广西壮族自治区碳足迹动态分析

赵 晶，马彩虹，程世娇

(1.西安石油大学心理研究所,陕西西安 710065;2.宁夏大学资源环境学院,宁夏银川 750021;3.陕西师范大学旅游与环境学院，陕西西安 710062)

广西壮族自治区碳足迹动态分析

赵 晶1，马彩虹2*，程世娇3

(1.西安石油大学心理研究所,陕西西安 710065;2.宁夏大学资源环境学院,宁夏银川 750021;3.陕西师范大学旅游与环境学院，陕西西安 710062)

利用IPCC方法测算了广西壮族自治区的能源活动和水泥生产过程中的碳足迹和植被固碳量，并进行了碳足迹等级评估.结果表明，1996—2012年，广西碳足迹逐年增加，从-3 298.32万 t上升到24 859.66万 t，提高了853.71%.其中，能源碳足迹提高了432.91%，水泥碳足迹提高了372.60%，植被固碳提高了44.77%.能源消费的碳足迹占总足迹的88.95%～91.53%，水泥仅占8.47%～11.05%.人均、单位面积碳足迹和碳排放指数增幅较高，分别达749.88%,830.60%,769.42%，碳足迹等级从碳汇变为中等，跨越4个亚级.可见，1996年以来，广西的碳足迹增速很快，其能源和水泥的碳足迹增幅远大于植被固碳的增速；碳足迹增高主要是由化石能源燃烧引起的；植被固碳能力相对较强，可中和该区1/3以上的碳足迹，但其增幅有限，所以应重视植被的保育；碳足迹等级增幅较大，应引起有关部门的重视.如不考虑植被固碳，以2012年为例，按碳排放指数由大到小的顺序，广西在全国31个省市自治区中排第14位，属于中等.

碳足迹；气候变化；广西壮族自治区

全球气候变化严重威胁着可持续发展.人为活动引起的碳排放是造成全球温室效应的主要原因.减少碳排放，增加碳固定，遏制气候变暖趋势，是当今国际社会关注的焦点之一，也是学术界研究的热点问题.2007年中国开始成为世界碳排放总量第一大国.2009年在联合国气候变化大会上，中国向世界承诺到2020年碳强度比2005年下降40%～45%，碳减排的任务艰巨而紧迫.

碳足迹是指某项活动或某个产品在其整个生命周期直接和间接排放CO2的量[1,2].作为核算人类活动引起碳排放的新方法，碳足迹成为近年来国内外研究的新热点之一[3,4].在国外，Hertwich等对国家[5]、城市[6]等不同尺度碳足迹做过研究；Pathak等分别对食品生产[7]、铜生产[8]、交通[9]、医疗[10]、供水系统[11]的碳足迹进行过研究.在国内，赵先贵等[12]、Chuai等[13]、Cheng等[14]、赵荣钦等[15]分别研究了能源、农作物生产、不同产业的碳足迹；李媛等[16]、韩艳莉等[17]、肖玲等[18]、郭运功等[19]、赵先贵等[12,20,21]分别研究了宁夏、青海、甘肃、山东、上海、陕西、北京和山西等省市自治区的碳足迹.可见，国内外碳足迹的研究虽有了一定的进展，但也存在很多不足:研究多侧重化石能源的碳排放，较少涉及植被的碳固定；缺少区域碳足迹等级的评估方法，尤其是没有应对全球气候变化目标的评价基准，造成不同时空条件下的评价结果无可比性.

广西壮族自治区地理位置独特，有关该地区的碳足迹未见报道.文中构建了基于全球标杆的区域碳足迹等级评估体系，并对1996—2012年广西壮族自治区碳足迹进行了动态变化分析和碳足迹等级评估(以下用“广西”代替“广西壮族自治区”)，研究结果可为政府有关部门制定碳减排政策和发展低碳经济提供科学依据.

1 数据来源与研究区概况

1.1 数据来源

研究所需要的数据主要来源于1997—2013年的《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》、《中国林业统计年鉴》、《中国农业统计年鉴》和《广西壮族自治区统计年鉴》，另外也通过广西壮族自治区政府网站和统计局网站获取有关数据.排放因子数据来自《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和《省级温室气体清单编制指南》.

1.2 研究区概况

广西地处东经104°26′～112°04′与北纬20°54′～26°24′之间,东邻广东省，西连云南省，西北靠贵州省，东北接湖南省，南临北部湾与海南省隔海相望，西南与越南毗邻.全区陆地总面积23.67万 km2，地处亚热带，年均温在16.5～23.1 ℃，年均降水量1 070 mm以上，大部分地区为1 500～2 000 mm.气候温暖湿润，阳光充足，利于植物生长，野生植物种类丰富，居全国第3位.2012年，全区森林覆盖率60.5%，居全国第4位，活立木蓄积量6.21亿 m3，森林蓄积量6.13亿 m3.2012年常住人口4 682万人.2012年第一、二、三产业增加值占地区生产总值的比重分别为16.7%，35.4%和47.9%，GDP增长高于全国水平，2006—2012年GDP增速为12.3%～14.2%.2012年全年全区能源消费总量9 154万 t标准煤，比上年增长6.6%，万元GDP能源消耗比上年下降3.36%.

2 研究方法

2.1 碳足迹核算模型

从碳平衡角度看，某一区域的净碳排放量等于该区域的碳排放量与固碳量之差.目前，化石能源消费是碳排放的主要原因，而固碳主要依赖植被.根据中国《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和《省级温室气体清单编制指南》(以下分别简称“IPCC指南”、“省级指南”)，农作物因碳循环周期短，其碳汇作用做零处理，草地与农作物类似，其固碳作用也很小，所以植被固碳主要靠森林.根据IPCC方法，特殊工业的碳足迹仅计算其生产过程中由于原料分解所产生CO2(其能源消费的碳排放已归入能源部门)，区域所涉及的特殊工业包括水泥、石灰、钢铁等，考虑到各自的比重和数据获取的限制，文中主要计算化石能源、水泥生产过程的碳足迹和森林(包括乔灌木)的固碳量.区域碳足迹测算公式为[12]

(1)

其中，F为区域碳足迹；f为人均碳足迹；P为人口数量；Fa为单位面积的碳足迹(即碳足迹密度)；A为面积；Ff为能源碳足迹；Fc为特殊工业生产过程的碳足迹；C为植被固碳量.

第四，建立长效的选人、培训、参赛、传承的机制，将学科竞赛与第二课堂活动及学生社团建设密切结合，将学科竞赛培训和参赛工作系统化常态化。

化石能源碳足迹的测算方法参照IPCC指南和省级指南中的计算原理和有关因子的缺省值(IPCC要求各国尽量采用本地区的排放因子，中国已颁发的排放因子在省级指南中已尽可能采用，不足的采用IPCC的相关默认值，文中也遵守这个原则)，其计算公式为[12]

(2)

其中，Ei为i种化石能源的消费量(t)；Vi为i种能源净发热值(TJ·Gg-1，1 Gg=103t)；Hi为i种能源的含碳量(kg·GT-1)；Bi为i种能源的缺省氧化率；Vi,Hi,Bi均采用省级指南的推荐值;10-3为单位之间的换算系数；44/12是CO2与C的换算系数.

根据省级指南，我国每生产1 t水泥熟料，由原料分解产生0.538 t的CO2.由于无法获取广西历年的水泥熟料的产量，文中依据所能获取的几个年份该区水泥熟料与水泥产量的数据，计算出了水泥熟料占水泥产量的比例为82.54%，依此可计算广西水泥生产过程中产生的CO2排放.

植被固碳包括森林和灌木，其测算方法为[12]

(3)

其中，Si为i类植被的面积；PNE i为1 hm2i类植被一年固定的碳量(即净生态系统生产力，它等于植被的净初级生产力PN P与异养呼吸之差),依据已有研究结果[22]，广西森林植被的PN E取值为2.84(t C·hm-2)；灌木植被的PN E取森林和草地的平均值，广西草地植被PN E取0.36(t C·hm-2)[23].

目前碳足迹研究中的计量单位没有统一.文中碳足迹以t CO2为单位，时间以a为单位，面积以hm2为单位.

2.2 碳足迹等级评价

文中提出碳排放指数的概念，并作为区域碳足迹等级评价的指标，其计算方法为[21]

(4)

(5)

(6)

其中，W为碳排放指数；Wp为人均碳排放指数；Wa为单位面积的碳排放指数；Wp,max,Wa,max分别为全球人均碳排放指数、单位面积碳排放指数最大值；fg,Fg分别为应对全球气候变化目标的人均碳足迹、单位面积碳足迹.

根据现有的研究结果[24]，应对气候变化目标的人均和单位面积碳足迹分别为2 t,2.33 t.利用世界资源研究所(WRI)2010年公布的全球温室气体排放数据和(5),(6)式计算了世界碳足迹量前30位的国家或地区的Wp和Wa，经分析对比，当Wp,max,Wa,max分别为15和35时,W有很好的区分度.考虑到人的生存权的重要性，并通过专家问卷调查，文中暂定Wp和Wa在碳足迹等级评估中的权重分别为0.70及0.30.

为了使评价等级标准基于全球，文中利用(4)～(6)式对世界碳排放大国或地区试评估(表1)，通过对试评估结果的聚类分析，结合考虑世界各国及中国部分省市自治区的碳排放总量、人口、国土面积、生态环境和社会经济发展状况，制定了碳足迹等级划分标准(表2).

3 结果与分析

3.1 广西碳足迹动态变化特征分析

1996—2012年，全区碳足迹总量从-3 298.32万t上升到24 859.66万t，提高了853.71%(图1).其中，能源碳足迹总量从6 909.82万t上升到36 823.26万t，提高了432.91%；水泥生产过程的碳足迹由858.61万t增加到4 057.82万 t，提高了372.60%；植被表现为碳汇效应，植被固碳量由11 066.75万 t增长到16 021.42万 t，提高了44.77%，植被固碳量的增幅远小于能源和水泥的碳足迹.从全区碳足迹总量看，其变化可分为两个阶段：2004年以前为碳汇，2004年以后为碳源.

表1 全球主要碳排放国家或地区的碳足迹等级评估结果

表2 碳足迹等级划分标准

图1 广西碳足迹构成及动态变化趋势Fig 1 The composition and dynamic changes of carbon footprint in Guangxi

从碳足迹的构成比例看，能源消费的碳足迹占88.95%～91.53%，水泥仅占8.47%～11.05%，可见，广西碳足迹主要由化石能源燃烧引起.广西植被固碳量所占比重很高，1996—2004年固碳量是能源和水泥碳足迹总量的100.21%～146.57%，可见该时期广西表现为碳汇，除中和了本地能源消费和水泥生产所产生的碳足迹外，还有近50%的剩余碳汇可用于交易.2005—2012年广西虽表现为碳源，但植被碳汇仍可中和碳足迹总量的37.14%～83.92%.可见广西的植被固碳能力很强，目前仍可中和该区1/3以上的碳足迹.虽然从净碳足迹量看广西的碳足迹量并不高，但由于该区的能源消费和水泥生产所导致的碳足迹的增幅远大于植被固碳量的增速，因此，碳减排和植被保育都不容忽视.

3.2 人均、单位面积和万元GDP碳足迹的动态变化特征分析

1996—2012年，全区人均碳足迹由-0.72 t增加到5.31 t，提高了838.74%(表3)；单位面积碳足迹从-1.39 t增高到10.50 t，提高了853.71%.万元GDP碳足迹从-1.94 t增加到1.90 t，增高了197.98%.可见，广西的人均、单位面积和万元GDP碳足迹的增幅都较高，说明其碳足迹的增速大于经济发展，今后在发展经济的同时，应通过科技创新等途径逐步降低碳排放强度.

表3 广西人均、单位面积、万元GDP碳足迹的动态变化

3.3 碳足迹等级评估

1996—2012年，广西的碳排放指数从-0.05逐年增加到0.34，增幅达842.67%，其中，1996—2004年为碳汇等级(Ⅰa)；2005—2006年为很低等级(Ⅰb)；2007—2009年为较低等级(Ⅰc)；2010—2011为中下等级(Ⅱa)；2012年上升为中等等级(Ⅱb).可见，近14年来，虽然广西的碳足迹总体处于低碳状态(Ⅰ)，但其碳足迹等级的增幅较大，16年间从碳汇等级(Ⅰa) 跨越了4个亚级上升到中等等级(Ⅱb).

在不考虑植被固碳情况下，以2012年为例(表4)，按碳排放指数由大到小的顺序，广西在全国31个省市自治区中排第14位，属于中等等级(Ⅱb).

表4 中国2012年各省市自治区碳足迹等级评估结果

4 讨论

区域碳足迹研究的主要目的是通过测算区域的碳收支状况，来评估该区域的碳排放对全球气候变化贡献的大小.由于不同地区的人口多少和面积大小不同，对不同区域间的研究结果相互比较时，仅用总量或人均值作为指标，可能存在不公平和不科学的问题.因此，文中采用人均和单位面积的碳足迹指标以消除人口和面积的影响；且将某一区域的面积换算成表示生态承载力的生物生产面积，增加了区域间的可比性；并以应对全球气候变化目标的人均碳足迹和单位面积的碳足迹作为构建碳排放指数的基准.在确定人口和面积两个因子在碳排放等级评估中的权重时，经过专家咨询和试评价，文中将两者的权重暂定为0.7和0.3，既体现以人为本、人的生存权和发展权优先的原则，也兼顾了面积大小不同国家或地区间在区域发展上的公平性，并把碳足迹等级评估的标杆基于全世界，在对全球30个碳排放大国或地区及中国部分省市自治区的试评估中，区分度良好.

5 结论

利用IPCC方法对广西1996—2012年的碳足迹与植被固碳量进行了动态分析和碳足迹等级评估，结论如下：

1)碳足迹呈明显上升趋势，能源和水泥的碳足迹增幅远大于植被固碳量的增速.全区碳足迹总量从-3 298.32万 t上升到24 859.66万 t，提高了853.71%.其中，能源碳足迹提高了432.91%，水泥碳足迹增高了372.60%，植被固碳提高了44.77%.

2)碳足迹增高主要由化石能源燃烧引起.能源消费的碳足迹占总排放量的88.95%～91.53%，水泥仅占8.47%～11.05%.

3)植被固碳能力很强，可中和广西1/3以上的碳足迹，但植被固碳的增幅较小，应重视植被的保育.

4)人均、单位面积碳足迹和碳排放指数增幅很高，分别高达838.74%,853.71%,842.67%，碳足迹等级从碳汇变为中等，跨越4个亚级，增幅较大.如果没有植被较高的碳汇作用，广西2012年的碳足迹为中等等级，碳减排不容忽视.

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(责任编辑 惠松骐)

Dynamics of carbon footprint in Guangxi Zhuang Autonomous Region

ZHAO Jing1,MA Cai-hong2,CHENG Shi-jiao3

(1.Institute of Psychology,Xi’an Shiyou University,Xi’an 710065,Shaanxi,China; 2.School of Resources and Environment,Ningxia University,Yinchuan 750021,Ningxia,China; 3.College of Tourism and Environment,Shaanxi Normal University,Xi’an 710062,Shaanxi,China)

In order to know the carbon balance of the Guangxi Zhuang Autonomous Region,IPCC method is used to estimate the carbon footprint and the amount of vegetation carbon sequestration from cement production process and energy activities,and the carbon footprint level assessment is carried out.The results show that between 1996 and 2012,the carbon footprint grew year by year from -3 298.32×104t to 24 859.66×104t in Guangxi,which increased by 853.71%.The energy carbon footprint increased by 432.91%,cement carbon footprint increased by 372.60%,and the vegetation carbon sequestration increased by 44.77%.Carbon footprint from energy consumption account for 88.95% to 91.53% of total emissions,and cement account for only 8.47% to 11.05%.Carbon footprints per capita,per unit area and carbon emissions index increased to 749.88%,830.60% and 769.42%,respectively.The grade of carbon footprint changed from carbon sinks to medium,which was across 4 sub-grades.The conclusions are as follows:Since 1996,the growth of carbon footprint is fast in Guangxi.Carbon emission growth of energy and cement is much larger than amount of vegetation carbon sequestration.The carbon footprint is mainly caused by the burning of fossil fuels.The carbon sequestration capacity of vegetation is very strong,and it can neutralize the carbon emissions of more than a third of the carbon emissions in Guangxi.But the increase in the vegetation carbon is too small,so that more attention should be paid to the conservation of vegetation.The carbon emissions increase is larger,which should arouse the attention of the relevant departments.Without considering the vegetation carbon sequestration,according to the carbon emission index from big to small order,Guangxi ranked fourteenth in 31 provinces and autonomous regions,belonging to the middle level in 2012.

carbon footprint;climate change;Guangxi Zhuang Autonomous Region

2014-11-06;修改稿收到日期:2015-01-18

国家社会科学基金资助项目(14XKS019)

赵晶(1985—)，女，陕西铜川人，讲师，硕士.主要研究方向为环境心理学. E-mail:zhjzhj200318@163.com

*通讯联系人，女，副教授，博士.主要研究方向为资源环境评价与GIS/RS应用.E-mail:mchyanni@aliyun.com

F 062.2

A

1001-988Ⅹ(2015)04-0098-06