其他地方,22%来自挪威以外的其他国家。Rule用法计算了地热发电、潮汐发电、水力发电和风能发电四种可再生发电技术的碳足迹,对比发现潮汐发电碳足迹最低,为1.8 g CO2/kWh,其次为风能3.0 g CO2/kWh,水力发电4.6 g CO2/kWh,而地热发电碳足迹最大,为5.6 g CO2/kWh。Eva等研究了希腊宾馆的碳足迹,探索通过采取节约能源的措施来适应政府出台的能源政策。
4.2 国内研究现状
国内对碳足迹的研究还比较少,且研究比较浅显,多集中于政策性和倡导性的范畴,鲜有深入的研究。樊瑛等提出了设定暖通空调(HVAC)系统的基准碳排量的思想,并介绍了HVAC系统碳足迹的分析方法,提出了评价系统对环境影响程度的两个指标:碳排量和单位输出能量的碳排量。郭运功等计算了1995-2006年上海市能源利用的总碳足迹、各能源类型和产业类型的碳足迹、碳足迹的产值和生态压力值,并以此为基础,利用岭回归函数进行STIRPAT模型拟合,进一步研究经济发展与碳排放足迹之间的关系,最后提出适应性的管理策略。陈红敏对利用投入产出法计算隐含碳排放的框架进行了扩展,并利用该框架计算分析了2002年中国各部门最终消费和使用中的隐含碳排放情况。
结果发现,建筑业是隐含碳排放最高的部门,部门分类水平的粗细对于各部门生产过程隐含碳排放的核算结果具有较大的影响。
综合国内外研究发现,国外碳足迹的研究比较成熟,研究角度多种多样,既有国家和区域尺度的研究,也有家庭和特定部门的研究;既有直接碳足迹和间接碳足迹的对比研究,也有生产性碳足迹和消费性碳足迹的研究。碳足迹的评估方法也多种多样,以各种I-O法的应用较多。然而,国内对碳足迹的实质性研究还较少,且研究方法和视角均比较单一,有待于进一步的完善,从而更好地推动我国低碳经济的发展和减排目标的实现。
5 碳足迹的评估标准
碳足迹作为一个新概念,其评估方法和边界界定还比较模糊,迫切需要统一、规范化的标准来约束。目前关于碳足迹的规范和标准不断推出,主要包括欧盟的温室气体盘查议定书、英国的PAS 2050:2008、日本的TS Q 0010和国际标准化组织正在制定的ISO 14067等。
5.1 英国的(Publicly Available Specification)PAS 2050:2008标准
PAS 2050由英国的碳基金(Carbon Trust)公司①以及环境、食品和农村事务部(Depa rtment for Environment, Food and Rural Affairs,Defra)共同发起,由英国标准协会(British Standard Institute,BSI)制定,于2008年10月底正式。PAS 2050是产品和服务生命周期温室气体排放评估标准,是全球第一部产品碳足迹标准,为产品和服务碳足迹的评估和比较提供了一种可参考的标准化方法。PAS的宗旨是帮助企业真正了解他们的产品对气候变化的影响,寻找在产品设计、生产和供应等过程中降低温室气体排放的机会,最终开发出碳足迹较小的新产品,能在应对气候变化方面发挥更大的作用[38]。
5.2 温室气体议定书(The Greenhouse Gas Protocol)标准
温室气体议定书(下文简称为GHG议定书)由世界可持续发展商业协会(World Business Council for Sustainable Development,WBCSD)和世界资源研究院(World Resource Institute,WRI)于1998年共同发起,目的是想透过一个开放的、透明的多方利害相关者参与机制,为企业开发一套温室气体的国际性评估和报告标准。GHG议定书于2001年10月第一版,经修正后于2004年第二版。此标准不仅提供了企业碳足迹评估和报告标准,而且提供了使用指南协助企业进行温室气体管理。WBCSD和WRI还将于2010年产品生命周期标准。
5.3 标准仕样书(TS)TS Q 0010标准
TS Q 0010标准由制定,于2009年4月正式,是关于产品碳足迹评估和标识的一般性原则规范。此规范详细介绍了适用范围、引用标准以及产品碳足迹的量化方法等。目前,此规范尚未成为正式的日本国家标准。
5.4 ISO 14067标准
ISO 14067标准是国际标准化组织正在制定的产品碳足迹标准,预计将于2011年3月制定完成。此标准由两部分组成:第一部分为量化/计算(Quantification),第二部分为沟通/标示(Communication)。标示部分参考ISO 14020环境标示系列,温室气体盘查部分将参考ISO 14064温室气体系列,生命周期评估部分将参考ISO 14040生命周期评价系列。ISO 14067标准颁布后,其它碳足迹相关标准将终止或根据此国际标准进行修正。
6 碳足迹的边界界定
碳足迹评估边界的界定随研究对象和研究视角不同存在很大差异,对计算结果起着决定性作用,是计算碳足迹的前提和关键。GHG议定书和PAS 2050这两个国际标准均将碳足迹的边界问题作为重要一部分进行了详细界定。本文分别以两个标准为例,详细说明碳足迹的边界问题。
6.1 GHG议定书标准的边界界定
GHG议定书标准针对的是如何计算企业的碳足迹,其将碳足迹的边界划分为组织边界和操作边界。组织边界可以通过权益股份额或管辖控制范围两种方式来确定,组织边界确定后就可以进行碳足迹的计算。计算时根据操作边界的不同可以细分为三个层次(见图2):层次1为直接温室气体排放,指由公司所属的排放源直接产生的温室气体排放量,例如公司内锅炉、加热炉和汽车等的燃烧排放,生产过程排放等;层次2为公司所购买的电力和热力产生的温室气体的排放;层次3:其它处理过程产生的直接排放,如原材料的提取和生产、购买燃料的运输过程、购买的产品和服务的使用过程等所产生的排放。其中层次1为直接排放,层次2和层次3为间接排放。
6.2 PAS 2050标准的边界界定
PAS 2050标准是计算产品/服务碳足迹的参考指
南,其以LCA法为基础,根据产品种类规则(Product
Category Rules,PCR)确定整个产品或服务的生命周期阶段,分别界定了原材料、能源、生产资料、生产和服务提供、经营场所、运输、存储、使用和最终处置等九个方面的边界。PAS2050考虑了两种类型的边界:企业――企业(Business-to-Business,BTB)和企业――消费者(Business-to-Consumer,BTC)。BTC型边界包括原材料、生产、分配和零售、消费者使用、最终处置或回收五个阶段,是从摇篮到坟墓的全生命周期过程。而BTB型则仅包括原材料、生产、分配至另一生产商三个阶段,不包括最终产品的分配和零售、消费者使用和最终处置阶段。两种类型边界区别见
图3。
6.3 GHG议定书标准和PAS 2050标准边界对比
GHG议定书标准和PAS 2050标准分别从企业角度和产品角度进行碳足迹的评估,边界界定的区别在于前者是从纵向考虑,而后者从横向进行界定,但二者有一定的交叉,其区别见图4。由于两者界定的角度不同,因此计算结果没有可比性,甚至相差很大。例如:安德鲁斯分别用GHG议定书标准和PAS 2050标准计算了当地一个面包生产公司和其产品的碳足迹,分别为5.56 t CO2e和1.01 t CO2e,相差5倍[11]。
7 研究展望
随着气候变暖问题日益严峻,碳足迹已不仅仅是一个流行于社会各界的新词汇,而更将成为研究的焦点和热点。与其它概念和方法相比,碳足迹更容易吸引公众的注意力,其可能会成为树立消费者环保意识和增强产品环境效应关注度的切入点[2]。综上所述,我们认为碳足迹有待于在以下几方面进一步研究:
(1) 新方法和新模型的涌现。碳足迹的计算方法多种多样,包括I-O法、LCA法、IPCC法和碳足迹计算器等。然而每种方法都有其优势和不足,因此新的计算方法和模型的开发对于碳足迹的进一步完善具有重要作用。混合LCA法既具有LCA法的详细性、准确性,又不失I-O法的完整性,是一种高级的方法。应用混合LCA法进行碳足迹研究无疑将是一种挑战。
(2) 排放因子的区域化。IPCC法作为国际上比较通用的方法之一,得到了广泛的认同。然而由于其排放因子多是全球和国家尺度上的缺省值,不能准确地代表某一地区的真实情况,因此进一步完善和修正温室气体的排放因子,实现排放因子区域化是十分必要的。
(3) 边界的科学划分。研究目的和数据的获取状况决定了碳足迹的计算方法和研究边界。合理的边界确定可以有效避免重复计算,从而更有针对性地提出减排措施和建议。这里,购买的区域外生产的产品或服务而引起的碳足迹是否应该列入考虑范围,间接碳排放生命周期阶段如何进行合理的划分和碳储存等问题都是急需学界予以解决的工作。
(4) 碳足迹的科学利用。目前碳足迹的应用还存在一些争议,例如:碳足迹会不会也像“千年虫、“萨斯” 等新词汇一样随着媒体报道的逐渐减少以及公众对其逐渐熟悉,头上的光环也慢慢黯淡和消失。还有就是仅仅强调产品的碳足迹是否会误导人们过分关注碳排放,而忽视产品可能造成的酸雨、光化学烟雾等其它环境效应[4, 7]。因此,如何正确把握碳足迹的概念并有效运用碳足迹方法来提出科学的减排对策、实现减排目标、应对气候变暖问题,也将是碳足迹研究的重要领域。
参考文献(References)
[1]Wackernagel M, Rees W. Our Ecological Footprint: reducing human impact on the earth [M] New Society Pub, 1996.
[2]Weidema B P, Thrane M, Christensen P, et al. Carbon footprint-A catalyst for life cycle assessment? [J]. Journal of Industrial Ecology, 2008, 12(1): 3-6.
[3]East A J. Vegetable Industry Carbon Footprint Scoping Study Discussion Paper 1: What is a Carbon Footprint? An Overview of Definitions and Methodologies [R]. Sydney: Horticulture Australia Limited, 2008.
[4]Finkbeiner M. Carbon Footprinting-Opportunities and Threats [J]. International Journal of Life Cycle Assessment, 2009, 14(2): 91-94.
[5]Wiedmann T, Minx J. A definition of Carbon Footprint [J]. ISA Research Report, 2007:1-7.
[6]Hammond G. Time to Give due Weight to the 'Carbon Footprint' Issue [J]. Nature, 2007, 445(7125): 256-256.
[7]JRC E C. Carbonfootprint-what it is and how to Measure it [J]. 2007.
[8]Hertwich E G, Peters G P. Carbon Footprint of Nations: A Global, Trade-Linked Analysis [J]. Environmental Science & Technology, 2009, 43(16): 6414-6420.
[9]Baldo G L, Marino M, Montani M, et al. The Carbon Footprint Measurement Toolkit for the EU Ecolabel [J]. International Journal of Life Cycle Assessment, 2009, 14(7): 591-596.
[10]Johnson E. Disagreement over Carbon Footprints: A Comparison of Electric and LPG Forklifts [J]. Energy Policy, 2008, 36(4): 1569-1573.
[11]Andrews S. A Classification of Carbon Footprint Methods Used by Companies [D]. Boston: Massachusetts Institute of Technology, 2009:
1-59.
[12]IPCC. Gidelines for National Greenhouse Gas Inventories[M]. Intergovermental Panel on Climate Change, 2006.
[13]Kenny T, Gray N. Comparative Performance of Six Carbon Footprint Models for use in Ireland [J]. Environmental Impact Assessment Review, 2009, 29(1): 1-6.
[14]宁淼. 投入产出模型在工业生态系统分析中的应用 [J]. 中国人口•资源与环境, 2006, 16(4): 69-72. [Ning Miao. Input-output Model for the Analysis of Industrial Ecosystem [J]. China Population, Resources and Environment, 2006, 16(4): 69-72.]
[15]武志峰, 李红. 基于投入产出理论的资源环境综合核算 [J]. 煤炭经济研究, 2006, (7): 34-35. [Wu Zhifeng, Li Hong. Comprehensive Accounting of Resources and Environment Based on Input-Output Theory [J]. Coal Economic Reasearch, 2006, (7): 34-35.]
[16]Munksgaard J, Wier M, Lenzen M, et al. Using Input-output Analysis to Measure the Environmental Pressure of Consumption at Different Spatial Levels [J]. Journal of Industrial Ecology, 2005, 9(1-2):169-185.
[17]Druckman A, Jackson T. The Carbon Footprint of UK Households 1990-2004: A Socio-Economically Disaggregated, Quasi-Multi-Regional Input-Output Model [J]. Ecological Economics, 2009, 68(7): 2066-2077.
[18]Jackson T, Papathanasopoulou E, Bradley P, et al. Attributing Carbon Emissions to Functional Household Needs: Methodology and Pilot Results[R]. Guildford: University of Surrey, 2006: 1-35.
[19]洪钢. 生命周期分析法――环境评估的有效工具 [J]. 能源工程, 1999, (3): 21-23. [Hong Gang. LCA: an Effective Environment Assessment Tool [J]. Energy Engineering, 1999, (3):21-23.]
[20]Heijungs R, Suh S. Reformulation of Matrix-based LCI: From Product Balance to Process Balance [J]. Journal of Cleaner Production, 2006, 14(1): 47-51.
[21]Suh S. Input-output and Hybrid Life Cycle Assessment [J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2003, 8(5): 257-257.
关键词:碳解锁;技术进步;制度改革;碳税
自从“碳解锁”概念在2002年被西班牙学者Unruh提出后,便引起了学术界的广泛关注。十多年以来,随着低碳理念的普及和低碳技术的进步,人类探索低能耗、低排放的生产和消费活动的进程也有了一定发展。然而“碳锁定”效应的存在使得低碳社会的发展进程受到巨大阻碍,并呈现世界性的“碳复制”趋势。
因此,在深入了解碳锁定形成机理基础上,寻求国家或者地区碳解锁路径,实现低碳可持续发展,成为国内外学者研究的重要课题。
国内外学者对碳解锁研究主要集中在碳解锁的内涵及内在机理、解锁路径和解锁政策等方面。文章主体分成三个部分,第一部分为国内外研究现状,主要阐述碳解锁的内涵及发展历程。并对碳解锁路径――主要是技术进步的解锁路径和制度改革的解锁路径进行综述;第二部分对当前相关文献的研究对象、理论支持和研究方法进行整理总结;第三部分是对当前碳解锁研究的述评和展望。
一、国内外研究现状
(一)碳解锁发展历程
碳解锁最早由西班牙学者Unruh(2002)年最早提出,他认为技术与制度相互强化形成“技术――制度综合体”(techno-institutional complex),导致现代工业经济“锁定”在碳基能源系统中,因此产生了持续的市场失灵和政策失灵,阻碍了低碳技术的应用和扩散,尽管这些技术相对于目前主导技术具有环境和经济的双重优势。Unruh提出现代工业发展应打破碳锁定现状,实现“碳解锁”,碳解锁的实质就是实现碳基技术体制的替代或者低碳化转型。在此之后,西方学者最初以发达国家为背景,从制度、协议、技术和政策等方面对碳锁定进行了研究,随后对碳锁定的研究范围逐步扩展到发展中国家,主要以中国、印度等国家为代表,探讨发展中国家实现碳解锁的可能性和碳解锁路径选择。其中主要的代表文献有:Unruh(2002)从理论的角度总结出在制度和技术两个层面实现碳解锁,提出制度在低碳技术产生和扩散过程中的地位至关重要,而政府政策在促进技术系统改变尤为重要,肯定政府在碳解锁过程中的重要地位,Unruh还提出低碳技术最先在“缝隙市场”上获得发展,培育成熟后逐渐在主流市场上扩散开来。
中国学者对碳解锁的研究开始在近几年,主要是从技术进步和制度角度来研究中国碳解i路径的可能性。在技术进步方面,主要指低碳技术和清洁能源的推广与应用使得碳排放量与经济增长呈现一定程度的脱钩状态;在制度方面,主要强调政府在制度中的作用,从政策制定到低碳技术系统形成,均肯定了政府的指导作用。谢来辉(2009)追溯碳锁定概念及本身的内涵,深刻阐述了碳锁定和碳解锁的内涵和形成机理,并提出在发展中国家要更加注重国际上的技术合作,以加强参与和履约方面的激励。此后,学者们开始从理论和实证两个角度,利用不同的分析方法和经济模型对中国碳解锁路径进行探讨,探讨范围主要集中在中国GDP和二氧化碳排放量关系以及工业各行业的解锁状态。
(二)基于技术进步的碳解锁路径
目前,技术进步视角下的碳解锁路径研究越来越受到学者们的欢迎,在近些年也成为碳解锁路径研究中的热点。Philip J. Vergragt等(2011)将碳获得和存储(CCS)作为减少二氧化碳排放组合重要元素,开发出一套标准来评估科技锁定的程度,并将这些标准运用到化石燃料社会技术体系(FFR),评估 CCS的碳锁定强化效应,采用技术创新系统的功能方法(TIS)评估CCS的“缝隙”优势,从而运用CCS和生物能源组合避免碳锁定。Kalkuhl(2009)等以福利最大化为目标,提出对学习采用低碳技术进行补贴,采用歧视性的碳价政策调节成本收益,运用细分市场的方式使低碳技术更加经济合理。
中国学者基于技术进步的碳解锁路径研究中,采用了LMDI、动态递归的可计算一般均衡方法、DEA等模型测定技术进步对中国二氧化碳量排放的影响。
关于行业的碳解锁路径研究,孙宁(2011)采用LMDI分解分析方法定量探讨了2003~2008年影响制造业30个分行业二氧化碳排放的主要因素。结果表明技术进步导致的能源强度降低是使得制造业所有分行业碳排放减少的最主要因素,充分印证了技术进步具有显著的碳减排效应。金培振,张亚斌(2014)基于产品质量改进思想构建了考虑能源效率改进与二氧化碳减排的经济增长模型,利用1999~2011年中国工业35 个行业面板数据探讨技术进步通过影响经济增长与能源效率进而作用于二氧化碳减排的双刃效应。研究发现,技术进步会使轻、重工业行业的二氧化碳排放强度向低端收敛;重工业的能源效率改进相对经济增长而言对二氧化碳减排的影响更强。周五七(2015)系统评估了1998~2012年中国工业各细分行业的碳排放量、碳排放强度以及碳排放脱钩弹性,分析了中国工业行业碳解锁的进程、特征和影响因素,研究表明大多数工业行业的碳排放处于相对脱钩状态,高排放行业的碳排放脱钩指数高于中、低排放行业,且高排放行业和低排放行业的碳排放脱钩弹性的波动幅度较大。提出要增强结构性减排在工业碳解锁中的作用,根据行业特征有针对性地实施节能减排以加强行业碳解锁进程。
关于能源效率的碳解锁路径研究,包江山(2013)基于DEA模型对我国的技术进步水平及能源效率状况进行测评,并应用ARDL模型和C-D生产函数分析了技术进步对能源效率的正向改善作用和回弹效应。研究发现,我国各区的经济增长对碳排放的影响呈现较大的差异性,技术效率和技术进步的正向变动均会改善能源效率,而技术进步对能源效率具有较大的回弹效应。刘奕文,胡宗义(2014)借助动态CGE模型-MCHUGE模型仿真分析了三种场景下能源技术变动对我国宏观经济变量、产业资本收益率、产业发展及节能减排的影响程度。研究结果表明,能源技术变动在短期和长期中对主要宏观经济变量、要素市场及节能减排都有较为明显的推动作用。
关于技术进步视角的碳解锁路径研究,鲍勤(2011)将动态递归的可计算一般均衡方法应用于碳关税征收影响的研究,模拟了13种碳关税税率情境下三种不同的能源节约型技术进步增速对于碳关税作用的影响。研究发现,能源节约型技术进步的存在对于我国减少碳排放和促进经济增长具有积极作用,但削弱了碳关税对我国碳减排的积极作用。郭进(2015)基于技术进步视角,运用投入产出分析方法和PLS结构方程模型分析方法,分别对我国的碳锁定状况和碳解锁技术路径进行了研究。研究发现,技术进步对我国碳锁定状况的路径研究系数为0.33,水平较低,其产生的碳解锁效应非常有限,但技术进步有助于优化我国各产业部门之间的投入产出关系,促进我国产业结构的高端化发展。扩大低碳技术的应用范围,能够使技术进步的间接碳解锁效应得到良好的发挥。汪中华(2016)测算1990~2014年中国碳汇量和碳排放量,用两者的差值作为碳超载量,构建碳超载率与能源消耗、制度约束、技术进步3个变量的ECM模型,进一步探讨中国碳解锁路径。
(三)基于制度变革的碳解锁路径
从制度变革的解锁路径来看,主要是依靠政府政策来促进技术系统的变革,进而使得碳排放量与经济增长形成脱钩状态,最终实现碳解锁。政策制度从根本上影响低碳经济的发展,有效的政策制度将为低碳经济的发展打下良好的根基,同时也为引导低碳发展方式建立高效的激励约束机制,从而树立从深层次上影响经济发展模式选择的机制。
外学者对从制度变革层面对碳解锁的路径研究主要集中在环境税、补贴、协议等方面。Bovenberg and Goulder(1996)为了验证环境激励政策的成本是否会消除,构建了1990~2070年的跨时期CGE模型,将环境税收收入用在减少边际收入税率上。结果表明环境税代替普通税收将产生更积极效果,实证显示中性环境税收将征税的负担转移到了低效率的部门,从而产生提高了双重红利。Totti K■onn■ l■、Gregory C. Unruh等(2006)提出前瞻性资源协议,提出政府是作为协调角色促进技术选择多样化;实现技术选择的共同愿景;社会和物理网络的变化。运用这三个目标去分析记录环境自愿协议经验和预见性活动,并将这些工具优点组合成前瞻性政策协议,增强政策文化合作和跨部门、跨学科的利益相关者创造的承诺为避免碳锁定采取行动。Mattauch(2013)认为碳锁定是由技术和政策失灵造成的,避免碳锁定的最有效政策措施是碳税和补偿,通过经济成本利益进行调节,并且加强基础设施建设对于促进低碳转型十分关键。
Patrick Arthur(2014)强调路径依赖和收益增加对大型公路运输基础设施的碳锁定作用,要求在未来交通基础设施中巨大改变,增加政府在交通基础设施严厉措施,从而打破交通行业的碳锁定状况。Linus Mattauch(2015)采用一般均衡模型,研究清洁部门和非清洁部门之间边干学溢出效应的相互作用,从而评估政策避免碳锁定的可行性。研究指出基础设施提高对促进低碳转型是至关重要的。
国内学者在碳解锁的制度选择上,较为主流的政策研究倾向于环境税征收,主要是碳税征收。
关于环境税“双重红利”研究方面,张中祥(1996)利用递推动态模型分析了用二氧化碳税来控制我国二氧化碳排放会造成的各种宏观影响,同时利用能源技术选择模型MARKEL来进行二氧化碳减排技术的选择。研究表明经济增长和环境改善之间存在替代,两者不可兼得。付伯颖(2004)认为,考虑到我国流转税在税制结构中占主导地位,劳动力的供给弹性较小,征税后会否降低产品或行业国际市场竞争力等不确定方面,虽然环境税“双重红利”在理论上具有很大的吸引力,然而从我国经济发展的现状看,环境税的“双重红利”在我国的适用性却十分有限。
关于碳税对行业碳解锁路径研究方面,秘翠翠(2011)构建了一个七部门的静态CGE模型,分析碳税政策的实施对煤炭、石油、电力、建筑等高污染、高耗能部门,以及对我国宏观经济总体的影响。结果表明,碳税的征收并未对我国总体经济造成太大影响,但对于个别高耗能高污染的行业,如煤炭开采业、石油和天然气开采业来说,影响比较明显。 杨超,王峰(2011)基于2007年中国投入产出表,采用动态碳税调整机制构建多目标最优碳税投入产出模型,分析碳税征收对宏观经济的影响。结果显示碳税征收会使得所有行业成本增加,价格上升。但模型并未考虑部分行业能够通过其他方式消化碳税负担,结论存在误差。于倩(2014)构建了一个包含第一产业、煤炭、石油天然气、电力、其他第二产业、第三产业等六个部门的CGE模型,分析了征收碳税对上述六个部门的影响,分析了碳税政策的实施对能源产业的影响,着重分析了碳税政策的实施对电力行业的影响。结果表明碳税政策的实施将使得电力行业成本增加,企业为减少不利影响,必定会使自己朝着高科技、清洁燃料、低碳环保的方向发展。因此碳税政策的实施对我国能源产业优化结构调整有着积极推进的作用。
关于碳税税率方面,刘洁(2011)根据中国各省市、自治区能源消费量及相关系数对相关能源产品使用产生的CO2排放量进行了核算,并根据国际实践经验拟定了三种不同情景的碳税税率。利用1999~2007年省际面板数据定量分析了征收碳税对中国经济增长和能源消耗的影响。研究表明征收碳税能够提高能源产出效率,减小劳动和资本要素收入之间的差距,同时也会降低社会总产出。秦昌波,王金南(2015)利用GREAT-E模型分析环境税改革后不同税率水平对宏观经济、污染减排、收入水平、产业结构、贸易结构和要素需求的影响,发现环境税对中国宏观经济的影响非常有限,GDP的下降在可承受的范围之内,而环境税对污染物的减排作用远远大于对经济的抑制作用,较高税率的环境税能够较大幅度的减少污染物的排放。
关于碳税政策的设计方面,段茂盛(2015)梳理了北欧国家碳税政策的设计演变,阐明碳税政策受到财税政策和控制温室气体排放两方面需求的影响。然而在政策设计过程中往往只能更多体现其中一方面的属性,两种政策属性难以兼容。因此在设计碳税时应首先明确碳税政策所针对的主要问题,避免一方面的需求对碳税政策解决的主要矛盾政策的干扰。另外,由于碳税以控制温室气体排放为主要目标,应该将碳税设置成独立的税目。碳税征收对工业领域影响巨大,为了避免可能的政治阻力,可以采用自愿减排协议机制来加强政策的有效性。
(四)基于技g制度综合体的碳解锁路径
杨玲萍等(2011)从碳锁定的基本内涵出发,重点分析了中国在发电领域、汽车消费领域及建筑能耗领域的碳锁定状态,基于技术――制度复合体概念分析碳锁定的原因,从技术创新与制度变迁的视角下提出了碳锁定解锁策略。李宏伟(2013)年从碳锁定和碳解锁的概念出发,基于技术体制视角定义碳锁定,并在此基础上分析中国碳锁定形成的机理,从理论角度提出”碳解锁“的基本模式和治理体系。谢海生等(2016)分析碳锁定效应的作用机制,提出从技术制度角度进行解锁,解锁的过程需要全部主体共同参与。
二、研究结论
目前国内外对碳解锁路径的研究逐渐增多,根据以上文献,我们可以发现现阶段对碳解锁路径的研究呈现出以下几个方面特点:
(一)研究对象方面
大多数碳解锁路径研究以西方发达国家为背景,近些年逐渐以发展中国家为研究对象,在研究中采用定性研究方法较多,主要集中在从碳解锁形成机理上探索碳解锁路径,定量研究相对比较少。
(二)理论支持方面
对碳解锁路径研究主要理论支撑是碳锁定形成原因和脱钩理论,大多学者对碳解锁路径的分析均从碳锁定的形成机制即技术――制度综合体出发,以此从技术进步、制度变革和技术制度综合体寻求碳解锁路径,基于脱钩理论,对研究对象碳解锁程度进行判定,从而针对不同碳解锁程度提出相应的解锁方法。
(三)研究方法方面
在对碳解锁路径研究中,学者们采用了多种研究方法,在定量分析中,采用了动态递推模型、CGE模型、GREAT-E模型、投入产出模型、ECM模型等对研究对象进行定量分析,并根据分析结果提出对应的解锁路径。
三、研究评述与展望
结合碳解锁路径的特点和中国环境经济问题的实际,本文认为未来碳解锁路径的研究应该围绕以下几个方向发展:在研究方法上,应该借助国际上先进的技术条件和成熟的建模方法,构建符合中国实际的经济环境模型,使得模拟效果与实际现状更加符合。在研究对象上,可以将研究对象更加细化到行业中,对不同行业进行细致的分析和划分,采取合适的计量方法,进一步中国碳解锁路径的研究。在碳解锁路径制度研究方面,采取多种政策制度配合,不是单纯依靠碳税政策,在征收碳税的同时考虑补贴等其他政策,从制度角度对碳解锁路径研究,加强政策对碳解锁程度的定量研究,进一步探讨政策制度对碳解锁的影响程度。由于环境污染具有流动性,加强对区域环境的研究,克服区域间的行政规划,强调区域间碳解锁路径的探究,同时注重建立多区域或者全球的环境经济模型。
参考文献:
[1]Gregory, C, Unruh. Understanding carbon lock-in[J]. Energy Policy, 2000(28).
[2]Gregory, C, Unruh. Escaping carbon lock-in[J]. Energy Policy, 2002 (30).
[3]谢来辉. 碳锁定、“解锁”与低碳经济之路[J]. 开放导报, 2009(05).
[4]PJ, Vergragt. Carbon capture and storage, bio-energy with carbon capture and storage, and the escape from the fossil-fuel lock-in[J]. Global Environmental Change, 2011(21).
[5]Kalkuhl. Efficiency and distribution effects of resource and energy taxes for climate protection[J]. Earth and Environmental Science , 2009(10).
[6]孙宁.依靠技术进步实行制造业碳减排――基于制造业30个分行业碳排放的分解分析[J]中国科技论坛,2011(04).
[7]金培振,张亚斌.技术进步在二氧化碳减排中的双刃效应――基于中国工业35个行业的经验证据[J].科学学研究,2014(05).
[8]周五七,唐宁.中国工业行业碳解锁的演进特征及其影响因素[J].技术经济,2015(04).
[9]包江山.技术进步对碳减排作用路径的实证研究[D].北京工业大学,2013.
[10]刘奕文,胡宗义.能源技术变动对中国经济和能源环境的影响――基于一个动态可计算一般均衡模型的分析[J].科技与经济,2014(04).
[11]鲍勤.能源节约型技术进步下碳关税对中国经济与环境的影响――基于动态递归可计算一般均衡模型[J]系统科学与数学,2011(02).
[12]徐盈之,郭进,刘仕萌.低碳经济背景下我国碳锁定与碳解锁路径研究[J].软科学,2015(10).
[13]汪中华,成鹏飞.中国碳超载下碳锁定与解锁路径实证研究[J].资源科学,2016(05).
[14]Bovenberg, and, Goulder.Optimal Environmental Taxation in the Presence of Other Taxes: General- Equilibrium Analyses[J]. The American Economic Review, 1996(04).
[15]Totti, Ko¨nno¨, la¨, Gregory, C, Unruh. Prospective voluntary agreements for escaping techno-institutional lock-in[J]. Ecological Economics, 2011(21).
[16]Mattauch. Beyond GDP: Measuring Welfare and Assessing Sustainability[J]. Ecological Economics, 2013(04).
[17]Patrick, Arthur. Breaking Carbon Lock-In: Path Dependencies in Large-Scale Transportation Infrastructure Projects[J]. Planning, Practice & Research,2014(03).
[18]Linus, Mattauch. Avoiding carbon lock-in: Policy options for advancing structural change[J]. Economic Modelling, 2015(50).
[19]Zhang, Zhong Xiang . Integrated Economy-Environment Policy Analysis: A Case Study for the People, Republic of China[D]. University of Wageningen,The Netherlands.1996.
[20]付伯颖.论环境税双赢效应与中国环境税制建设的政策取向[J].现代财经,2004(24).
[21]秘翠翠.基于CGE模型的碳税政策对我国经济影响分析[D].天津大学,2011.
[22]杨超,王峰.征收碳税对二氧化碳减排及宏观经济的影响分析[J].统计研究,2011.
[23]于倩.碳税CGE模型在我国能源产业中的应用研究[D].首都经贸大学,2014.
[24]刘洁.征收碳税对中国经济影响的实证[J].中国人口资源与环境,2011(21).
[25]秦昌波,王金南.征收环境税对经济和污染排放的影响[J].中国人口资源与环境,2015(25).
[26]段茂盛.碳税政策的双重政策属性及其影响――以北欧国家为例[J].中国人口资源与环境,2015(10).
[27]杨玲萍,吕涛. 我国碳锁定原因分析及解锁策略[J]. 工业技术经济, 2011(04).
[28]李宏伟.“碳锁定”与“碳解锁”研究:技术体制的视角[J].中国软科学,2013(04).
[29]谢海生,庄贵阳.碳锁定效应的内涵、作用机制与解锁路径研究[J].生态经济,2016(01).
关键词:EKC;制造业;碳排放;Stirpat模型
中图分类号:F426 文章标识码: 文章编号:
引言
在经济的碳排放中,工业占据着较大的比例。据周德群(2011)[ ]的测算,2007年工业二氧化碳排放占全部排放的71.6%,超过三分之二。而制造业的碳排放水平又在工业中占据首要位置,据涂正革(2012)[ ]的测算,制造业的碳排放占据工业总排放的三分之二。所以,要减轻整个经济的碳排放,制造业的碳减排问题需要首先得到解决。
研究制造业行业的碳减排问题,需要总结碳排放的规律,从而利用该规律来达到减排目的,EKC便是既有研究中碳排放的重要规律之一。EKC(Environmental Kuznets Curve),即环境库兹涅茨曲线,最早是由Grossman等(1991)[ ]发现,主要含义是环境质量与经济增长之间存在着一种“倒U型”的关系,由于该形状与Kuznets(1955)提出的收入分配与经济增长之间的关系曲线,即库兹涅茨曲线形状类似,所以被命名为环境库兹涅茨曲线,即EKC。此后,该曲线的存在性和形状一直被广为研究,比如Selden等(1994)[ ]等都通过检验发现该曲线的存在性。然而,这些研究都是针对整个经济体的研究,并没有探讨某一单独行业对该曲线的适用性问题。本文将利用我国制造业的行业数据,探讨我国制造业EKC的存在性,从而为我国制造业的碳减排提供一些参考意见。
1. 已有的文献综述
Grossman等(1991)首次发现了在经济发展中,环境质量与经济增长之间存在一种“倒U”型的关系。之后的诸多学者对该曲线的存在性及形状进行了不同程度的探讨。Shafik(1994)[ ],Seldon等(1994),Dietz(1997)[ ]等通过实证检验发现了“倒U型”EKC的存在。而Agras等(1999)[ ],Roca等(2001)[ ],Azomabou等(2006)[ ],Richermond等(2006)[ ],He等(2009)[ ], 夏艳清(2010)[ ]都未证明EKC的存在性。比如,世界银行(1992)和Shafik(1994)都否定了EKC的存在,认为二者呈现线性关系,不存在拐点。
在EKC的形状上,Seldon等(1994),Dietz(1997),许广月(2010)[ ],付加峰等(2008)[ ],李锴等(2011)[ ]研究发现为倒U型,而且都给出了拐点值。具体来看,Dietz(1997)将已有的impat模型改进为对数估计模型,从而方便研究环境影响与人为影响变量之间的非线性关系。Holtz等(1995)[ ]研究发现EKC存在,但拐点大大超过了区间范围。除了“倒U型”形状之外,部分其他学者认为存在着其他形状,比如邵帅等(2010)[ ]认为二氧化碳与经济增长之间是一种三次方的形式。国内学者何小钢等(2012)[ ]研究发现中国工业的库兹涅茨曲线呈“N型”,存在重组效应。韩玉军等(2009)[ ]认为在不同的经济发展阶段,EKC形状表现不同。
在对制造业行业内的EKC的研究方面,相关研究和探讨都较少。黎晓青(2012)[ ]通过建立二氧化碳减排约束条件的经济增长模型以及我国制造业对碳排放的作用机制,从理论与实证的角度分析了产业增长、资本投入、技术进步、能源强度等因素对制造业碳排放的影响,并且实证发现制造业的发展与碳排放之间存在“N型”的三次曲线关系。本文将通过根据我国制造业化石能源的碳排放测算数据对我国制造业的EKC的存在性及其形状展开探讨,以期能得到制造业碳减排有价值的思路和方向。
2. 我国制造业碳排放的测算
2.1 碳排放测算方法-参考方法
二氧化碳的排放测算历来是碳排放领域的一个最基础的方面。对于此测算,IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)提供了一套操作性较强的参考方法。参考方法是一种自下而上的测算,即假设能源一旦被某一部门消费,或者被转移,或者以气体的形式排放到大气中。参考方法的基本公式为:
(1)
其中, :二氧化碳排放量(Gg,即千吨); :表观消费量, =产量+进口-出口-国际燃料舱-库存变化 ; :转换因子(根据净发热值转换为能源单位(TJ)的转换因子); :能源 的二氧化碳排放系数,单位为kgCO2/TJ(TJ为万亿焦耳)。
2.2 测算
根据参考方法,计算需要能源的消费量,发热值以及碳排放系数。能源的消费量数据来自历年《中国能源统计年鉴》中的实物量,发热值和碳排放系数来自IPCC清单和中国能源统计年鉴,如表1所示。其中,化石能源类别在1991~2009年为16种,2010年开始增加至25种。
经过测算发现,我国制造业的碳排放量由1991年的11.01亿吨,上升到2012年的60.4亿吨,增长接近450%。而制造业的总碳排放平均占到工业总排放的80%以上。制造业的碳排放阶段性变化基本可以分为三个阶段。第一阶段为1991~2001年,该阶段的碳排放相对平稳,基本控制在16亿吨的排放量之内,平均年增速在11%左右。第二阶段为2001~2007年,该阶段为稳步较快增长阶段,平均年增速在14%左右。第三阶段为2008~2012年,该阶段为快速增长阶段,由2008年的14.79亿吨增至2012年的60.4亿吨。
图1 1991-2012年我国工业及三大子行业CO2排放量走势图(单位:亿吨)
分行业来看,平均排放最高的三个行业为黑色金属冶炼,非金属矿物制品业,化学原料及化学品制品业,平均占到制造业总排放的66%。而平均排放最少的为家具制造业,皮革、毛皮、羽绒及其制品业,以及印刷业、记录媒介的复制,三者合计仅占到制造业的0.4%。
3. 我国制造业的EKC实证研究
3.1 EKC于制造业行业适用性探讨的合理性
EKC理论表明,经济增长与环境质量之间存在一种长期的变动关系规律。既有的研究认为,在一个国家经济体总量上,该规律存在。这种规律背后的支撑很大程度上来自于在经济的发展过程中,经济体内部所产生的其他变动带来的有利因素。比如,经济总量在提高的过程当中,会有一些必然的规律,比如国家的城市化水平提高,而这造成经济结构中,第三产业的比例上升,其他产业的比例下降。而第三产业的碳排放水平要低于第二产业,尤其是像旅游业这种“无烟产业”。所以,这推动着碳排放量的下降。然而, 我们无法排除,在不同行业之间经济结构优化的同时,某个行业内部细分子行业结构优化所带来的推力。比如,在制造业内部,同样存在着高碳行业,低碳行业,而且相差较大,这一结构在长期的经济发展过程中或许也存在优化的可能。所以,不能排除EKC于制造业行业的适用性。
3.2 指标与模型
分析的模型与流程我们采用Shafik等(1992)的建议,先设定三次项的方程形式,如果三次项的系数不显著,那么剔除三次项,改为二次项的方程形式。如果二次项的方程系数不显著,则剔除二次项,改为一次项的方程形式。当然,根据不同的方程形式,可以有不同的EKC形状,比如若为三次项方程形式,那么形状应为“N型”,或“反N型”,或“~型”。若为二次项方程形式,那么形状应为“倒U型”或“U型”。具体来看,模型可以写为:
(2)
其中, 为二氧化碳在 时间点的排放量, 为 时间点的人均工资(人均产值), 为随机误差项。
在指标的选取上,我们选用“人均CO2排放量”与“当期价格计算的人均工资”,“当期价格计算的人均产值”。因为衡量一个行业的经济发展水平,人均工资和人均产值都可以用来衡量,所以对这个两个指标都进行考察,以综合考虑。数据来自历年《中国统计年鉴》,《中国能源统计年鉴》,WIND数据库等。检测软件为STATA12.0。
3.3 方程检测
首先采用“当期价格计算的人均收入”( )进行三次方程回归检测,发现系数均不显著。将三次方项剔除,发现变量同样不显著,进一步将二次方项剔除。发现只有人均收入一项的方程高度显著。方程为:
(3)
该方程意味着,制造业的人均收入与人均二氧化碳排放之间存在正向的线性关系,每当人均收入增加一元,人均碳排放将增加0.009吨。
采用指标“当期价格计算的人均产值”( ),我们经过检测发现,环境库兹涅茨曲线呈现显著的“N型”,方程为:
(4)
方程的一次项,二次项,三次项均呈现高度的显著性。该方程发现,碳排放存在两个拐点,分别是人均产值为3元和397元时。可以明显发现观测值以来的人均产值都是要显著大于397元的,所以,碳排放的数值一直在增加,这一结论其实和“当期价格计算的人均收入”指标所检测的线性方程(式3)结论是一样的。
由于数据有限,掌握的时间段只有22年的时间,所以有可能造成样本不足而带来的估计不可信的情况。而且由于遗漏了其他的解释变量,所以造成估计方程不显著的问题,故进一步通过Stirpat模型来进行影响因素分析。
3.4 Stirpat模型
Stirpat模型的最初形式为IPAT模型,是由Ehrlichetal(1971)提出,认为环境污染可以分解为三个人为因素,即人口(Population),财富(Affluence),技术(Technology)。后来,Dietz等(1997)将此模型改进为对数化的形式,如下:
该模型成为环境影响随机模型,即Stirpat模型(Stochastic Impacts by regression on Population,Affluence,and Technology)。该模型具有两大优点。其一,由于数据容易获取,所以对碳排放分解的可操作性大;其二,分解较为合理,分为投入的三大要素劳动,资本和技术,这些都是可以在进一步减排中可以控制的。
在现实指标的选取上,利用制造业二氧化碳排放量来代表对环境的影响,利用制造业的职工人数代表人口,制造业的人均收入代表财富,制造业的能源强度代表技术。在数据的处理上,制造业的职工人数,1991~2010年皆为职工人数,2011~2012年两年由于无法获取该指标,运用制造业城镇单位从业人数代替。能源强度的计算中,所采用的产值1993~2002年间其他制造业数据无法获取,采用历年其他制造业在总制造业中的平均比重来进行折算。制造业的职工人数部分来自于国泰安数据库,部分来自wind数据库,其他数据来自历年中国统计年鉴。
首先,检验变量的平稳性,采用DF-GLS检验,通过Schwert的标准确定的最大滞后阶数为8。结果发现, 从第1阶到第8阶,均无法在10%的水平上拒绝“存在单位根”原假设,即 是不平稳的。进一步检验一阶差分的平稳性,信息准则或序贯t规则的最优滞后阶数介于2到5之间,在此区间,均在5%的显著性水平下拒绝“存在单位根”的原假设,即可以认为 是一阶差分平稳的。同样方法,检验其他变量,只有人均收入是一阶差分平稳的,即人均碳排放只与人均收入构成长期均衡关系检验的条件。
而在利用人均产值对该方程进行检验时,发现系数均不显著。所以,我们可以得到简单的结论,在制造业行业内部,短期的数据来看,二氧化碳排放量与就业人口,技术的关系并不大,也就是说,对环境污染的影响因素分解为人口、财富和技术这三个基本因素的规律性认识在制造业行业内部是不成立的。制造业作为碳排放高输出行业,通过经济阶段的发展来自动减少碳排放是不现实的。
3.5 EKC在制造业内部不存在的探讨及解释
由上面的研究可以表明,EKC在制造业行业内部表现并不明显,可以推断为并不存在。可能的原因是EKC的作用机理很大一部分在于一种产业结构优化之外的作用发挥,比如Galeotti等(1999)[ ]认为“倒U型”EKC的存在性是因为当人均收入较低时,人们并没有动力去治理或降低环境污染,而当经济发展了,人们收入水平达到一定程度,人们便愿意拿出一定的成本去治理污染,从而造成该曲线的存在,这一点其实是和经济学中的边际概念紧密相关的。当财富增多,财富的边际效益下降,而当污染增加到一定程度,污染的边际效益同样下降。另外一种解释是Baldwin(1995)[ ]提出的,这是由于三个阶段的存在而产生的。经济早期阶段,处于农业型经济到工业型经济的转变过程中,污染在增加,而此时产值也在增加;经济的后期阶段,处于工业型经济向服务型经济的转变过程中,污染在减少,而产值仍然在增加。而国内钟茂初等(2011)[ ]则通过对KC和EKC关系的比较后发现,收入差距与环境破坏之间存在正向关系,而这一解释更大程度上确认EKC的“倒U”形状的出现是由于经济总体的原因,而非某个行业。
4 结论与政策建议
关键词:园林景观;植物配置;调配;生态平衡;组织;造景
1 园林景观设计中植物配置的调配
植物配置相当于园林的灵魂,同时地形、地貌等各类造园材料都会影响到园林造景的主题。园林规划中,观赏效果和艺术水平的高低在很大程度上取决于园林植物的选择和配置。如果不注意花色、花期、叶色、树形的搭配,随便种植,就显得杂乱无章,景色大为逊色。园林植物品种丰富,形形,有的种类在一年中仅一次特别有效,或许在开花期、或许在结果期。植物与其他的园林配置不同,它是有生命的材料,它呈现的艺术效果会随着季节的变化而变化,因而在应用中我们要了解植物的自身特点,根据其特点结合艺术形式,尽可能地把它的姿态、色彩、风韵、芳香等美的特点展现在整个园林景观中。
2 园林景观设计中植物配置的作用
2.1 改善环境质量,维护城市生态平衡的作用
园林中植物配置可以净化空气、调节气候。其自身的生态性,决定了它是最理想的改善环境的设计要素。一个良好的绿化环境,能够净化空气,调节环境的温度和湿度,有利于人体健康。植物经过光合作用吸收二氧化碳,释放氧气,而人在呼吸过程中吸入氧气,呼出二氧化碳,从而使大气中氧气和二氧化碳达到平衡。
2.2 可以组织空间
在园林景观设计中,植物配置还有不漏痕迹的调整作用,它就类似于墙体,但是却又有着开敞性和完整性。利用不同的植物组合,可以组成不同的区域,能使各区域既能保持各自的功能作用。以植物作为隔断,既能有效地划分区域又不会使空间封闭,有利于保持空间的通透顺畅。园林中植物配置的种植的布局,要注重主与次,这样才能起到强化空间,增加空间的开阔感和层次变化的作用。
2.3 具有造景功能
园林中植物配置因季节的变化也会呈现不同的场景效果,春有青青、夏有浓荫、秋有红叶、冬有苍松,季相的变化使人们更直接地感触到自然的气息。同时,人们主观感情必须和客观环境相结合,不同的园林形式表现出了不同的立意方式。节日广场,应营造出欢快、喜庆的氛围,色彩上以暖色调为主;烈士陵园应以庄严、肃穆为基调。园林绿化不同于植树造林,保持各自的园林特色的同时,更要兼顾到每个植物材料的形态、色彩、风韵、芳香等要素,考虑到内容与形式的统一。
3 园林景观设计中植物配置的种类应用
园林景观设计中,植物配置的实际应用种类繁多,在植物种类的选择,数量的确定,位置的安排和方式都是极其重要。花坛内的植物要求植株低矮,群体花期较长,观赏效果好。常用的地被植物有紫萼、玉簪、鸢尾、银叶菊、马蔺、五彩石竹等。花境内的植物要求花期较长,植株较高,可以花灌木和宿根花卉混栽。常用的地被植物有玉簪、金叶大花六道木、鸢尾、细叶芒、亚菊、萱草等。道路绿地中的植物要求耐干旱,耐贫瘠。常用的地被植物有大花金鸡菊、景天三七、荷兰菊等。垂直绿化中的植物要求有一定的攀援能力,以藤本类为主,常用的有常春藤、爬山虎等。
植物配置在景观中影遵循自然性、生活性、科学性、艺术性相结合的原则;同时,景观特色鲜明,层次丰富;其次,因地制宜要与合理引进相结合;最后,传统技艺还要与与适当改造相结合。
4 园林景观植物配置的发展
中国作为世界园林之母,在世界园林中有着独特的风格,有深厚的艺术造诣。当今社会国家经济飞快发展,人们生活水平提高,物质文明的提高从而也带动人们的精神文明相继提高,人类对生存环境的要求日益提高。现代城市人口膨胀,楼群密集,建筑,现代人如居囚龙,与自然隔离,生态失调,于是加剧人们对绿色的向往,此时园林中植物配置发挥了其作用,现代园林植物景观的呼声也日益高涨。从园林景观发展的趋势来看,我国园林景观要走以植物为主,自然为主与生态为保护相结合的道路,对园林植物景观设计来说,在原有的基础上,赋于时代的内容,符合当今社会发展的生态保护的需要,是对我国园林事业的继承和发扬。
5 结语
有效地改善生态环境,为人们提供一个安全、舒适、优美的园林景观空间,实现人与自然和谐共存,是当代社会一项重大的任务。虽然园林景观规划存在许多问题,还有许多工作要改善和完善,但我们应该在总结国内这些年工作的基础上,借鉴国外的先进技术和方法,吸收一些新思想,以促进城市经济社会可持续发展。
参考文献
1 郭会丁.园林景观色彩设计初探[M].北京:北京林业大学,2005