新疆化石能源碳足跡及生態(tài)壓力的動態(tài)研究

摘要：利用碳足跡的概念和研究方法對新疆2002-2011年能源利用的碳排放、碳足跡、碳足跡強度、碳足跡產(chǎn)值和生態(tài)壓力進行計算，結(jié)果表明，新疆能源利用的碳足跡在2002-2011年10年間呈現(xiàn)上升趨勢，其中主要以煤炭的碳足跡占主導地位，石油次之，天然氣最??；碳足跡產(chǎn)值呈現(xiàn)上升趨勢，從2002年的0.93萬元/hm2增加到2011年的1.28萬元/hm2；碳足跡強度呈現(xiàn)下降趨勢，從2002年的1.08 hm2/萬元下降到2011年的0.78 hm2/萬元；碳足跡生態(tài)壓力逐年升高，從2002年的2.63增加到2011年的7.70。碳足跡分析結(jié)果反映出目前新疆經(jīng)濟發(fā)展狀況良好，能源利用效率不斷提高，但是經(jīng)濟發(fā)展也主要是依賴于能源的消費，能源消費過程中給生態(tài)環(huán)境帶來的壓力也越來越大。

關(guān)鍵詞：碳足跡；生態(tài)壓力；化石能源；新疆

中圖分類號：F206；X24 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）10-2496-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.10.013

Abstract： The concepts of carbon footprint and research methods were used to calculate the carbon emissions，carbon footprint， value of carbon footprint， intensity of carbon footprint and ecological pressure of carbon footprint in Xinjiang from 2002 to 2011. The results showed that， the carbon footprint increased from 2002 to 2011， the carbon footprint of coal was the largest， followed by oil， and natural gas was the smallest. The value of carbon footprint of energy use increased from 9 300 hm2 in 2002 to 12 800 hm2 in 2011. The carbon footprint intensity of energy use decreased from 1.08×10-4 hm2/per yuan in 2002 to 7.8×10-5 hm2/per yuan in 2011. The ecological pressure of carbon footprint increased from 2.63 in 2002 to 7.70 in 2011. The analysis showed that the development of economic was good in Xinjiang， and the efficiency of energy use improved gradually， but the development of economic depended on the energy use， and the ecological environment pressure was increased continually.

Key words： carbon footprint； ecological pressure； fossil energy； Xinjiang

由于經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人類的生產(chǎn)和生活水平不斷提高的同時，很多環(huán)境問題也隨之而來，其中溫室效應(yīng)是最受關(guān)注的全球環(huán)境問題之一。為了減少溫室效應(yīng)，減慢氣候變暖的趨勢，2009年12月，在哥本哈根召開了世界氣候大會，來自192個國家的代表參加了會議，對地球今后的氣候變化走向產(chǎn)生了決定性的影響。目前，越來越多的組織機構(gòu)和政府部門開始采用“碳足跡（carbon footprint）”來衡量產(chǎn)品、服務(wù)、組織、城市及國家的溫室氣體排放量，為減排方案的制訂提供決策依據(jù)[1]。碳足跡起源于生態(tài)足跡，主要是指在人類生產(chǎn)和消費活動中所排放的與氣候變化相關(guān)的氣體總量[2]。它是對某一產(chǎn)品或活動在生命周期內(nèi)直接及間接引起的溫室氣體排放量的度量，以二氧化碳質(zhì)量當量為單位[1]。

目前，學者利用碳足跡的概念對不同區(qū)域尺度內(nèi)的能源利用情況及生態(tài)壓力進行了分析研究。國外對碳足跡的研究比較深入，研究角度、研究對象和研究方法也多種多樣，其中國家、區(qū)域和家庭尺度上的研究較多[3]。在中國，孫丹峰等[4]通過分析氣候變化與碳足跡的關(guān)系，提出了減少碳足跡的措施，旨在了解碳足跡，倡導低碳生活，加強節(jié)能減碳的環(huán)境意識，實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展。趙榮欽等[5]通過能源消費碳排放和碳足跡模型，對2007年中國各省區(qū)化石能源和農(nóng)村生物能源的碳排放做了估算，建立了不同產(chǎn)業(yè)空間與能源消費碳排放的對應(yīng)關(guān)系。郭運功等[6]對上海市能源利用碳排放足跡以及經(jīng)濟發(fā)展與碳排放足跡之間的關(guān)系進行研究，提出了適應(yīng)性的管理策略。焦文獻等[7]對甘肅省能源消費碳足跡變化及其影響因素進行了分析研究，肖玲等[8]對山東省碳足跡和碳承載力進行了動態(tài)研究，還有卞曉紅等[9]對區(qū)域能源利用的碳足跡及其對生態(tài)經(jīng)濟的影響進行分析，不同的學者從不同的側(cè)面分別對碳足跡進行了研究，而本研究也是在此基礎(chǔ)上對近10年來新疆化石能源消費的碳足跡進行動態(tài)分析，明確在能源消費的過程中給生態(tài)環(huán)境帶來的影響，為今后新疆實施節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

新疆維吾爾自治區(qū)地處中國西北邊陲，是中國最大的省級行政區(qū)。新疆邊境線長5 600多km，周邊與8個國家接壤，地理位置優(yōu)越；國內(nèi)與西藏、青海、甘肅等省區(qū)相鄰，豐富的地上、地下資源和其特有的向西開放的地緣優(yōu)勢，為自治區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)提供了可靠保障。

新疆的煤炭、石油、天然氣等儲量巨大，使得依托資源優(yōu)勢的新疆經(jīng)濟得到了快速發(fā)展。新疆的工業(yè)生產(chǎn)從無到有，形成了今天以礦產(chǎn)資源為主的完備的工業(yè)體系。塔里木油田的探明儲量超過前50年的總和，累計探明儲量超過1萬億m3。

新疆礦產(chǎn)種類多，資源量大，開發(fā)利用潛力很大。目前發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有138種，探明儲量的有83種，保有儲量居全國首位的有6種，居前十位的有41種。石油、天然氣、煤、鐵、銅、金、鉻、鎳、稀有金屬、鹽類礦產(chǎn)、建材非金屬等蘊藏豐富。據(jù)全國第二次油氣資源評價，新疆石油預測資源量208.6億t，占全國陸上石油資源量的30%；天然氣預測資源量10.3萬億m3，占全國陸上天然氣資源量的34%。煤炭預測儲量2.19萬億t，占全國預測儲量的40%。由于新疆的飛速發(fā)展，能源消費量也迅速增長。

2 研究方法

碳足跡的計算方法借鑒卞曉紅等[9]在區(qū)域能源利用的碳足跡及其對生態(tài)經(jīng)濟的影響中的計算方法，分別對新疆能源消費的碳排放總量、碳足跡以及碳足跡產(chǎn)值、強度和生態(tài)壓力進行了計算，能源主要包括煤炭（焦炭）、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油以及天然氣。

2.1 碳排放的計算

C=■Ei×EFi （1）

式中，C為能源利用的CO2排放量，Ei為第i種能源的能源利用量，EFi為第i種能源的CO2排放系數(shù)。

2.2 碳足跡的計算

能源利用的碳足跡計算方法如式2所示：

Cf=■Cfi=■Ci/Fi （2）

式中，i為煤炭、石油、天然氣3種能源（新疆碳排放主要來源），Cfi為i能源的碳足跡，Ci為i能源的人均碳排放量，F(xiàn)i為i能源土地轉(zhuǎn)換系數(shù)。土地面積轉(zhuǎn)換系數(shù)為6.49 t/hm2（以林地吸收CO2量計）。

2.3 碳足跡產(chǎn)值的計算

能源利用的碳足跡產(chǎn)值（Value of Carbon Footprint，VCF）體現(xiàn)單位能源利用碳足跡產(chǎn)生的經(jīng)濟價值，定義為人均GDP與人均碳足跡的比值。

2.4 碳足跡強度的計算

能源利用碳足跡強度（Carbon Footprint Intensity，CFI）則是能源利用碳足跡與人均GDP的比值，CFI越大，則消耗越大，能源消費的碳足跡效益越差。

2.5 碳足跡生態(tài)壓力的計算

能源利用碳足跡生態(tài)壓力（Ecological Pressure Intensity of Carbon Footprint，EPICF）主要表征能源消費對自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力大小，定義EPICF為人均能源利用的碳足跡與人均擁有林地的比值，從而判斷能源消費對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的壓力大小。比值越大，壓力越大。

3 結(jié)果與分析

3.1 新疆化石能源碳排放的計算

根據(jù)式1碳排放的計算以及2002-2011年新疆能源消費量[10]和各類能源排放系數(shù)，煤炭和焦炭的CO2排放量之和計算得出煤能源的總碳排放量；原油、燃料油、汽油、煤油、柴油的CO2總排放量之和計算得出石油能源利用CO2排放量。2002-2011年新疆自治區(qū)能源利用碳排放情況見表1。

從表1可以看出，新疆2002-2011年能源利用的CO2排放量逐年增加。煤炭的CO2排放量從2002年的6 106.57萬t增加到2011年的21 971.16萬t，增加了2倍多，占總的CO2排放量的比重是最大的且逐年增加；而石油和天然氣的CO2排放量在這10年間都增加了1倍多，隨著經(jīng)濟的不斷增長，新疆對化石能源的需求量在逐年增加，同時化石燃料燃燒過程中轉(zhuǎn)化的CO2的含量也在不斷的升高。

3.2 新疆能源碳足跡的計算

根據(jù)能源利用碳足跡計算方法，對2002-2011年新疆能源利用的碳足跡進行了計算，計算結(jié)果見圖1。

由圖1可知，新疆2002-2011年的能源利用人均總碳足跡呈現(xiàn)上升的趨勢，由2002年的0.91 hm2/人上升到2011年的2.35 hm2/人，10年之間人均能源總碳足跡增加了1.44 hm2/人。

從各種能源類型來看，2002-2011年各種能源利用的碳足跡中以煤炭利用的碳足跡最大，石油次之，天然氣所占比例最小。煤炭利用的碳足跡一直處于上升的趨勢，從2002年的0.49 hm2/人上升到2011年的1.53 hm2/人，10年之間增加1.04 hm2/人；石油制品利用的碳足跡比較平穩(wěn)，變化幅度不大，一直處于0.35～0.68 hm2/人之間；隨著天然氣使用量的不斷增加，天然氣的碳足跡由2002年的0.06 hm2/人上升到2011年的0.14 hm2/人，10年之間增加了0.08 hm2/人。

從新疆各類能源碳足跡占總碳足跡的比重來看，煤炭所占的比重是最大的，從2002年的54%增長到2011年的65%，說明新疆各行業(yè)對于煤炭的需求仍然處于增長階段；石油所占的比重在10年間變化不是很大，而天然氣所占的比重是最小的，只有在2004年占的比重最大，但也只有8.35%。這說明在新疆能源消費結(jié)構(gòu)仍然是以煤炭為主，以天然氣為代表的清潔能源所占的比例過小，這也是導致大氣污染的主要原因之一。同時，在新疆想要大力推廣清潔能源以及可再生能源的使用需要相關(guān)部門做大量的工作，預計在未來較長一段時間內(nèi)新疆的能源結(jié)構(gòu)也還是以煤炭為主。

3.3 碳足跡強度和碳足跡產(chǎn)值

根據(jù)人均利用碳足跡與人均GDP計算碳足跡產(chǎn)值和碳足跡強度，計算結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，新疆碳足跡產(chǎn)值2002-2011年總體上呈上升趨勢，說明新疆近10年來經(jīng)濟發(fā)展狀況良好，能源利用的效率不斷提高，單位土地面積和單位能源利用創(chuàng)造的經(jīng)濟價值不斷增加。但是從人均GDP和碳足跡產(chǎn)值增長的比率來看，新疆2002-2011年人均GDP增長了2.56倍，而碳足跡產(chǎn)值雖然也處于增長狀態(tài)，從2002年的0.93萬元/hm2增加到2011年的1.28萬元/hm2，增長的比率較小，說明化石能源的使用對新疆經(jīng)濟增長起到了非常重要的作用。

新疆碳足跡強度2002-2011年總體上呈現(xiàn)下降趨勢，從2002年的1.08 hm2/萬元下降到2011年的0.78 hm2/萬元，說明隨著經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然新疆化石能源需求量尤其是煤炭的需求量很大，但能源的利用效率在逐年升高。

另外，從圖中還可以看出，新疆2009年的碳足跡產(chǎn)值和碳足跡強度變化不規(guī)律，主要原因是2009年新疆的GDP增長速率明顯降低。

3.4 碳足跡生態(tài)壓力

根據(jù)新疆2002-2011年人均擁有林地面積和人均碳足跡可以計算出人均碳足跡生態(tài)壓力。計算結(jié)果見圖3。

由圖3可知，新疆2002-2011年碳足跡生態(tài)壓力逐年升高，從2002年的2.63增加到2011年的7.70，增加的比率比較大，主要是由于新疆的人均林地、草地面積不斷減少，而能源消費卻不斷增加所導致的。這就表明隨著新疆經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對于能源的需求量也越來越大，能源消費帶給自然環(huán)境的壓力也就越來越大，產(chǎn)生的環(huán)境問題也會越來越多。

4 小結(jié)與討論

本研究在碳足跡理論的基礎(chǔ)上對新疆2002-2011年的各類能源CO2排放、碳足跡、碳足跡強度、碳足跡產(chǎn)值以及碳足跡生態(tài)壓力進行了研究分析，得出以下結(jié)論：

1）新疆各類化石能源利用的碳排放量和碳足跡在2002-2011年10年間呈現(xiàn)上升趨勢，其中主要以煤炭的碳排放量和碳足跡占主導地位，石油次之，天然氣最小。說明新疆目前的能源消費結(jié)構(gòu)仍然是以燃煤為主，以天然氣為代表的清潔能源所占的比例過小。

2）通過計算新疆2002-2011年各類能源利用的碳足跡強度和碳足跡產(chǎn)值可以看出，新疆目前經(jīng)濟發(fā)展狀況總體趨勢是比較好的，能源利用效率也在不斷地升高，但經(jīng)濟增長對能源消耗的依賴程度比較高。

3）新疆2002-2011年各類能源利用的碳足跡生態(tài)壓力逐年升高，從2002年的2.63增加到2011年的7.70，表明隨著新疆經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對于能源的需求量也越來越大，能源消費帶給自然環(huán)境的壓力也就越來越大，產(chǎn)生的環(huán)境問題也會越來越多。

因此，新疆未來很長一段時間內(nèi)要嘗試著進行能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，盡量減少使用一次性能源，改用清潔能源或者低污染、低排放的能源，同時也要加大宣傳力度，提高各行業(yè)的環(huán)保意識，強化低碳技術(shù)，減少各類能源利用的碳排放量和碳足跡，同時也可以減輕能源消費給自然生態(tài)環(huán)境帶來的壓力，以實現(xiàn)新疆經(jīng)濟、能源以及生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻：

[1] 計軍平，馬曉明.碳足跡的概念和核算方法研究進展[J].生態(tài)經(jīng)濟，2011（4）：76-80.

[2] 岳 立，趙 婷.甘肅省碳足跡動態(tài)變化研究[J].石家莊經(jīng)濟學院學報，2012，35（3）：45-48.

[3] 耿 涌，董會娟，郗鳳明，等.應(yīng)對氣候變化的碳足跡研究綜述[J].中國人口·資源與環(huán)境，2010，20（10）：6-12.

[4] 孫丹峰，黃章慶，季幼章.氣候變化與碳足跡[J].電源世界，2013（6）：54-57.

[5] 趙榮欽，黃賢金，鐘太洋.中國不同產(chǎn)業(yè)空間的碳排放強度與碳足跡分析[J].地理學報，2010，65（9）：1048-1057.

[6] 郭運功，汪冬冬，林逢春.上海市能源利用碳排放足跡研究[J].中國人口·資源與環(huán)境，2010，20（2）：103-108.

[7] 焦文獻，陳興鵬，賈 卓.甘肅省能源消費碳足跡變化及影響因素分析[J].資源科學，2012，3（3）：559-565.

[8] 肖 玲，趙先貴，許華興.山東省碳足跡與碳承載力的動態(tài)研究[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2013，29（2）：152-157.

[9] 卞曉紅，張紹良，張韋唯，等.區(qū)域能源利用的碳足跡及其對生態(tài)經(jīng)濟影響分析[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2011（1）：42-46.

[10] 新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計局.新疆統(tǒng)計年鑒2001-2012[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2001-2012.