基于收入和消費(fèi)差異的中國城鎮(zhèn)居民碳足跡研究

劉曄, 劉丹, 張林秀

1. 中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)政策研究中心, 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101

2. 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所, 沈陽 110016

3. 中國刑事警察學(xué)院, 沈陽 110854

基于收入和消費(fèi)差異的中國城鎮(zhèn)居民碳足跡研究

劉曄1,2,*, 劉丹3, 張林秀1

1. 中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)政策研究中心, 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101

2. 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所, 沈陽 110016

3. 中國刑事警察學(xué)院, 沈陽 110854

隨著我國城鎮(zhèn)化的加快和人民生活水平的提高, 居民消費(fèi)碳足跡越來越受到重視。綜述國內(nèi)外城鎮(zhèn)居民消費(fèi)碳足跡的基礎(chǔ)上; 并以投入產(chǎn)出法為基礎(chǔ), 深入研究中國1997年和2010年中國城鎮(zhèn)居民消費(fèi)碳足跡的特征。結(jié)果表明： 2010年城鎮(zhèn)居民直接碳足跡是1997年城鎮(zhèn)居民的2倍。城鎮(zhèn)居民能源利用向著更清潔的低碳消費(fèi)轉(zhuǎn)變, 另一方面也會引發(fā)產(chǎn)業(yè)部門更大的碳排放量。與1997年相比, 2010年城鎮(zhèn)居民消費(fèi)隨著收入水平提高, 生存型消費(fèi)碳排放比例逐步下降, 發(fā)展型和享受型消費(fèi)碳排放比例則逐漸升高。中等收入水平居民是未來城鎮(zhèn)居民碳排放產(chǎn)生的主體, 應(yīng)該根據(jù)他們的消費(fèi)特征制定政策實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)管。

收入和消費(fèi)差異; 碳足跡; 投入產(chǎn)出; 居民最終消費(fèi)支出

1 前言

隨著全球變暖的加劇, 溫室氣體減排問題越來越受到人們重視。如何在保障居民生活條件改善的前提下, 實(shí)現(xiàn)碳總量減排是我國當(dāng)前環(huán)境保護(hù)面臨的重要問題之一[1-2]。按照發(fā)達(dá)國家的碳排放規(guī)律,收入增加將引發(fā)居民部門碳排放增加, 與收入相關(guān)的碳排放研究有必要成為碳排放管理重視的內(nèi)容。21世紀(jì)以來, 一些學(xué)者不斷圍繞收入和消費(fèi)差異來探索家庭能源消費(fèi)排放占國家總排放的比例、確定家庭生活碳排放來源結(jié)構(gòu)、分析調(diào)控家庭生活碳排放增長的各種因素及應(yīng)對措施的問題, 并就優(yōu)化家庭消費(fèi)結(jié)構(gòu)、減少奢侈消費(fèi)排放, 最終實(shí)現(xiàn)低碳生活模式轉(zhuǎn)型提出相應(yīng)政策建議[3-4]。本文選用廣義碳足跡概念表征城鎮(zhèn)居民碳排放特征, 即城鎮(zhèn)居民衣食住行所需商品的生產(chǎn)和加工引起的能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放。近十年, 隨著中國在全球全球碳排放總量中地位的不斷提升, 我國陸續(xù)出現(xiàn)了一批應(yīng)用環(huán)境投入產(chǎn)出模型開展的居民消費(fèi)碳足跡研究[5-7]。總的來看, 國內(nèi)城市居民消費(fèi)活動碳足跡的研究從研究尺度、研究內(nèi)容到研究方法都與國際相關(guān)研究聯(lián)系比較密切[8-11]。然而, 當(dāng)前研究對消費(fèi)結(jié)構(gòu)作用下不同收入組的城鎮(zhèn)居民碳排放特征的研究略顯不足,而缺少不同收入組城鎮(zhèn)居民消費(fèi)碳排放的規(guī)律性研究并不利于全社會共同參與的城鎮(zhèn)居民碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。因此, 本文基于收入和消費(fèi)差異, 對中國城鎮(zhèn)居民碳排放活動進(jìn)行研究, 研究結(jié)果以期為城鎮(zhèn)居民的碳排放管理工作提供理論依據(jù)。

2 資料與方法

2.1 居民生活消費(fèi)直接碳足跡

中國城市居民生活消費(fèi)直接消耗的能源包括原煤、其他洗煤、型煤、焦?fàn)t煤氣、其他煤氣、汽油、柴油、煤油、液化石油氣、天然氣。電和熱的使用并不直接產(chǎn)生碳排放, 只是其上游生產(chǎn)會消耗大量化石燃料, 后面的間接能耗碳足跡計(jì)算會體現(xiàn)出這種能源產(chǎn)生的碳足跡, 因此這里并未專門計(jì)算。直接碳足跡的計(jì)算公式為：

(1) 式中CFd為居民消費(fèi)直接碳足跡(t); Mi為第i種燃料的消耗量(t); EFi為第i中燃料的碳排放因子(tCO2/t標(biāo)煤： tCO2/tce), 在參考IPCC方法[12]的基礎(chǔ)上, 考慮我國的燃料熱值和實(shí)際情況得到, 結(jié)果見表1。

2.2 居民消費(fèi)隱含碳足跡

居民消費(fèi)隱含碳排放是指居民生活消費(fèi)的非能源商品和服務(wù), 采用環(huán)境投入產(chǎn)出模型計(jì)算居民消費(fèi)隱含碳足跡。由于投入產(chǎn)出表能夠清晰地描述社會最終需求部門和生產(chǎn)部門的聯(lián)系結(jié)構(gòu)和數(shù)量關(guān)系,使得 IOA-EF模型具有良好的結(jié)構(gòu)性, 故可以在一定程度上彌補(bǔ)其他碳排放計(jì)算方法識別環(huán)境影響的組分構(gòu)成及其在產(chǎn)業(yè)間的相互聯(lián)系等不足[13]。隱含碳排放計(jì)算公式為：

(2) 式中CFe為居民消費(fèi)隱含碳足跡(t); F為居民消費(fèi)支出; ?F 是F的對角矩陣; D為能源消耗直接碳排放強(qiáng)度; A為投入產(chǎn)出直接消耗系數(shù)矩陣; I為與A階數(shù)相同的單位矩陣。為了使投入產(chǎn)出表的部門與行業(yè)能源消耗的部門相對對應(yīng), 本文的行業(yè)部門共分為28個(gè)部門, 包括農(nóng)業(yè)、煤炭開采與洗選業(yè)、石油和天然氣開采業(yè)、金屬礦采選業(yè)、非金屬礦和其他礦采選業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)、紡織業(yè)、紡織服裝鞋帽皮革羽絨及其制造業(yè)、木材加工及家具制造業(yè)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)、石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械及器材制造業(yè)、通信設(shè)備計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè)、儀器儀表及文化辦公用品機(jī)械制造業(yè)、工藝品及其他制造業(yè)、電力及蒸汽熱水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、煤氣生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、自來水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、建筑業(yè)、交通和通訊業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)。

表1 居民生活直接消耗能源的CO2排放因子(tCO2·tce-1)Tab. 1 CO2emission factors of energy fuel consumed directly by residents

3 數(shù)據(jù)來源

居民消費(fèi)隱含碳足跡需要碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)、投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)、居民支出消費(fèi)數(shù)據(jù), 而我國近20年的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)最早在1997年, 最近在2010年, 因此產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來自1997年和2010年《中國投入產(chǎn)出表》; 居民直接能耗數(shù)據(jù)和行業(yè)能耗數(shù)據(jù)來自中國1998年和2011年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》綜合能源平衡表和分行業(yè)能源消費(fèi)數(shù)據(jù); 居民消費(fèi)支出數(shù)據(jù)來自1998年和2011年《中國城市(鎮(zhèn))生活與價(jià)格年鑒》。

4 結(jié)果和分析

4.1 居民消費(fèi)碳足跡特征

中國城鎮(zhèn)居民1997年和2010年的直接能耗分別為6200萬t和14827萬t, 而中國城鎮(zhèn)居民1997年和2010年的直接碳足跡分別為10613萬t和17232萬t, 即單位能耗碳排放系數(shù)從1.71降到了1.16, 從直接能耗來看, 城鎮(zhèn)居民使用的能源更加趨于產(chǎn)生更低的碳排放。從居民消費(fèi)能耗的組成來看, 主要包括原煤、汽油、液化石油氣、天然汽、電和熱(見圖1)。其中, 1997年城鎮(zhèn)居民直接能耗主要是由原煤和液化石油氣產(chǎn)生的, 分別占 28%和 19%; 而2010年直接能耗主要是以天然氣和電力為主, 分別為20%和25%?？梢? 從1997-2010年的13年間, 中國居民能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中45%的份額實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)化石能源轉(zhuǎn)向更為清潔能源的轉(zhuǎn)變, 一方面家用電器不斷增多, 使居民日常消費(fèi)中的耗電比例增加; 另一方面隨著天然氣在總體能源結(jié)構(gòu)中比例的提升以及居民炊事管道工程的完善, 使天然氣已經(jīng)取代液化石油氣成為僅次于電力的城鎮(zhèn)居民直接能源。

從總量來看, 2010年城鎮(zhèn)居民直接碳足跡為17232萬t, 隱含碳足跡為78456萬t; 1997年城鎮(zhèn)居民直接碳足跡為10613萬t, 隱含碳足跡為39585萬t;與1997年相比, 總碳足跡量升高, 而直接能耗和隱含能耗的比值有所下降。從人均碳足跡方面來看, 2010年城鎮(zhèn)居民的人均直接碳足跡為0.27 t·人-1, 這一比值略低于1997的0.26 t·人-1; 同時(shí)人均隱含碳足跡為1.17 t·人-1, 高于1997年的1.00 t·人-1。從直接能耗和隱含能耗帶來的人均碳足跡差異來看, 1997年到 2010年隱含量與直接量的差值分別為0.73 t·人-1和0.91 t·人-1, 差異相對不大。對比人均量和總量的差異可以發(fā)現(xiàn), 在人口增長的影響下, 2010年城鎮(zhèn)居民人均直接和隱含碳足跡并未因?yàn)槭杖胨降奶岣叨l(fā)生明顯提高(見表2)。

圖1 中國居民生活直接能源結(jié)構(gòu)變化趨勢(1997-2010)Fig. 1 Direct energy use trends in China in 1997-2010

從城鎮(zhèn)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的差異, 區(qū)分 2010年和1997年家庭的消費(fèi)方式特征, 用以識別消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化對城鎮(zhèn)居民隱含碳足跡的影響規(guī)律(見圖2)。1997年城鎮(zhèn)居民消費(fèi)除食品消費(fèi)隱含碳足跡比重較高外,其他消費(fèi)類別的數(shù)值相對較低且比較均勻, 而 2010年城鎮(zhèn)居民消費(fèi)隱含碳足跡比較集中于幾個(gè)類別。對于2010年來說, 生活消費(fèi)隱含碳足跡在食品、康復(fù)和醫(yī)療服務(wù)、交通和通信服務(wù), 以及教育文化娛樂服務(wù)等方面分配較為均勻, 分別為 28%、20%、15%和13%。對于1997年城鎮(zhèn)居民來說, 生活消費(fèi)碳足跡則主要集中在食品方面為 45%, 不但高于交通和通信服務(wù)、教育文化娛樂服務(wù)和居住(分別為14%、11%和 10%)等類別, 更遠(yuǎn)高于衣著、家用電器與服務(wù)、康復(fù)和醫(yī)療服務(wù)、其他商品和服務(wù)的間接碳足跡(僅為4-8%)。

表2 中國城鎮(zhèn)居民生活消費(fèi)碳足跡Tab. 2 Carbon footprint of Chinese urban residential consumption

圖2 1997年和2010年中國城鎮(zhèn)居民隱含碳足跡Fig. 2 Embodied carbon footprint of Chinese urban residential consumption in 1997 and 2010

4.2 不同收入水平城鎮(zhèn)家庭的碳足跡

收入水平是影響居民消費(fèi)碳足跡的重要因素之一, 1997年和2010年城鎮(zhèn)居民生活消費(fèi)隱含碳足跡隨收入水平的變化情況分別見圖3和圖4(直接能耗數(shù)據(jù)受數(shù)據(jù)獲取的限制, 僅以隱含碳足跡作為代表)。從總量上看, 無論1997年還是2010年, 隨著收入水平的提高, 各消費(fèi)類別的隱含碳足跡都呈增加趨勢。這說明隨著收入的增加, 居民消費(fèi)支出因此增長, 進(jìn)而將引起相應(yīng)消費(fèi)碳足跡的增加。按照年鑒的分類, 將所有家庭分為最低收入、低收入、中等偏下收入、中等收入、中等偏上收入、高收入和最高收入7組; 1997年各組對應(yīng)平均可支配收入分別為2430元、3223元、3966元、4895元、6045元、7461元和10251元; 2010年對應(yīng)各組平均可支配收入分別5948元、9285元、12702元、17224元、23189元、31044元和51352元。

就1997年而言, 從消費(fèi)產(chǎn)生的碳足跡總量來看,不同收入分組的碳足跡存在差異, 而中等級別(包括中等偏下收入、中等收入、中等偏上收入三組)的碳足跡在總體中所占比重最大, 食品分類是體現(xiàn)中等級別收入差異最明顯的分類。從人均消費(fèi)產(chǎn)生的碳足跡量來看, 各消費(fèi)類別碳足跡量隨收入水平的增加均表現(xiàn)為增加趨勢; 除食品和居住所占比重隨收入水平的增加而降低外, 其他消費(fèi)類別的人均碳足跡的比重隨收入的增加呈穩(wěn)定增長的趨勢。不同等級收入水平按高中低分組則存在共同的數(shù)量排序關(guān)系。從2010年中國城鎮(zhèn)居民不同消費(fèi)類別碳足跡總量來看, 隨收入水平的增加也呈增加趨勢, 食品消費(fèi)仍然是最重要的碳排放來源, 但是與1997年相比各消費(fèi)類別的碳足跡差異逐步減小。特別是, 收入等級較高分類中交通和通訊碳排放總量急劇上升,最高收入等級的交通和通訊類別碳排放甚至超過食品的碳排放量。從2010年人均消費(fèi)碳足跡看, 不同消費(fèi)類別碳足跡隨收入水平的增加也呈上升趨勢,不同收入等級中各消費(fèi)類別的比重與 1997年存在差異, 隨收入水平增加食品和居住消費(fèi)碳足跡的下降水平更明顯, 而通訊和交通消費(fèi)碳足跡的增加趨勢更明顯。不同等級收入水平按高中低分組也存在共同的數(shù)量排序關(guān)系。

圖3 1997年城鎮(zhèn)不同收入家庭生活消費(fèi)隱含碳足跡Fig. 3 Carbon footprint of Chinese urban residential consumption between income groups in 1997

圖4 2010年城鎮(zhèn)不同收入家庭生活消費(fèi)隱含碳足跡總量和人均量Fig. 4 Carbon footprint of Chinese urban residential consumption between income groups in 2010

5 結(jié)論

本文基于收入和消費(fèi)差異對中國1997年和2010年城鎮(zhèn)居民消費(fèi)碳足跡進(jìn)行了深入的研究。主要結(jié)論如下：

(1) 就總量而言, 城鎮(zhèn)居民生活消費(fèi)直接碳足跡2010年排放量約為 1997年的 1.7倍; 城鎮(zhèn)居民生活消費(fèi)隱含碳足跡 2010年排放量約為1997年的2.0倍。就人均量而言, 城鎮(zhèn)居民直接碳足跡2010年排放量約為1997年的 4.5倍; 城鎮(zhèn)居民的隱含碳足跡2010年排放量約為1997年的1.2倍。1997—2010年城鎮(zhèn)居民總量直接和間接碳足跡均隨時(shí)間有所增加, 但兩者的比值有所下降, 人均直接碳足跡變化未見明顯變化, 而間接碳足跡有所增加。

(2) 從此期間能源結(jié)構(gòu)的變化來看, 生活直接消費(fèi)能源消費(fèi)實(shí)現(xiàn)了從原煤和液化石油氣向電力、熱力和天然氣轉(zhuǎn)變。居民直接消費(fèi)的電力主要是用于家用電器, 而液化石油氣和天然氣則主要是是飲食。1997—2010年, 城鎮(zhèn)居民能源利用向著更清潔的低碳消費(fèi)轉(zhuǎn)變, 另一方面也會引發(fā)產(chǎn)業(yè)部門更大的碳排放量。在未來, 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和提高能源利用效率是有效地降低居民消費(fèi)碳足跡的重要對策。同時(shí), 繼續(xù)引導(dǎo)居民健康的消費(fèi)模式和改善居民消費(fèi)能源結(jié)構(gòu)是密不可分的。

(3) 1997年城鎮(zhèn)居民消費(fèi)碳足跡主以食品為主、其他類別較少且分配相對均勻, 與此相對2010年城鎮(zhèn)居民碳足跡在幾個(gè)類別間分配更均勻, 主要集中在交通和通信、食品、教育文化娛樂三個(gè)方面。無論在1997年還是在2010年, 城鎮(zhèn)居民總量和人均碳足跡均隨著收入的增加而增加, 與 1997年相比, 隨收入的增加而提高2010年生存型消費(fèi)碳排放比例逐漸下降, 發(fā)展型和享樂型消費(fèi)碳足跡的比重。中等收入階層是中國城鎮(zhèn)居民消費(fèi)碳排放產(chǎn)生的主體, 隨著中國城市化進(jìn)程的加快, 更多的城鎮(zhèn)居民會向中等收入階層轉(zhuǎn)移, 因此中等收入居民消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放應(yīng)作為實(shí)現(xiàn)未來減排目標(biāo)的重點(diǎn)監(jiān)控和管理的群體。

[1] ANG B W, LIN N. A cross-country analysis of aggregate energy and carbon intensities[J]. Energy policy, 2006, 34(15)： 2398-2404.

[2] 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.

[3] SHIRLEY R, JONES C, KAMMEN D. A household carbon footprint calculator for islands： Case study of the United States Virgin Islands[J]. Ecological Economics, 2012, 80(1)：8-14.

[4] CHITNIS M, HUNT L C. What drives the change in UK household energy expenditure and associated CO2emissions? Implication and forecast to 2020[J]. Applied Enegy, 2012, 94(1)： 202-214.

[5] ZHU Q, PENG X Z, LU Z M, et al. Calculation and analysis on carbon emissions from household energy consumption in China during 1980-2007[J]. Journal of Safety and Environment, 2010, 10(2)： 72-77.

[6] YAO L, LIU J R, WANG R S. The carbon emissions embodied in Chinese household consumption by the driving factors[J]. Acta Ecologica Sinica, 2011, 21(19)：5632-5637.

[7] GOLLEY J, MENG X. Income inequality and carbon dioxide emissions： the case of Chinese urban households [J]. Energy Economics, 2012, 34(6)：1864-1872.

[8] YUAN B, REN S, CHEN X. The effects of urbanization, consumption ratio and consumption structure on residential indirect CO2emissions in China[J]. Applied Energy, 2015, 140(4)： 94-106.

[9] THOMAS B A. AZEVEDO I L. Estimating direct and indirect rebound effects for U.S. households with input-output analysis. Part 2： Simulation[J]. Ecological Economic, 2013, 86(1)： 188-198

[10] DUARTE R, MAINAR A, SANCHEZ-CHOLIZ J. Social groups and CO2emissions in Spanish households[J]. Energy policy, 2012, 44(1)： 441-450.

[11] HAMAMOTO M. Energy-saving behavior and marginal abatement cost for household CO2emissions[J]. Energy policy, 2013, 63(1)： 809-813.

[12] IPCC. 2006 IPCC Guideline for National Greenhouse Gas Inventories[R], http：//www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/ index.htm, 2006.

[13] LENZEN M, DEY C, FORAN B. Energy requirements of Sydney households. Ecological Economics, 2004, 49(3)：375-399.

Study on carbon footprint of the urban household consumption in China based on the differences of income and consumptions

LIU Ye1,2, LIU Dan3, ZHANG Linxiu1

1. Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
2. Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
3. National Police University of China, Shenyang 110854, China

Industry is generally recognized as the main source of greenhouse gases. However, the carbon footprint of household consumption should not be ignored any more under the rapid urbanization of China and significantly improved household living standard. Domestic study on this field is less intensive than abroad and needs to be further developed. In this study, a comprehensive study on carbon footprint of Chinese urban household consumption was made based on input-output analysis. The results show that total carbon footprint of Chinese urban residents in 2010 was about two times of that in 1997. The energy mix of urban households had changed from traditional energy to clean energy, and urban household consumption had caused more and more increased carbon emissions of industries. Under the improvement of living conditions, the carbon emission decreased for living, but increased for development and recreation from 1997 to 2010. In addition, middle income group is the main cause of carbon emissions of urban households, who should become the key points of monitoring carbon emission of urban households according to consumption characteristics by the government.

differences of income and consumptions; carbon footprint; input-output analysis; household final consumption expenditure

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.01.030

F205

A

1008-8873(2016)01-194-06

2015-02-09;

2015-06-09

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目城市居住空間能量代謝的結(jié)構(gòu)-模式-效應(yīng)研究： 以沈陽為例(41201584); 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目東非自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化與可持續(xù)管理研究(31361140360)

劉曄(1980—), 女, 遼寧盤錦人, 博士, 助理研究員, 主要從事區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究, E-mail： liuye@iae.ac.cn

劉曄, 劉丹, 張林秀. 基于收入和消費(fèi)差異的中國城鎮(zhèn)居民碳足跡研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2016, 35(1)： 194-199.

LIU Ye, LIU Dan, ZHANG Linxiu. Study on carbon footprint of the urban household consumption in China based on the differences of income and consumptions[J]. Ecological Science, 2016, 35(1)： 194-199.