Emission Inventories of Carbon-containing Greenhouse Gases in China and Technological Measures for Their Abatement

The report summarizes surveys on carbon inventories and initiatives on sustainable carbon cycling taken by the Research Center for Eco-Environmental Sciences, where the authors work/worked. The first part of the report, which appeared in the preceding issue of this journal, deals with the concept of sustainable carbon cycling, the historic evolution of carbon cycling processes in China, carbon pool enhancement, value addition, carbon sequestration and carbon balance. This very paper, as the second part of the report, covers the results of carbon dynamics modeling, emission inventories of various carbon-containing greenhouse gases and their potential abatement measures.     

Emission Inventories of Carbon-containing Greenhouse Gases in China and Technological Measures for Their Abatement

Abstract

The report summarizes surveys on carbon inventories and initiatives on sustainable carbon cycling taken by the Research Center for Eco-Environmental Sciences, where the authors work/worked. The first part of the report, which appeared in the preceding issue of this journal, deals with the concept of sustainable carbon cycling, the historic evolution of carbon cycling processes in China, carbon pool enhancement, value addition, carbon sequestration and carbon balance. This very paper, as the second part of the report, covers the results of carbon dynamics modeling, emission inventories of various carbon-containing greenhouse gases and their potential abatement measures.     

重庆市温室气体排放系统动力学研究

在全球气候变暖和快速城市化的背景下,开展城市温室气体减排研究十分迫切。重庆作为中国五大中心城市之一和西部唯一的直辖市,其协调经济发展和节能减排的实现模式对广大西部地区具有重要示范意义。本研究从社会经济发展的内部结构出发,以经济和人口增长导致的能源消费为核心,构建重庆市温室气体排放的系统动力学模型。研究中考虑不同投资率下的高、中、低三种经济发展模式,并在此基础上设置节能和低碳情景,探求节能水平提高、能源结构改善和碳汇能力增强对未来重庆温室气体排放的影响。模拟结果表明,产业能耗水平降低即节能情景,是重庆市温室气体减排的主要途径,对保证2020年中国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%目标的实现具有一定借鉴意义。最后本文在产业结构、能源消费、碳汇增加等方面针对重庆未来低碳经济发展提出对策建议。     

重庆市温室气体排放清单研究与核算

城市化进程所带来的大量能源消费和温室气体排放已成为制约城市健康快速发展的瓶颈因素,亟需进行定量核算和分析。开展温室气体清单研究对节能减排和低碳城市建设具有重要的理论和实践意义。本文以重庆市为案例,通过清单方法分析主要温室气体排放源和碳汇,考虑主要能源活动、工业、废弃物处置、农业、畜牧业、湿地过程和林业碳汇,核算排放总量和强度,剖析重庆温室气体排放结构和现状。结果显示:1997-2008年重庆市温室气体排放总量呈现出上升趋势,2008年比1997年增长了2.31倍,其中增长幅度较大的是一次能源消费过程、外购电力和工业非能源过程。此外,随着温室气体排放量的增加,单位产值温室气体排放量却呈现下降的趋势,反映重庆市温室气体排放控制取得了一定效果。最后根据重庆市温室气体排放结果进行分析,提出了改变能源结构和工业结构、提高能效和加强"森林重庆"建设等政策建议,为重庆市转型低碳经济发展提供参考。     

农田温室气体净排放研究进展

农业是温室气体排放的主要排放源之一,农业温室气体减排对全球温室气体排放具有重要贡献,研究农田温室气体净排放潜力亦具有重要现实意义.本文阐述了农田温室气体净排放的涵义,并归纳总结了耕作方式、施肥、水分管理、间套作等农业措施对农田土壤有机碳(SOC)含量、农田土壤N2O和CH4、农田生产物资的使用所造成的温室气体(主要为CO2、N2O和CH4)排放的影响,结果表明:保护性耕作总体能提高表层SOC含量,减少CH4排放,但减少农田土壤N2O排放的研究尚存在一定的争议,耕作方式亦影响投入,从而影响温室气体的排放;施肥(特别是配施)能提高SOC含量.施氮肥越多,N2O排放量越大,而CH4主要受有机物料的影响较大;水分对减少N2O和CH4排放有相反作用,需综合进行平衡管理;不同的作物品种、间套作模式或促进或减少温室气体排放.此外,本文指出了国外在该领域的研究注重从系统角度考虑农田温室气体排放,而国内的研究则非常少,提出我国农田温室气体净排放可作为未来研究的一个重点,并对未来研究内容进行了初步归纳总结.     

主要部门污染物控制政策的温室气体协同效果分析与评价

工程减排、结构减排和监督管理减排是实现我国污染物减排的三个主要措施,近年来我国SO2的排放呈现出下降的态势,本文选取电力、钢铁和水泥这3个重要行业,测算了在"十一五"以来SO2的减排效果,以及由其带来CO2减排的协同效果。结果显示,"十一五"期间,3个主要行业减少污染物排放超过1 000万t,其中工程减少污染物排放超过700万t,结构减少污染物排放300万t。由此带来的协同效果显示,由于结构减排带来了超过7亿t CO2的减排,而由于工程效应减少污染物的同时带来的CO2增加500万t,因此总计带来7-8亿t CO2的减排。而"十二五"前两年减少污染物排放400万t,其中工程减少污染物排放350万t,结构污染物排放减少了40万t。由此带来的协同效果显示,由于结构减排减少了CO2排放1.74亿t,而由于工程效应减少污染物的同时带来的CO2的增加量为200万t,因此总计带来1.72亿t CO2的减排。结构减排和工程减排两种措施可以在行业内实现降低污染物的排放,但是其贡献程度由于行业的差异有所不同。"十一五"期间电力行业较多是依靠工程减排实现SO2排放的降低,而水泥和钢铁行业则更多是依靠行政命令如关停落后产能和机组实现污染物的减排,显示出电力行业通过技术实现污染物的减排,而其他两个行业则主要靠调整结构来实现减排。电力行业中的末端治理技术即工程减排贡献了大部分的污染物减排,但是与此同时由于末端治理技术会导致能源消耗的增加,即引起CO2排放的增加,因此污染物的协同控制效果较差,而钢铁和水泥行业的污染物减排则由于更多是通过结构调整的手段,如关停落后产能和机组,因此其协同效果较为显著。"十三五"期间,需要继续控制双高产业的发展,强化"前端"污染物控制减排,夯实结构减排的协同成效,加大工程减排的实施,缩小减排工程能力和实际减排效果的差距,实现"末端"污染物减排,加强"前端"审批和"中段"运行管理效果。     

户用沼气模式生命周期减排清单与环境效益分析

相对于传统农业活动,以沼气为纽带的生态农业生产具有清洁的能源生产和高度闭环的废物回收处置等明显优势,在全国范围内得到入户推广。本文综合考虑沼气工程建造、使用和综合利用等生命周期过程,分析了典型户用沼气池综合利用各阶段环境节能减排清单,并在此基础上评价其环境效益。结果表明,"猪-沼-稻-果"综合农业利用模式下单位沼气池节能减排效果明显,其中CO2、PM10、CH4和CO净减排量分别达3 060.700kg、19.820kg、12.960kg和75.590kg,总净节能达9 068.4MJ。其中,玉米秸秆、沼液沼渣的利用和燃煤替代对温室效应的减缓明显,畜禽粪便的利用和燃煤的替代减缓了环境酸化以及富营养化过程,而光化学氧化的减缓主要来自玉米秸秆的利用而减少的CO、VOC的排放,沼气工程对人体毒害的减缓主要是来自燃煤替代而减少的SO2和PM10排放。户用沼气利用对各种环境影响均有减缓作用,其中对光化学氧化、富营养化、环境酸化和温室效应的改善最为显著,对于降低能源耗竭、减缓对人体的毒性也起到了较好的作用。     

碳排放的人文发展绩效指标与实证分析

随着气候问题的日益凸显,发展低碳经济已成为全球共识.因此,提高碳排放绩效便成为题中应有之义.既有的关于碳排放绩效的研究主要围绕碳生产率指标展开,问题在于碳生产率测度的是碳排放的经济绩效,而非经济社会福利绩效.本文综合排放总量、人均排放以及发展阶段三个因素,构建碳排放的人文发展绩效指标,在此基础上对二十国集团1990-2006年的碳排放绩效进行分析,结果显示历年绩效平均值排前五名的国家是印度尼西亚、巴西、阿根廷、土耳其和墨西哥.七个国家的碳排放绩效呈现上升的趋势,其中德国和英国碳排放绩效增速较快,且在控制碳排放的同时保持了人类发展水平的提高,值得其他国家效仿.人类发展指数和碳排放绩效二维组合的国家分类表明,碳排放绩效不高是各国普遍存在的问题.无论从动态还是静态角度来看,中国目前都不具备低碳竞争优势.最后对中国如何提高碳排放绩效提出了从技术、制度与理念三方面进行创新的政策建议.     

中国农业温室气体排放:现状及挑战

该文从农业生产过程和化肥、能源等投入方面计算了中国农业温室气体排放.2009年,中国农业总计排放温室气体158 557.3万t CO2当量,比1980年增长52.03％,年均增长1.46％.其中,CH4占总排放的25％,N2O占总排放的52％,CO2占总排放的23％.按来源分析,在2009年排放的温室气体中,水稻种植排放14 264.45万t,占9％;畜牧生产排放42 709.94万t,占26.94％;土壤排放47 457.81万t,占29.93％;化肥、能源、农药、农膜等投入引起的排放54 125.11万t,占34.14％.2009年农业GDP排放的温室气体为2.98 kg/元,粮食排放的温室气体为1.5 kg/kg.在2008年,牛肉排放的温室气体为28.54 kg/kg,羊肉为15.5 kg/kg,猪肉为1.49kg/kg,禽肉为0.54 kg/kg,牛奶为1.04 kg/kg,禽蛋为0.83 kg/kg.由于技术进步和生产效率提高,单位粮食、肉类和牛奶排放的温室气体都有较大幅度降低.对于种植单季粮食的土地,CO2交易价格为80元/t将使23.27％的耕地退出粮食生产;当CO2交易价格为100元/t时,这一比例高达63.31％.对于种植双季粮食的土地,CO2交易价格为130- 140元/t时,将有50％的耕地退出粮食生产.由于中国粮食生产利润率过低,CO2较低的价格使严重影响粮食生产面积和产量.     

Evolutionof Sustainable Carbon Cycling Processes in China

This report summarizes the surveys on carbon inventories and initiatives on sustainable carbon cycling taken by RCEES. The first part of this report deals with the concept of sustainable carbon cycling, the historical evolution of carbon cycling processes in China, carbon pool enhancement, value addition, carbon sequestration and carbon balance. The second part covers the modeling of carbon dynamics, emission inventories of various carbon containing greenhouse gases and their potential abatement measures.     

Evolution of Sustainable Carbon Cycling Processes in China

Abstract

This report summarizes the surveys on carbon inventories and initiatives on sustainable carbon cycling taken by RCEES. The first part of this report deals with the concept of sustainable carbon cycling, the historical evolution of carbon cycling processes in China, carbon pool enhancement, value addition, carbon sequestration and carbon balance. The second part covers the modeling of carbon dynamics, emission inventories of various carbon-containing greenhouse gases and their potential abatement measures.     

基于空间计量经济学的碳排放与经济增长分析

本文采用空间计量经济学的方法对我国各省份的经济增长与碳排放之间的关系进行了实证分析,结果表明:我国各省份的碳排放在空间分布上表现出一定的空间正自相关性,碳排放量最高的省份多处于经济发达的沿海地区,如以北京为中心的环渤海地区,以上海为中心的长三角地区和以广东为核心的珠三角地区,而次之的是经济较为发达的地区,如中部的山西、湖北、湖南、江西、安徽和西南地区;我国各省份的碳排放在空间分布上存在一定的空间集群效应,如环渤海地区就表现出高碳排放的空间集群效应,而西部地区的西藏、新疆、甘肃、青海却表现出低碳排放的空间集群效应.经济增长与碳排放呈现出正相关关系,高碳排放的地区多处于经济发达的沿海地区,而低碳排放的地区多处于经济落后的内陆地区;我国目前的经济增长对碳排放的依赖性较强,经济增长对碳排放的弹性系数约为0.8左右,说明在未来的短时间内很难实行低碳经济的发展模式.     

国际城市CO2排放清单研究进展及评述

综述和分析了国际城市CO2排放清单研究进展,及国际组织/机构建立的城市清单标准和协议.将城市清单方法划分为直接排放法、碳足迹法和直接-间接排放混合法,并比较分析了各种方法的特点和优劣势.探讨了城市清单中范围3的内容和计算深度及城市交通排放分配问题.早期城市排放清单基本沿用国家清单方法,但当城市作为消费者的特色愈加明显,其清单方法学受城市物质循环思想的影响,已经不同于国家清单方法并逐渐成熟.在准确性、公平性和效率性原则下,直接-间接排放混合法成为城市清单的主流方法,当前排放主要包括范围1+范围2,但未来范围1+范围2+范围3(重点产品和服务)将成为主流趋势.城市清单中范围3的标准化和可操作性问题,及城市交通分配方法的统一和规范是近期城市清单研究的重点和难点.城市CO2排放监测将会成为城市清单的重要支撑,其作为独立数据源将在城市清单的可测量、可报告、可核查中会发挥重要作用.     

中国城市温室气体清单研究

介绍城市温室气体排放特征和国际城市温室气体清单研究进展,研究了全球城市化和城市CO2排放的强正相关性,以及中国城市清单方法研究起步较早但发展缓慢的特点。分析了城市温室气体清单相对国家清单的特征,即城市清单编制往往采用消费模式,区别于国家清单的生产模式;国际城市清单中往往包括了由于外调电和供暖产生的CO2排放,同时城市温室气体清单编制灵活性和针对性更强。针对我国城市温室气体清单研究的不足,提出了我国城市温室气体清单方法,强调中国城市采用尺度1+尺度2的范围,暂不考虑尺度3的范围,即生产+消费的混合模式,并且在城市市域温室气体排放研究的基础上,加强狭义城市温室气体排放水平的研究。选择北京市和纽约市,对比分析了两个城市CO2排放特征,结果显示,在确定的清单体系下,北京市和纽约市具有较好的可比性。纽约市的总排放量(尺度1+尺度2)略低于北京市排放量,人均排放量略高于北京市。     

Carbon Embodied in International Trade of China and Its Emission Responsibility

Carbon emissions embodied in international trade of China during 1997-2007 are accounted by input-output method based on Chinese input-output table and global trade analysis project database.It is revealed that carbon emissions embodied in imports and exports both increased during 1997-2007,but carbon emissions embodied in exports are greater than those embodied in imports,China is a net export nation in embodied carbon.The net exports of embodied carbon account for about 10.82% of the total carbon emissions in 1997,dropped to 7.15% in 2002,increased to13.13% in 2006,and slightly dropped to 12.64% in 2007.Low-end position of international industry division is an objective factor of being a net exporter of embodied carbon for China,and usage of a large amount of obsolete energy-using equipments wasted much energy and increased carbon emissions embodied in exports.Importers should take more responsibilities for carbon emissions embodied in trade,and China should take a certain responsibility for unreasonable energy dissipations too.     

中国省际碳排放极化格局研究

温室气体减排是减缓气候变化的重要途径.由于资源、劳动力、资本和技术等要素的差异,我国社会经济发展不平衡,碳减排的潜力也各不同.文章在计算中国雀际碳排放的基础上,运用基尼系数和空间自相关的方法,刻画了1990年到2007年中国省际碳排放时空分布格局和聚集程度,有利于设立合理的长期减排目标和战略,实现碳排放空间的公平分配,促进区域协调发展.研究表明,碳总量和碳强度都呈现正的空间自相关性,在局部空间上出现了高值的聚集现象.碳强度的极化现象比碳总量更加严重.文章最后根据区域经济发展,资源禀赋,碳排放聚集等,因地制宜地提出了碳排放区划方案.区划结果显示出资源丰裕程度与碳强度的关系,有利于实施差异化的减排战略,实现经济发展与碳排放脱钩.     

Mycogenic decomposition of wood and carbon emission in forest ecosystems

Problems related to biological decomposition of wood and volumes of mycogenic emission of carbon dioxide and carbon in forests of Western Siberia are considered. Annual C-CO₂ emission in the region reaches 31 million tons of carbon, which is equivalent to 116 million tons of carbon dioxide. With respect to the volume of emission, natural zones may be arranged in the following descending series: southern taiga (38%), middle taiga (29%), subtaiga (16%), forest-steppe (10%), northern taiga (6%), and forest-tundra (1%).     

中国碳排放态势与绿色经济展望

中国从2007年开始已成为世界温室气体排放第一大国,减排的国际压力越来越大。本文采用国际能源署公布的国别时间系列数据(1990-2007),系统分析了中国碳排放的现状、特点及历史变化;从经济发展、能源消费、经济全球化、社会转型等多方面解析了中国未来碳排放总量将会继续增长的基本态势。同时,从绿色技术、可再生能源的发展、生态城市建设等方面论述了中国未来必然成为世界绿色经济大国的可能性。最后,为了实现中国从排放大国走向绿色经济大国,提出了理论上需要深入研究的几个问题,即:碳排放速度与不同空间尺度问题,经济转型与反转型,碳排放的责任与国界。     

畜牧业“碳排放”到“碳足迹”核算方法的研究进展

全球变暖趋势日益加剧,不仅影响农业可持续发展,而且威胁到人类生存。畜牧业碳排放因其在农业碳排放中乃至全球碳排放中占比较大而日益备受关注。准确核算畜牧业碳排放是制定切实可行的碳减排政策的前提,也为我国在气候变化下承担共同但有差别的减排责任提供话语权。本文基于研究范式的演进,对畜牧业碳排放到碳足迹核算方法的研究发展进行了系统梳理,研究表明,在学者的不断研究与质疑下,畜牧业碳排放到碳足迹的核算方法经历了从OECD核算法、IPCC系数法到生命周期法与投入-产出法的演变与完善,学术界认为区域异质性、养殖规模与管理方式均影响碳足迹;散养比规模化养殖产生更多的碳排放,舍饲比户外放牧排放更多的碳。畜牧业碳足迹核算能够更加全面地反映畜牧业全生命周期的碳排放情况,但由于研究假设、研究方法及研究样本等差异导致不同区域、不同畜产品的碳排放核算结果存在不确定性。运用生命周期法和投入-产出法对欧盟成员国畜牧业碳排放的核算结果基本一致,但运用IPCC系数法和全生命周期法对中国畜牧业碳排放核算中,牛、猪和羊的碳排放量排序结果不尽一致。鉴于核算结果的差异性,本研究对不同核算方法的起源、最早采用时间、特点、局限性等方面进行了归纳总结,并建议后续研究探讨基于生命周期评价的畜牧业碳足迹研究边界的延伸性,标准化畜牧业碳排放或碳足迹核算,避免学者重复核算畜牧业碳排放,以便深入展开畜牧业碳排放其他方面的研究。     

农田固碳措施对温室气体减排影响的研究进展

农田是CO2,CH4和N2O三种温室气体的重要排放源,在全球范围内农业生产活动贡献了约14%的人为温室气体排放量,以及58%的人为非CO2排放,不合理的农田管理措施强化了农田温室气体排放源特征,弱化了农田固碳作用。土壤碳库作为地球生态系统中最活跃的碳库之一,同时也是温室气体的重要源/汇。研究表明通过采取合理的农田管理措施,既可起到增加土壤碳库、减少温室气体排放的目的,又能提高土壤质量。农田土壤碳库除受温度、降水和植被类型的影响外,还在很大程度上受施肥量、肥料类型、秸秆还田量、耕作措施和灌溉等农田管理措施的影响。本文通过总结保护性耕作/免耕,秸秆还田,氮肥管理,水分管理,农学及土地利用变化等农田管理措施,探寻增强农田土壤固碳作用,减少农田温室气体排放的合理途径。农田碳库的稳定/增加,对于保证全球粮食安全与缓解气候变化趋势具有双重的积极意义。在我国许多有关土壤固碳与温室气体排放的研究尚不系统或仅限于短期研究,这也为正确评价各种固碳措施对温室气体排放的影响增加了不确定性。