產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放清單

齊 靜，陳 彬

北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院, 環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100875

產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放清單

齊 靜，陳 彬*

北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院, 環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100875

溫室氣體排放所導(dǎo)致的全球氣候變化是國(guó)際社會(huì)長(zhǎng)期關(guān)注的熱點(diǎn)問題，它嚴(yán)重限制了人類社會(huì)的發(fā)展并威脅著人類的生存。產(chǎn)業(yè)園區(qū)通常集中了一個(gè)區(qū)域主要的生產(chǎn)要素與生產(chǎn)能力，也代表著特定產(chǎn)業(yè)在該區(qū)域的發(fā)展水平，理應(yīng)作為發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)單元和減少溫室氣體排放的重要控制點(diǎn)，也可以成為解決區(qū)域資源、環(huán)境問題的突破口。明確了產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放的系統(tǒng)邊界和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，梳理了產(chǎn)業(yè)園區(qū)全生命周期溫室氣體排放行為，綜合考慮產(chǎn)業(yè)園區(qū)能源消耗、工業(yè)生產(chǎn)、物質(zhì)材料消耗、儀器設(shè)備投入、廢棄物處理處置、景觀綠化等過程，建立產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放核算方法，并對(duì)案例園區(qū)進(jìn)行了清單分析。結(jié)果表明：案例園區(qū)整個(gè)生命周期的溫室氣體排放量為1872177 t CO2-eq，其中運(yùn)行管理階段占全生命周期排放的比例最高，為95.35%。建設(shè)階段的溫室氣體排放總量中建筑材料消耗引起的排放占到96.95%，主要集中在建筑工程、內(nèi)部裝修工程和外部裝飾工程3個(gè)環(huán)節(jié)。運(yùn)行管理階段電力消耗、熱力消耗和污水處理過程的排放量占到總量的98.69%。根據(jù)核算及分析結(jié)果提出了案例園區(qū)在建設(shè)和運(yùn)行管理階段實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的建議。

溫室氣體; 產(chǎn)業(yè)園區(qū); 清單研究; 低碳

人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展正面臨著能源短缺與氣候變暖的雙重威脅，世界各國(guó)紛紛采取措施積極應(yīng)對(duì)這一全球性問題。中國(guó)一直以來都高度重視氣候變化問題，積極參與國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化的進(jìn)程。國(guó)家“十二五”規(guī)劃綱要明確提出“十二五”期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(Gross Domestic Product，GDP)能耗下降16%、二氧化碳排放降低17%的目標(biāo)，并將指標(biāo)分解到地區(qū)與行業(yè)執(zhí)行[1]。在低碳經(jīng)濟(jì)快速興起的大背景下，全國(guó)各地紛紛展開低碳示范園區(qū)的建設(shè)工作，低碳化已成為產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)。系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體核算，可以找出控制園區(qū)溫室氣體排放的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，有針對(duì)性的指導(dǎo)低碳園區(qū)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)園區(qū)低碳化改造項(xiàng)目的實(shí)施，同時(shí)為制定低碳園區(qū)準(zhǔn)入制度和排放標(biāo)準(zhǔn)提供一定的參考。本文明確了產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放的系統(tǒng)邊界和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，梳理了產(chǎn)業(yè)園區(qū)全生命周期溫室氣體排放行為，制定了包括產(chǎn)業(yè)園區(qū)能源消耗、工業(yè)生產(chǎn)、物質(zhì)材料消耗、儀器設(shè)備投入、廢棄物處理處置、景觀綠化等過程在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放清單，并選取了位于北京市的一處低碳高端產(chǎn)業(yè)園區(qū)進(jìn)行了案例分析，針對(duì)該園區(qū)的溫室氣體排放情況提出減排建議。

1 研究方法

1.1 產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放核算

由定義可以知道，產(chǎn)業(yè)園區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)行為上同時(shí)具備區(qū)域與行業(yè)兩方面的性質(zhì)。首先，一個(gè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)集中了某一類或若干類主要產(chǎn)業(yè)部門的溫室氣體排放行為，它的排放水平很大程度上受到園區(qū)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和主要產(chǎn)品的影響。同時(shí)，產(chǎn)業(yè)園區(qū)自身又是基于一定地理空間范圍的有機(jī)整體，它通過自身的建設(shè)運(yùn)行為入駐企業(yè)提供各種支持與服務(wù)，這一過程也會(huì)產(chǎn)生溫室氣體的排放。雖然“低碳園區(qū)”的概念逐漸得到世界各地決策制定者的認(rèn)可，以低碳為核心的產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)也陸續(xù)展開，但現(xiàn)有的以產(chǎn)業(yè)園區(qū)為對(duì)象的理論研究大多著眼于園區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局對(duì)園區(qū)資源循環(huán)、能源利用和廢棄物排放的影響，目的是通過優(yōu)化園區(qū)內(nèi)部的產(chǎn)業(yè)布局來減少資源能源的消耗和污染物的產(chǎn)生，從而間接實(shí)現(xiàn)園區(qū)的“生態(tài)”與“低碳”[2-6]。直接針對(duì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放的核算研究較少。北京大學(xué)工學(xué)院氣候熱力學(xué)課題組提出了一套中國(guó)低碳園區(qū)系統(tǒng)測(cè)算技術(shù)與評(píng)估體系，應(yīng)用生態(tài)投入產(chǎn)出方法建立國(guó)際、中國(guó)、當(dāng)?shù)厝齻€(gè)尺度的體現(xiàn)碳排放密度數(shù)據(jù)庫，對(duì)案例園區(qū)全生命周期的溫室氣體排放做出測(cè)算與評(píng)估[7]。鑒于產(chǎn)業(yè)園區(qū)的區(qū)域與行業(yè)特性，本文嘗試從產(chǎn)業(yè)部門以及城市兩個(gè)尺度的溫室氣體排放核算方法尋求借鑒。

產(chǎn)業(yè)部門的溫室氣體排放核算呈現(xiàn)出不斷深入的發(fā)展趨勢(shì)。最初的部門排放核算只關(guān)注化石燃料的消費(fèi)所產(chǎn)生的直接的溫室氣體排放，全生命周期思想的引入使核算涉及了間接能源消耗產(chǎn)生的排放和生產(chǎn)過程產(chǎn)生的排放。而部門整個(gè)生命周期過程排放的溫室氣體總量可以稱為該部門的碳足跡。陳紅敏[8]利用投入產(chǎn)出方法計(jì)算隱含碳排放的框架進(jìn)行了擴(kuò)展，將能源消耗產(chǎn)生的碳排放和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放同時(shí)納入核算范圍，分析了2002年中國(guó)各產(chǎn)業(yè)部門隱含碳的排放情況。為了更好的指導(dǎo)具體的產(chǎn)業(yè)部門或企業(yè)對(duì)溫室氣體排放行為進(jìn)行管理，Matthews等[9]基于投入產(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)(Input Output Life-Cycle Assessment，IO-LCA)方法提出了三層次碳足跡核算模型。將產(chǎn)業(yè)部門的溫室氣體排放行為劃分為：(1)核算對(duì)象的直接能源排放，包括煤炭、天然氣與石油等一次能源的燃燒，(2)核算對(duì)象的間接能源排放，包括所購買的電力與水暖等生產(chǎn)階段的排放，(3)核算對(duì)象整個(gè)生產(chǎn)鏈涉及的所有排放。此后這一模型被Matthews的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用于美國(guó)出版門、發(fā)電、電子制造與計(jì)算機(jī)服務(wù)等部門的溫室氣體排放核算[10-11]。鞠麗萍[12]對(duì)重慶市產(chǎn)業(yè)部門三個(gè)層次的溫室氣體排放進(jìn)行核算和比較研究，結(jié)果顯示一、二層次的溫室氣體排放量平均僅占總量的27.8%，說明傳統(tǒng)的只考慮前兩個(gè)層次的核算方法很大程度上低估了產(chǎn)業(yè)部門溫室氣體排放水平。類似地，世界資源研究所(World Resources Institute，WRI)和世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)(World Business Council for Sustainable Development，WBCSD)于2011年底發(fā)布的《企業(yè)價(jià)值鏈(范圍三)標(biāo)準(zhǔn)》提供了一種測(cè)量企業(yè)價(jià)值鏈和產(chǎn)品溫室氣體排放的方法[13]，該方法將企業(yè)的溫室氣體排放方式劃分為三個(gè)范圍：(1)企業(yè)價(jià)值鏈燃燒過程和化學(xué)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的直接排放，(2)企業(yè)購買的電力、蒸汽、供暖或制冷產(chǎn)生的間接排放，(3)范圍2之外的企業(yè)價(jià)值鏈產(chǎn)生的一切間接排放，包括企業(yè)所購買的產(chǎn)品的上游排放、運(yùn)輸排放、使用之后的下游排放。

城市是一個(gè)“自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)”的復(fù)合系統(tǒng)，它的溫室氣體排放行為較多的受到人類活動(dòng)的影響。按照核算的角度可以分為以生產(chǎn)為中心的核算、以消費(fèi)為中心的核算以及介于二者之間的混合核算。從生產(chǎn)角度考慮，城市溫室氣體排放是垂直方向的，由在城市行政邊界內(nèi)所有實(shí)際排放到大氣中的溫室氣體組成。政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)分別于1996年和2006年出版的《國(guó)家溫室氣體清單指南》成為從生產(chǎn)角度展開城市溫室氣體排放核算的主要依據(jù)。該指南明確了能源、工業(yè)過程及產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)林業(yè)及其他土地利用、廢棄物四大類排放源以及相應(yīng)的溫室氣體排放估算方法。加拿大地方環(huán)境行動(dòng)國(guó)際委員會(huì)(International Council for Local Environmental Initiative，ICLEI)開展了城市編制氣候行動(dòng)計(jì)劃[14]，開發(fā)了包括政府管理和社區(qū)管理兩個(gè)層面的城市溫室氣體清單。國(guó)內(nèi)學(xué)者根據(jù)中國(guó)城市管轄范圍和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方面不同于國(guó)外的特征，對(duì)上述核算方法進(jìn)行了改進(jìn)，并應(yīng)用于北京、上海、重慶等城市[15-19]。核算涉及的過程也在最初的僅包含能源消費(fèi)、工業(yè)生產(chǎn)和森林碳匯的基礎(chǔ)上增加了廢棄物處置、農(nóng)牧業(yè)、濕地以及碳捕捉等方面。從消費(fèi)角度考慮，為了維持自身的生存與發(fā)展，城市系統(tǒng)與外界存在著巨大的物質(zhì)與能量交換，這種交換同時(shí)伴隨著隱含的溫室氣體排放在水平方向上的遷移。對(duì)這一部分排放進(jìn)行核算有助于了解消費(fèi)行為與產(chǎn)品溫室氣體排放之間的關(guān)系，以便于政策制定者更加有針對(duì)性的引導(dǎo)消費(fèi)者，同時(shí)還可以更清晰的反映出城市間高碳產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等問題[20-21]。Kennedy等[22]將全生命周期的理念引入IPCC核算方法，建立了一種同時(shí)考慮生產(chǎn)和消費(fèi)角度的包含6個(gè)排放過程和3個(gè)排放層次的混合核算方法。并將該方法應(yīng)用于洛杉磯等10個(gè)城市和地區(qū)的比較研究。

溫室氣體排放清單分析是指以國(guó)家、城市或企業(yè)等為單位，梳理其中一切與溫室氣體排放有關(guān)的過程或行為，估算并分析各個(gè)過程或行為直接和間接排放的溫室氣體?，F(xiàn)有的溫室氣體排放清單分析主要涉及國(guó)家、城市和企業(yè)層面，國(guó)際上還沒有建立統(tǒng)一的清單制定方法，且不同國(guó)家和地區(qū)之間存在一定的差異[10]。目前得到廣泛使用的清單編制方法有IPCC方法[23]、ICLEI方法[24]和WRI/WBCSD方法[25]。通過編制溫室氣體排放清單，可以清晰的了解清單主體的溫室氣體排放結(jié)構(gòu)、組分和排放量，掌握識(shí)別清單主體的溫室氣體排放特征及水平，描繪溫室氣體排放變化趨勢(shì)，模擬溫室氣體排放和減排情景。進(jìn)而以此為依據(jù)，合理的制定減排目標(biāo)、分配減排任務(wù)、提出減排措施、實(shí)施減排方案。

1.2 核算方法

在現(xiàn)有溫室氣體排放核算方法的基礎(chǔ)上，本文將產(chǎn)業(yè)園區(qū)的生命周期劃分為園區(qū)建設(shè)、園區(qū)運(yùn)行管理、園區(qū)拆除處置三個(gè)階段，所核算的產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放行為既包括一次能源消耗、工業(yè)生產(chǎn)過程的直接排放，又包括二次能源消耗的間接排放，還包括產(chǎn)業(yè)園區(qū)消耗和使用的能源、材料與設(shè)備在各自生命周期產(chǎn)生的排放。核算的氣體包括CO2，CH4，N2O三種。

1.2.1 能源消耗

能源消耗是溫室氣體排放的重要來源，本研究中涉及的產(chǎn)業(yè)園區(qū)能源消耗過程主要包括化石燃料的固定源燃燒、電力和熱能生產(chǎn)、交通運(yùn)輸移動(dòng)源。上述過程的溫室氣體排放量估算主要參考《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》[23]的推薦方法。

化石燃料固定源燃燒產(chǎn)生的溫室氣體排放屬于產(chǎn)業(yè)園區(qū)的直接排放?！?006年指南》提供了三種估算化石燃料燃燒排放的方法，依據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)收集情況和通用決策樹，本研究最終選擇了方法1。

(1)

電力和熱能生產(chǎn)的溫室氣體排放可以分兩種情況討論：如果產(chǎn)業(yè)園區(qū)消耗的電力和熱能全部園區(qū)外輸入，那么生產(chǎn)這一部分電力和熱能產(chǎn)生的溫室氣體排放屬于園區(qū)的間接排放，可以根據(jù)所在地區(qū)電力、熱力生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)的平均水平來估算；如果產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)設(shè)有電力和熱能生產(chǎn)單位，為園區(qū)直接供給電力和熱能，這一部分電力和熱能的消耗視為不產(chǎn)生排放，以避免與“化石燃料的固定源燃燒”部分的重復(fù)計(jì)算。

對(duì)于園區(qū)外部輸入的電力，本研究?jī)H核算其中煤電部分的溫室氣體排放。

(2)

對(duì)于園區(qū)外部輸入熱能，本研究?jī)H核算其中燃煤、燃油、燃?xì)夂碗娏﹀仩t產(chǎn)熱部分的溫室氣體排放，具體估算方法與公式1、公式2類似。

交通運(yùn)輸移動(dòng)源排放部分，本文主要考慮能源資源、物質(zhì)材料、儀器設(shè)備等從產(chǎn)地到園區(qū)的運(yùn)輸過程，這一部分的溫室氣體排放視作園區(qū)的間接排放。運(yùn)輸方式包括公路、鐵路、水運(yùn)和空運(yùn)四類。公路運(yùn)輸?shù)臏厥覛怏w排放可以從燃料消耗和運(yùn)輸行為(包括交通工具類型與行駛距離)兩個(gè)角度來估算。根據(jù)IPCC的研究結(jié)果，燃料消耗角度適用于CO2的估算，運(yùn)輸行為角度適用于CH4和N2O的估算。

燃料消耗角度計(jì)算如公式3所示：

(3)

運(yùn)輸行為角度計(jì)算如公式4所示：

(4)

1.2.2 工業(yè)生產(chǎn)

這一部分的溫室氣體排放是指工業(yè)生產(chǎn)過程中非化石燃料燃燒產(chǎn)生的排放，主要來自某些特定行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的化學(xué)反應(yīng)，屬于產(chǎn)業(yè)園區(qū)的直接排放。對(duì)于產(chǎn)業(yè)園區(qū)而言，不同主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)類型之間溫室氣體排放類型和總量的差別較大，核算方法也不盡相同，進(jìn)行核算時(shí)，可以根據(jù)園區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和方法選擇。此處不對(duì)各類型工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程溫室氣體排放核算模型一一闡述?？傮w來說，根據(jù)可以獲得的活動(dòng)數(shù)據(jù)的詳細(xì)程度以及排放因子的適用范圍，核算可以從行業(yè)和產(chǎn)品兩個(gè)角度入手。行業(yè)角度展開的估算比較粗略，活動(dòng)數(shù)據(jù)可以是研究對(duì)象的經(jīng)濟(jì)規(guī)模(如GDP)或者主要產(chǎn)品的產(chǎn)量，排放因子可以是IPCC推薦的缺省排放因子或者特定國(guó)家或地區(qū)的排放因子。產(chǎn)品角度展開的估算較為精確，是基于特定研究對(duì)象(如工廠或企業(yè))的生產(chǎn)流程和工藝水平，甚至具體到生產(chǎn)裝置及工作條件。此處不對(duì)各類型工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程溫室氣體排放核算模型一一闡述。

1.2.3 物質(zhì)材料消耗

與電力和熱能部分的情況類似，物質(zhì)材料消耗產(chǎn)生的溫室氣體排放也要避免重復(fù)計(jì)算問題。根據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)，越來越多的園區(qū)會(huì)在內(nèi)部以物流能流傳遞方式形成產(chǎn)業(yè)共生組合，一家企業(yè)的產(chǎn)品、副產(chǎn)品或廢棄物成為另一家企業(yè)的生產(chǎn)原料或能源。本研究在這一部分僅對(duì)從園區(qū)外部輸入的物質(zhì)材料在上游生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的溫室氣體排放進(jìn)行核算，即“搖籃到大門”的溫室氣體排放量，是園區(qū)間接排放的一部分。估算方法如下：

(5)

1.2.4 儀器設(shè)備投入

產(chǎn)業(yè)園區(qū)需要投入大量的儀器設(shè)備，一類生產(chǎn)相關(guān)的儀器設(shè)備直接用于入駐企業(yè)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，比如鋼鐵產(chǎn)業(yè)使用的高爐、轉(zhuǎn)爐等煉鋼設(shè)備，另一類建筑相關(guān)的儀器設(shè)備用于維持園區(qū)的日常運(yùn)行，比如水泵、通風(fēng)機(jī)等。儀器設(shè)備投入產(chǎn)生的直接溫室氣體排放在能源消耗和工業(yè)生產(chǎn)過程兩部分已經(jīng)計(jì)算過，這一部分僅指儀器設(shè)備在上游的生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)產(chǎn)生的間接溫室氣體排放，具體估算方法參考物質(zhì)材料消耗部分。需要說明的是，儀器設(shè)備投入的溫室氣體排放因子主要有兩種表達(dá)方式：一種是基于儀器設(shè)備生產(chǎn)部門的投入產(chǎn)出關(guān)系求得的單位貨幣的溫室氣體排放量，如參考文獻(xiàn)[26]和[27]；另一種是分析特定的儀器設(shè)備基本材料用量和加工能耗得出的單位數(shù)量?jī)x器設(shè)備的溫室氣體排放量，如參考文獻(xiàn)[28-30]。

1.2.5 廢棄物處理處置

這一部分應(yīng)考慮產(chǎn)業(yè)園區(qū)產(chǎn)生的生活固體廢棄物、工業(yè)固體廢棄物、生活污水以及工業(yè)廢水的處理處置過程。

本研究對(duì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生活固體廢棄物填埋處置CH4排放量的估算采用《2006年指南》推薦的一階衰減方法。工業(yè)固體廢棄物可以細(xì)分為一般工業(yè)固體廢棄物和危險(xiǎn)廢物，由于它們的具體成分以及相應(yīng)的前處理方式與生活固體廢棄物存在較大不同，需要根據(jù)園區(qū)企業(yè)前期處理和最終處置的實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和方法選擇，如果無法獲得足夠的數(shù)據(jù)，可以參考生活固體廢棄物處理過程溫室氣體排放估算的方法，但會(huì)引入較大的誤差。

固體廢棄物的常規(guī)處理方式有填埋、堆肥和焚燒等，其中填埋和堆肥方式產(chǎn)生的溫室氣體以CH4為主，焚燒方式以產(chǎn)生CO2為主。填埋是目前我國(guó)城市固體廢棄物處置普遍采用的方法，固體廢棄物填埋氣體回收技術(shù)也在近年來得到了快速的發(fā)展與推廣。本研究對(duì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生活固體廢棄物填埋處置CH4排放量的估算采用《2006年指南》推薦的一階衰減方法。

(6)

(7)

式中，DDOCm,decompT為T年分解的有機(jī)碳質(zhì)量(kg)；F為廢棄物填埋氣體中CH4的體積分?jǐn)?shù)；16/12為CH4/C分子量比率。

DDOCm=W×DOC×DOCf×MCFs

(8)

式中，DDOCm為沉積年份的可分解有機(jī)碳質(zhì)量(kg)；W為沉積年份的廢棄物的質(zhì)量(kg)；DOC為沉積年份的廢棄物中可降解有機(jī)碳的比例；DOCf為可降解有機(jī)碳中可分解的比例；MCFs為沉積年份有氧分解的CH4修正因子。

(9)

式中，DOCi為某種類型廢棄物中可降解有機(jī)碳的比例；Wi為所有廢棄物中該種廢棄物所占的比例。

常見的生活污水厭氧處理方式排放的溫室氣體主要為CH4和N2O，這兩種氣體的產(chǎn)生分別取決于生活污水中的可降解有機(jī)組分及含氮組分，核算方法主要根據(jù)《2006年指南》推薦的方法一。園區(qū)企業(yè)排放的工業(yè)廢水可能在園區(qū)內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，也可能排入生活污水系統(tǒng)作為生活污水處理。后一種情況在估算溫室氣體排放時(shí)可以將工業(yè)廢水按照生活污水處理。而前一種情況下，可以根據(jù)園區(qū)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)處理的實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和方法選擇，如果無法獲得足夠的數(shù)據(jù)，可以參考生活污水處理過程溫室氣體排放估算的方法，以COD代替BOD5，以工業(yè)廢水的缺省因子代替生活污水的缺省因子。

常見的生活污水厭氧處理方式排放的溫室氣體主要為CH4和N2O，這兩種氣體的產(chǎn)生分別取決于生活污水中的可降解有機(jī)組分及含氮組分。采用估算方法如下：

(10)

(11)

式中，B0為生活污水最大CH4產(chǎn)生能力(kg/kg)；MCFw為生活污水的CH4修正因子。

(12)

1.2.6 景觀綠化碳匯

本文以產(chǎn)業(yè)園區(qū)的景觀綠化碳匯作為核算對(duì)象。

對(duì)于林地碳匯，僅考慮在園區(qū)建設(shè)階段其它土地使用類型轉(zhuǎn)換為林地的碳匯變化，以及園區(qū)運(yùn)行管理階段生物量增長(zhǎng)引起的碳匯增加。

對(duì)于使用類型發(fā)生改變的土地，其碳匯能力變化見公式13。

ΔCt=∑i[(Bi-Bi0)×ΔAti]×CF

(13)

式中，ΔCt為轉(zhuǎn)化為其他利用類型土地生物量中的初始碳庫變化，以碳含量表示(t/a);Bi為轉(zhuǎn)變后的i類土地的生物量庫，以干物質(zhì)量表示(t/hm2)；Bi0為轉(zhuǎn)化前i類土地上的生物量庫，以干物質(zhì)量表示(t/hm2)；ΔAti為土地利用類別由i轉(zhuǎn)化為另一種利用類別的土地面積(hm2/a)；CF為干物質(zhì)的碳比例，以每噸干物質(zhì)的含碳量來表示(t/t)。

對(duì)于園區(qū)原有林地碳匯增加量估算公式如公式14。

ΔCG=∑i,jAi,j×Gi,j×CFi,j

(14)

式中，ΔCG為保持相同土地利用類別的土地中，由生物量生長(zhǎng)引起的碳庫年增加量，以碳含量表示(t/a)；Ai,j為保持相同土地利用類別的土地面積(hm2)；CFi,j為干物質(zhì)的碳比例，以每噸干物質(zhì)的含碳量來表示，單位t/t，取值0.44；Gi,j為平均年增長(zhǎng)生物量，包括地下和地上生物年增長(zhǎng)量之和，以干物質(zhì)量表示(t/hm2)。

此外，本文還考慮園區(qū)建設(shè)階段土地從其它利用類型轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸?，造成的生物量和土壤的凈排放或凈攝取溫室氣體。其核算方法如公式13，CF取值0.47。

2 案例分析

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

案例園區(qū)位于北京市西南部，占地面積11.9萬m2，容積率0.77，綠化率41%。該園區(qū)是北京市具有代表性的低碳高端產(chǎn)業(yè)園區(qū)，主要集聚產(chǎn)業(yè)鏈上游的智力型、研發(fā)型、設(shè)計(jì)型產(chǎn)業(yè)和總部類企業(yè)，由43棟3—4層獨(dú)棟寫字樓組成。

本文所采用的碳源活動(dòng)數(shù)據(jù)均來自于對(duì)案例園區(qū)的實(shí)地調(diào)研，排放因子數(shù)據(jù)來源如下：

(1)能源消耗。

一次能源消耗過程單位熱量的排放因子采用IPCC提供的缺省排放因子，化石燃料由質(zhì)量到熱量的換算系數(shù)則采用《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2010》[31]提供的我國(guó)平均低位發(fā)熱量。電力與熱能的排放因子應(yīng)基于園區(qū)所在地區(qū)電力和熱能實(shí)際生產(chǎn)過程一次能源的投入量進(jìn)行估算而得到。其中，中案例園區(qū)所在的北京市屬于我國(guó)華北區(qū)域電網(wǎng)，參考國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化司研究發(fā)布的2010年中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)的基準(zhǔn)線排放因子研究結(jié)果[32]；熱能排放因子根據(jù)《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒2011》[33]中北京市熱能生產(chǎn)過程中各化石能源的消耗量估算得到。

(2)物質(zhì)材料消耗與儀器設(shè)備投入。

案例園區(qū)主要聚集了產(chǎn)業(yè)鏈上游的智力型、研發(fā)型、設(shè)計(jì)型產(chǎn)業(yè)和總部類企業(yè)，生產(chǎn)的不是狹義的實(shí)物形態(tài)的產(chǎn)品，而主要是提供廣義的產(chǎn)品——服務(wù)。與其他以工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)的園區(qū)相比，案例園區(qū)大部分的物質(zhì)材料消耗發(fā)生在園區(qū)建設(shè)階段，以建筑材料為主。本研究核算的物質(zhì)材料消耗產(chǎn)生的溫室氣體排放是指它們?cè)谏嫌紊a(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的排放，采用的排放因子主要來源于國(guó)內(nèi)外眾多的產(chǎn)品生命周期能源消耗和/或溫室氣體排放清單研究[34-55]。具體的獲取方式有以下三種，以第一、二種為主：

第一種對(duì)于生命周期溫室氣體排放相關(guān)研究較多的產(chǎn)品，在對(duì)不同研究的生命周期邊界和產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行比較后，選取與案例園區(qū)消耗的情況最接近的研究結(jié)果作為該產(chǎn)品的排放因子；

第二種對(duì)于生命周期溫室氣體排放相關(guān)研究較少或幾乎沒有的產(chǎn)品，可以基于第一種方法獲取的排放因子，根據(jù)該產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)能源消耗和原材料投入的情況進(jìn)行溫室氣體排放量的估算，以獲得該產(chǎn)品的排放因子；

第三種由于文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)匱乏而前兩種方法不適用的產(chǎn)品，選擇與該產(chǎn)品生產(chǎn)過程相近、生產(chǎn)部門相同或者原材料相同、功能相近的產(chǎn)品的排放因子作為替代。

與案例園區(qū)物質(zhì)材料投入出于同樣的原因，案例園區(qū)大部分的儀器設(shè)備投入在園區(qū)建設(shè)階段已經(jīng)完成，主要為建設(shè)過程使用的卡車、起重機(jī)、挖掘機(jī)等機(jī)械以及園區(qū)運(yùn)行所必須的電氣設(shè)備、給排水設(shè)備、消防報(bào)警設(shè)備、采暖設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備。本研究中案例園區(qū)儀器設(shè)備排放因子的獲取方式基本與物質(zhì)材料排放因子相同，但因?yàn)榕c物質(zhì)材料相比，儀器設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加復(fù)雜，產(chǎn)品規(guī)格和類型更加多樣，生命周期能源消耗或溫室氣體排放方面的研究不如物質(zhì)材料的充分[28-30,50]，因此較多的使用了第二種方式，增加了核算結(jié)果的不確定性。

(3)廢棄物處理處置。

案例園區(qū)產(chǎn)生的污水統(tǒng)一匯入所在地區(qū)的市政污水系統(tǒng)，本文假定園區(qū)污水處理過程的溫室氣體排放水平與北京城市污水處理系統(tǒng)相一致。參照IPCC推薦的缺省值，B0(污水最大CH4產(chǎn)生能力)取值0.25kgCH4/kgCOD，MCFw(CH4修正因子)取值0.8。此外，污水處理過程存在電力消耗會(huì)產(chǎn)生間接溫室氣體排放[56-58]，因此綜合考慮污水處理過程的直接排放和間接排放，本研究采用的污水處理排放因子為：CO2排放因子5.61gCO2/kg水，N2O排放因子0.0889mgN2O/kg水，CH4排放因子15.9gCH4/kg水。

案例園區(qū)產(chǎn)生的固體廢棄物直接進(jìn)入北京市固體廢棄物處理系統(tǒng)，進(jìn)行填埋處理。參考IPCC推薦的缺省值以及杜吳鵬的研究結(jié)果，MCFs(CH4修正因子)取值1.0，DOC(可降解有機(jī)碳比例)取值6.5%，DOCf(可降解有機(jī)碳中被降解的比例)取值0.5，F(xiàn)(廢棄物填埋氣體中CH4的體積分?jǐn)?shù))取值0.5，RT(CH4回收量)取值0，OXT(氧化因子)取值0.1[59-60]。

為了便于比較，本文案例分析中的所有溫室氣體均按IPCC在2007年的第四次評(píng)估報(bào)告中給出的100年全球增溫潛勢(shì)(GlobalWarmingPotential，GWP)轉(zhuǎn)換為CO2當(dāng)量(CO2-eq)。

2.2 結(jié)果分析

圖1 案例園區(qū)生命周期溫室氣體排放構(gòu)成Fig.1 Life cycle GHG emission composition of the concerned industrial park

根據(jù)本文1.2所述核算方法及2.1所列排放因子數(shù)據(jù)，計(jì)算得到案例園區(qū)生命周期各階段溫室氣體排放量。案例園區(qū)整個(gè)生命周期的溫室氣體排放量為1872177tCO2-eq。其中，建設(shè)階段產(chǎn)生溫室氣體總量為85105.82tCO2-eq，排放密度為801.69kgCO2-eq/m2。運(yùn)行管理階段每年的溫室氣體排放總量為37717.18tCO2-eq，排放密度為355.29kgCO2-eq/m2，整個(gè)運(yùn)行管理階段占全生命周期排放的比例為95.35%(圖1)。拆除處置階段的溫室氣體排放總量約為1917.3tCO2-eq，排放密度為18.06kgCO2-eq/m2。

案例園區(qū)的建設(shè)階段主要包括主體建筑(即43棟低層寫字樓)、主體建筑的附屬市政設(shè)施以及公共區(qū)域和園林景觀的建設(shè)過程。整個(gè)建設(shè)階段根據(jù)建設(shè)內(nèi)容和實(shí)際施工情況被細(xì)化為建筑、內(nèi)部裝修、外部裝飾、建筑電氣、建筑給排水、采暖、通風(fēng)空調(diào)、消防、道路、市政電氣、市政給排水、園林綠化12個(gè)環(huán)節(jié)。案例園區(qū)建設(shè)階段的溫室氣體排放總量中建筑材料消耗引起的排放占到96.95%。根據(jù)核算的結(jié)果，案例園區(qū)建設(shè)階段物質(zhì)材料消耗產(chǎn)生的溫室氣體排放總量為82509tCO2-eq，排放密度為0.78tCO2-eq/m2，產(chǎn)生的溫室氣體排放在12個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)的分布如圖2。排放量最大的3個(gè)環(huán)節(jié)為建筑工程(59.71%)、內(nèi)部裝修工程(20.33%)和外部裝飾工程(11.40%)，其次是園林綠化工程(3.74%)、通風(fēng)空調(diào)工程(1.78%)和道路工程(1.09%)，其余6項(xiàng)工程所占比例均不足1%。

圖2 案例園區(qū)建設(shè)階段建筑材料消耗溫室氣體排放結(jié)構(gòu)Fig.2 GHG emission composition of construction materials in the construction stage of the concerned industrial park

案例園區(qū)運(yùn)行管理階段溫室氣體排放在各過程的分布情況見圖3，其中電力消耗、熱力消耗和污水處理過程的排放量占到總量的98.69%，應(yīng)作為園區(qū)運(yùn)行管理階段溫室氣體減排工作的重點(diǎn)。

圖3 案例園區(qū)運(yùn)行管理階段溫室氣體排放Fig.3 GHG emissions in the operation stage of the concerned industrial park

2.3 結(jié)論及建議

根據(jù)本文案例園區(qū)溫室氣體排放核算結(jié)果，產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)階段的溫室氣體排放行為比較集中，且密度和強(qiáng)度較大，在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生著巨大的影響，應(yīng)該引起園區(qū)建設(shè)和管理者的重視。建筑階段的溫室氣體排放主要來源于建筑材料和儀器設(shè)備的上游生產(chǎn)環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)，以及施工現(xiàn)場(chǎng)的電力、水資源消耗。由此，可以從以下幾方面來控制園區(qū)建設(shè)階段的溫室氣體排放：

(1)就地取材，減少建筑材料運(yùn)輸過程的排放。建筑材料，尤其是構(gòu)成建筑物主體的建筑材料具有用量多、體積大的特點(diǎn)，采用長(zhǎng)距離和短距離運(yùn)輸方式所產(chǎn)生的溫室氣體排放量的差距相當(dāng)可觀。盡量選取園區(qū)所在地區(qū)常見的易得的建筑材料，既可以減少運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸耗時(shí)，又可以減少相應(yīng)過程產(chǎn)生的溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙重效益。

(2)增加低碳建材/再生建材的使用比例，減少建筑材料上游生產(chǎn)過程的排放。在綜合考慮建材性能和經(jīng)濟(jì)成本之后，決策者在建筑材料的選擇上可以傾向于低碳建材或者再生建材。通常情況下，低碳建材和再生建材意味著在生產(chǎn)環(huán)節(jié)所投入的資源和能源較普通建材少，但技術(shù)含量有所增加，所以具有優(yōu)良性能和低廉價(jià)格的雙重優(yōu)勢(shì)。

(3)合理安排施工進(jìn)度，提倡安全低耗的施工方式。在進(jìn)行工程招標(biāo)時(shí)，應(yīng)對(duì)于園區(qū)建設(shè)工程的施工進(jìn)度和實(shí)施機(jī)制進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，一方面可以通過合理安排施工進(jìn)度保證工程的按時(shí)完成，杜絕后期趕工導(dǎo)致的質(zhì)量和安全隱患，另一方面應(yīng)盡量減少夜間施工，避免造成不必要的電力資源消耗和噪聲污染。

產(chǎn)業(yè)園區(qū)運(yùn)行管理階段產(chǎn)生的溫室氣體排放在園區(qū)的整個(gè)生命周期中占有絕對(duì)性的比重，尤其以電力消耗、熱力消耗和污水處理過程最為突出。因此，對(duì)于園區(qū)管理部門，應(yīng)該將低消耗低排放的理念滲透到園區(qū)運(yùn)行的日?；顒?dòng)中去，具體可以從以下幾方面展開，

(1)建立完善入駐企業(yè)低碳準(zhǔn)入制度。園區(qū)管理者除了依據(jù)國(guó)家和地方的法律法規(guī)、產(chǎn)業(yè)政策制定并實(shí)施企業(yè)入園管理制度之外，還應(yīng)依據(jù)園區(qū)運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)入駐企業(yè)日常生產(chǎn)活動(dòng)中的能源資源消耗和溫室氣體排放行為進(jìn)行規(guī)定，如企業(yè)需具備利于園區(qū)低碳減排的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)鏈條和減排機(jī)制設(shè)計(jì)等。以保證入駐企業(yè)在經(jīng)過嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度進(jìn)入園區(qū)后仍然保持著必要的低消耗與低排放狀態(tài)，杜絕“偽低碳，真高排”現(xiàn)象的發(fā)生。

(2)加強(qiáng)公共區(qū)域節(jié)能減排力度。對(duì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的公共區(qū)域進(jìn)行管理和維護(hù)是園區(qū)管理者的主要職責(zé)，管理者可以通過合理控制園區(qū)公共區(qū)域能源資源消耗、加強(qiáng)主體建筑和公共區(qū)域維護(hù)來直接減少園區(qū)運(yùn)行管理階段的溫室氣體排放。例如，從能源消耗減量化和能源再利用及資源化兩方面建筑節(jié)能，有效控制園區(qū)采暖制冷系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換效率，減少園區(qū)運(yùn)行階段采暖制冷系統(tǒng)的能源浪費(fèi)，對(duì)采用集中采暖或集中空調(diào)系統(tǒng)的園區(qū)考慮設(shè)置能量回收系統(tǒng)；除了要在園區(qū)建設(shè)階段的基礎(chǔ)設(shè)施布置中優(yōu)化水資源系統(tǒng)的布置之外，還需要在園區(qū)運(yùn)行階段注意市政水資源的綜合利用和污水及其他水源的資源化，有效地減少園區(qū)運(yùn)行過程中的溫室氣體排放。

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Greenhouse Gas Inventory of industrial parks in China

QI Jing, CHEN Bin*

StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentalSimulationandPollutionControl,SchoolofEnvironment,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China

Global climate change caused by greenhouse gas (GHG) emissions, has severely limited the development of human society and threatened the survival of humanity. Gathering the primary production factors and capacity of the region, an industrial park represents the development level of specific industries in the region. Therefore, the industrial park should be regarded as the base unit for developing a low-carbon economy and reducing GHG emissions, and also a breakthrough in allocating regional resource and overcoming environmental problems. Low-carbon mode has become a trend of development in industrial parks. Researches about GHG emissions from industrial parks make suggestions on the critical points for controlling GHG emissions and provide guidance for the construction or reform projects of low-carbon industrial parks, as well as providing references for entry thresholds and emission standards of low-carbon industrial parks. This study selects the high-end industrial parks as research object, defines the boundary of GHG inventories, and clarifies the structure of the carbon sources. In this study, a GHG inventory is set up to analyze the life-cycle GHG emissions from industrial parks, which includes 6 types of GHG emission sources, namely energy consumption, industrial production, materials consumption, equipments investment, waste disposal and landscaping. The above method was used for one high-end low carbon industrial park in Beijing as a case study. The results were as follows: (1)the overall GHG emission of the whole life-cycle is 1872177 t CO2-eq. The construction stage takes up 4.546% which means 85105.82 t CO2-eq GHG emission with an intensity of 801.69 kg CO2-eq /m2; while the operation stage contributes the great majority of GHG emission, which achieves a proportion of 95.352%. The GHG emission of operation stage is 37717.18 t CO2-eq, and the intensity is 355.29 kg CO2-eq /m2. (2) During the construction stage of the case industrial park, the top 3 emission sources are S (59.71%), ID (20.33%) and OD (11.40%), followed by L (3.74%), V (1.78%) and R (1.09%). The other 6 steps only take up the proportion of less than 1%. (3) More attention should be given tothe processes of sewage treatment, heat energy consumption and electricity consumption, as they contribute 98.69% of the stage emission. Finally, based on the analysis of the results, suggestions for GHG reduction are proposed to guide the low-carbon development of the high-end industrial park, such as making use of the local materials to reduce the amount of fuel consumption and greenhouse gas emissions due to the long-range transport, using the low carbon and regeneration construction materials instead of the traditional ones to reduce the GHG emission from the upstream production process and downstream disposal, scientifically arranging the construction progress to promote a safe and low carbon form of construction work, applying advanced management methods and strengthening the propaganda of energy conservation and emissions reduction.

greenhouse gas; industrial parks; inventory; low-carbon

國(guó)家自然科學(xué)基金(91325302, 41271543); 國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2012BAK30B03); 國(guó)家基金委創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金(51121003); 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20130003110027)

2013-06-09;

日期:2014-05-16

10.5846/stxb201306091508

*通訊作者Corresponding author.E-mail: chenb@bnu.edu.cn

齊靜，陳彬.產(chǎn)業(yè)園區(qū)溫室氣體排放清單.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(8):2750-2760.

Qi J, Chen B.Greenhouse Gas Inventory of industrial parks in China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(8):2750-2760.