基于問卷調(diào)查的校園碳足跡計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)研究

張 帥，楊文杰，馬 林，張真銘，王 梁，趙榮欽

（華北水利水電大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450011）

0 引言

21 世紀(jì)，“碳足跡”已成為全球氣候變化和全球碳減排背景下被廣泛使用的術(shù)語和概念。 “碳足跡”一詞起源于“生態(tài)足跡”[1]，是對(duì)某一產(chǎn)品或活動(dòng)在生命周期內(nèi)直接及間接引起的溫室氣體排放量的度量[2]。 按照研究對(duì)象不同，可以將碳足跡分為3 類：產(chǎn)品碳足跡、企業(yè)碳足跡和個(gè)人碳足跡[3]。 個(gè)人碳足跡是指每個(gè)人日常生活中的衣、食、住、行等所導(dǎo)致的二氧化碳排放量。 它以個(gè)人消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源用量、交通形態(tài)等為依據(jù)進(jìn)行核算，進(jìn)而評(píng)估個(gè)人日常生活中的溫室氣體排放量，指導(dǎo)公眾的減排行為。

近年來，國(guó)內(nèi)外關(guān)于碳足跡的研究主要涉及城市層面、能源活動(dòng)、某一行業(yè)或產(chǎn)品、食物消費(fèi)等的碳足跡核算與分析，其中也有關(guān)于高校碳足跡的相關(guān)研究[4～6]。 高校作為國(guó)家培養(yǎng)人才的搖籃，在順應(yīng)構(gòu)建和諧社會(huì)、倡導(dǎo)節(jié)約型社會(huì)的潮流中，應(yīng)該發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，更好地推行低碳生活[7]。 然而，國(guó)內(nèi)高校學(xué)生人數(shù)多、規(guī)模大，并有數(shù)目龐大的實(shí)驗(yàn)室和辦公機(jī)構(gòu)，是碳排放的“大戶”。 因此，開展高校碳足跡研究、核算和監(jiān)測(cè)對(duì)于低碳校園建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[8]。 校園碳足跡計(jì)算器軟件是實(shí)現(xiàn)碳排放監(jiān)測(cè)、核算、預(yù)測(cè)和管理的平臺(tái)。 本文試在對(duì)華北水利水電大學(xué)碳足跡進(jìn)行調(diào)研核算的基礎(chǔ)上， 利用Visual Basic 6.0 設(shè)計(jì)開發(fā)校園碳足跡計(jì)算軟件，以期為低碳校園建設(shè)提供參考和評(píng)估指導(dǎo)。

1 校園碳足跡計(jì)算軟件的開發(fā)背景

1.1 VisualBasic6.0的特點(diǎn)

Visual Basic 是一種可視化的、 面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)化高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，可用于開發(fā)Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。 在Visual Basic 環(huán)境下，利用事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制、新穎易用的可視化設(shè)計(jì)工具，使用Windows 內(nèi)部的廣泛應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）、對(duì)象的鏈接與嵌入（OLE）、開放式數(shù)據(jù)連接（ODBC）等技術(shù)，可以高效、 快速地開發(fā)Windows 環(huán)境下功能強(qiáng)大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)[9]。 校園碳足跡計(jì)算器即為由Visual Basic 6.0 直接生成的.exe 應(yīng)用程序，具有無需安裝、占用空間少、簡(jiǎn)單易學(xué)、使用方便、功能豐富等優(yōu)點(diǎn)。 同時(shí)，它還具備強(qiáng)大的管理功能，可以通過多種方法對(duì)軟件界面和功能進(jìn)行修改、刪除、優(yōu)化等操作。

1.2 碳足跡計(jì)算方法

目前，國(guó)內(nèi)外碳足跡估算方法主要有自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）兩種[10]。 自下而上的方法有代表性的是生命周期法。 它是對(duì)目前的環(huán)境沖突進(jìn)行客觀分析的定量辦法，也是對(duì)產(chǎn)品及其“從搖籃到墳?zāi)埂边^程的有關(guān)環(huán)境問題進(jìn)行后續(xù)評(píng)價(jià)的方法。 自上而下的方法有代表性的是投入產(chǎn)出法。 這類方法一般比較全面、可信度較強(qiáng)，而且模型建立后，可以節(jié)省大量時(shí)間和人力。 該方法主要適用于對(duì)宏觀碳排放的核算[11]。

校園碳足跡計(jì)算軟件是根據(jù)個(gè)人每日能源消耗來計(jì)算二氧化碳排放量的方法。 其主要原理是利用簡(jiǎn)單的排放因子公式，將食物、電、氣和煤等消耗量轉(zhuǎn)化為二氧化碳的排放量，或者根據(jù)運(yùn)輸工具的類型和運(yùn)輸距離，計(jì)算相應(yīng)的二氧化碳排放量。 該方法對(duì)于人體或社會(huì)終端消費(fèi)碳排放的調(diào)查具有優(yōu)勢(shì)，有利于建立比較完善的碳排放清單。 因此，本文主要采用基于個(gè)人問卷調(diào)研的碳足跡計(jì)算方法來進(jìn)行計(jì)算器的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

1.3 華北水利水電大學(xué)碳足跡調(diào)查

我們主要從衣、食、住、行以及學(xué)校公共設(shè)施運(yùn)行等方面開展針對(duì)教師、學(xué)生和學(xué)校管理部門等的問卷調(diào)查，從能源消耗、食物消費(fèi)、出行距離、廢棄物等各方面收集碳排放核算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 經(jīng)過對(duì)620 份有效問卷（總共發(fā)放問卷850 份）數(shù)據(jù)的整理和核算，得出華北水利水電大學(xué)碳排放情況為：（1）每位學(xué)生一年在校期間的總碳足跡 （為1 175.662 kg）。 其中，交通和食物的碳足跡占84%，住宿和衣服的碳足跡分別占8%和2%，其他占6%。根據(jù)學(xué)生人均各項(xiàng)碳排放系數(shù)，結(jié)合總在校人數(shù)，計(jì)算出全校學(xué)生一年的碳足跡總量（約為2 3600 t）。 （2）在職教師的碳足跡為40 83 411 kg。 其中，能源消費(fèi)碳足跡最多，占41%；其次為食物消費(fèi)的碳足跡，為34%；交通碳足跡占25%。 （3）學(xué)校運(yùn)行碳足跡合計(jì)為4 807.4 t。其中，學(xué)校餐廳產(chǎn)生的碳足跡最多，占學(xué)校運(yùn)行總碳足跡的49%；校車產(chǎn)生的碳足跡最少，僅占學(xué)校運(yùn)行總足跡的1%。

對(duì)學(xué)生、 教師和學(xué)校運(yùn)行的碳足跡進(jìn)行匯總，得到華北水利水電大學(xué)總的碳足跡（為32 491.04 t）。其中，學(xué)生的碳足跡最多，占華北水利水電大學(xué)碳足跡的72.6%，學(xué)校運(yùn)行和教師的碳足跡相差不多，分別為12.6%和14.8%。

2 校園碳足跡計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)方案及主要功能

結(jié)合學(xué)校碳足跡調(diào)研的基本數(shù)據(jù)、人均參數(shù)和碳足跡核算的方法，開發(fā)設(shè)計(jì)了基于VB 的校園碳足跡核算計(jì)算軟件。 這里重點(diǎn)對(duì)碳足跡計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)流程和功能進(jìn)行介紹。

2.1 流程設(shè)計(jì)

校園碳足跡計(jì)算軟件主要針對(duì)校園群體使用，因此主要對(duì)象為學(xué)生、教師和學(xué)校管理部門。 當(dāng)用戶雙擊軟件應(yīng)用程序圖標(biāo)后，就軟件開始運(yùn)行。 在歡迎界面，用戶可分別選擇“學(xué)生”、“教師”、“管理部門”身份，進(jìn)入相應(yīng)的工作界面。 然后，鍵入有效數(shù)據(jù)，單擊“查看我的碳排放量”按鈕，即可查看用戶碳排放量。 軟件的流程設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 碳足跡計(jì)算器設(shè)計(jì)流程Fig.1 Carbon footprint calculator design flow

2.2 碳足跡計(jì)算軟件界面及功能設(shè)計(jì)

軟件由主界面、用戶界面(包括學(xué)生用戶界面、教師用戶界面、管理部門界面)和結(jié)果顯示界面3 個(gè)主要界面組成。 在用戶界面，根據(jù)用戶的身份，設(shè)置了相應(yīng)的題目，使不同用戶得到與其身份更加貼合的問題，從而得到具有不同側(cè)重點(diǎn)的數(shù)據(jù)，，保證計(jì)算結(jié)果的合理性。

根據(jù)學(xué)生在校集中就餐、上課和自習(xí)時(shí)間較多等日常生活習(xí)慣特點(diǎn)，軟件在學(xué)生用戶界面設(shè)置了涉及衣食住行的相關(guān)題目：（1） 每年購(gòu)買外套的件數(shù)，每月洗衣粉使用量。（2）每周食物消耗量（包括米飯、面粉、肉類、蔬菜、水果、牛奶、雞蛋等）。 （3）每月啤酒、白酒、香煙等的消耗量。 （4）宿舍人數(shù)及每學(xué)期總用電量。（5）每月洗澡次數(shù)及持續(xù)時(shí)間。（6）每學(xué)期節(jié)假日或假期回家次數(shù)、所選交通工具及距離等。（7）每月去市區(qū)的次數(shù)及距離等。（8）每天上課節(jié)數(shù)、自習(xí)時(shí)間。 根據(jù)以上問題，對(duì)學(xué)生的碳足跡進(jìn)行核算。

教師的日常生活習(xí)慣與學(xué)生有較大不同，學(xué)生一般在餐廳集體就餐，而教師大多自己在家做飯；由于授課需要，教師往往在花園校區(qū)和龍子湖校區(qū)往返，所以應(yīng)考慮其交通問題。 因此，軟件在問題設(shè)置上，教師用戶與學(xué)生用戶有一定差異，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）每月做飯使用能源(煤氣、天然氣、電)及用量。 （2）每周乘坐校車次數(shù)。 （3）是否有私家車？ 如果有，汽車的油耗及月均行程是多少。

校園碳足跡計(jì)算器軟件也針對(duì)學(xué)校管理部門設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的用戶界面，以期為提出校園碳減排和建設(shè)低碳校園的對(duì)策提供幫助。 例如，從花園校區(qū)到龍子湖校區(qū)的距離為16 kg，根據(jù)校車的油耗及每天校車的班次數(shù)， 可求得校車運(yùn)行所產(chǎn)生的碳排放量；根據(jù)使用照明燈管的功率及供電時(shí)間，可得知照明所產(chǎn)生的碳排放量。 針對(duì)校園正常運(yùn)行在各方面的碳排放情況，在用戶界面主要設(shè)計(jì)了以下相關(guān)問題：（1）校車油耗及每天往來班次數(shù)。 （2）學(xué)校使用的教室間數(shù)，每間照明燈管數(shù)，供電時(shí)長(zhǎng)。 （3）每月照明路燈功率及照明時(shí)長(zhǎng)。 （4）供應(yīng)熱水使用的能源類型（燃煤、天然氣）及每月消耗量。 （5）冬季供暖時(shí)常及每日所需燃煤量。 （6）餐廳使用的能源的類型及每月消耗量。 （7）每月各類紙張使用量。

校園碳足跡計(jì)算軟件的主要功能就是，根據(jù)校園人群用戶在對(duì)應(yīng)界面鍵入的有效數(shù)據(jù)，依據(jù)不同物質(zhì)對(duì)應(yīng)的碳排放系數(shù)（見表1），運(yùn)用公式，計(jì)算用戶的日均碳排放量，并將結(jié)果直觀地顯示出來，供用戶了解自身的碳足跡。 同時(shí)，用戶還可以根據(jù)不同數(shù)據(jù)的鍵入情況，比較碳排放量結(jié)果，從而為自身的碳減排提供參考，并強(qiáng)化“低碳生活，從我做起”的意識(shí)。

表1 校園碳足跡計(jì)算參數(shù)表[12-13]Table 1 Campus carbon footprint calculating parameters

2.3 主要控件設(shè)計(jì)及代碼構(gòu)成

校園碳足跡計(jì)算軟件的開發(fā)是在Visual Basic 6.0 環(huán)境下， 因此軟件設(shè)計(jì)中使用了較多方便的控件（如Label、TextBox、CommandButton、Option Button、Image 等）。 在開發(fā)過程中，開發(fā)者可通過相關(guān)控件屬性的設(shè)置（如控件的對(duì)齊設(shè)置、字體、背景圖案、透明與否等）， 完成軟件界面設(shè)計(jì)以及界面之間的切換。

對(duì)于一些無法通過設(shè)置控件屬性來實(shí)現(xiàn)的功能，需通過寫入代碼來完成，其用到的語句有順序結(jié)構(gòu)語句、選擇結(jié)構(gòu)語句及其他控制語句。 例如，對(duì)用戶身份選擇主界面的3 個(gè)單選鈕Option1、Option2、Option3，其Caption 屬性分別定為“學(xué)生”、“教師”、“管理部門”， 當(dāng)用戶選擇不同的單選按鈕時(shí)，進(jìn)入的工作界面也有所不同。 這一功能的實(shí)現(xiàn)，需使用IF 語句。

用戶在文本框TextBox 中鍵入數(shù)據(jù)時(shí)，為保證數(shù)據(jù)的有效性，需對(duì)其進(jìn)行約束，即只能鍵入9 個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字、小數(shù)點(diǎn)、退格鍵等。 約束功能通過設(shè)置其ASCII 碼來實(shí)現(xiàn)。 對(duì)一些組合框(ComboBox)，需要考慮用戶是否已進(jìn)行選擇，若已選擇，則其后的文本框(TextBox)可鍵入數(shù)據(jù)；若未選擇，則不可鍵入數(shù)據(jù)。 例如，學(xué)生用戶在鍵入行程之前，須先選擇交通工具，否則與行程對(duì)應(yīng)的文本框無法鍵入數(shù)據(jù)。 通過用戶的選擇和人機(jī)交互， 回答系統(tǒng)提出的問題，最終可以得到碳足跡的核算結(jié)果。

當(dāng)然，結(jié)果的顯示主要取決于用戶身份選擇的差異。 計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)主要是為了從個(gè)人角度開發(fā)直觀的校園碳足跡核算工具。 為了了解學(xué)校整體的碳足跡狀況，可以通過對(duì)學(xué)校教師和學(xué)生的抽樣調(diào)查，取得平均碳足跡參數(shù)，再將教師、學(xué)生和學(xué)校管理三部分的碳足跡進(jìn)行相加，求出總量。 這樣便可以從整體層面了解學(xué)校的碳足跡狀況。

3 結(jié)語

減少碳排放是全社會(huì)每個(gè)人應(yīng)盡的義務(wù)，作為當(dāng)代大學(xué)生，應(yīng)該從自身做起，減少碳排放。 校園碳足跡計(jì)算器軟件將 “日常消費(fèi)——二氧化碳排放量”直觀的顯示出來，使學(xué)生了解自身碳排放量，從而提高環(huán)保意識(shí)。 然而，該軟件的重要性不是提供給大家一個(gè)精確的計(jì)算公式，而是倡導(dǎo)一種責(zé)任理念[14]。與其他碳足跡計(jì)算軟件相比，校園碳足跡計(jì)算軟件更加切合校園用戶的日常生活，但由于數(shù)據(jù)所限， 計(jì)算軟件主要用來對(duì)靜態(tài)碳排放的核算和評(píng)估。 今后應(yīng)進(jìn)一步研發(fā)逐月碳排放動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，增強(qiáng)系統(tǒng)的分析和預(yù)測(cè)功能。 比如，增加碳排放排名的顯示功能和碳減排潛力及分析功能，使碳足跡計(jì)算平臺(tái)更具操作性。 這樣將會(huì)對(duì)校園碳管理及節(jié)能減排起到更好的促進(jìn)作用。

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