基于LCA法對(duì)農(nóng)產(chǎn)品物流碳足跡的計(jì)算

張佳雯

摘 要：為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，降低農(nóng)產(chǎn)品物流過程的碳排放是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。本文以新鮮馬鈴薯為例，采用生命周期評(píng)價(jià)法，通過目的與系統(tǒng)邊界設(shè)定、數(shù)據(jù)收集、清單分析，計(jì)算了馬鈴薯在其生命周期各個(gè)階段的碳排放。

關(guān)鍵詞：生命周期評(píng)估；碳足跡；農(nóng)產(chǎn)品；物流

碳足跡（Carbon Footprint，CF）被定義為在產(chǎn)品或生命周期內(nèi)，包括原料獲取、生產(chǎn)加工、運(yùn)輸耗能、廢棄物處理、回收等環(huán)境導(dǎo)致的溫室氣體排放量總和，這是評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的一種例行方法。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，碳足跡可以被用來評(píng)估農(nóng)作物在生產(chǎn)過程（一個(gè)生命周期或作物季）中各項(xiàng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的溫室氣體排放總量，以此探索農(nóng)業(yè)碳減排的途徑或措施。

1 碳足跡計(jì)算方法

本文對(duì)于產(chǎn)品碳足跡的計(jì)算主要是以英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)、碳信托公司與Defra聯(lián)合發(fā)布的以PAS2050為依據(jù)的生命周期評(píng)估法LCA（Life Cycle Assessment）。LCA法作為一種環(huán)境評(píng)估工具，能夠?qū)Ξ?dāng)前的環(huán)境沖突進(jìn)行有效的定量分析與評(píng)價(jià)，同時(shí)可以對(duì)產(chǎn)品及其“從搖籃到墳?zāi)埂钡倪^程所涉及的環(huán)境問題進(jìn)行評(píng)價(jià)，它的評(píng)估方法包括四步：目的和調(diào)查范圍設(shè)定、清單分析、環(huán)境影響評(píng)估和結(jié)果解釋。

2 生命周期評(píng)價(jià)

2.1 目的與調(diào)查范圍設(shè)定

本文通過收集相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)新鮮土豆（Solanum lycopersicum）的生命周期過程進(jìn)行分析，進(jìn)而得出土豆碳足跡的數(shù)據(jù)。研究范圍是北京市內(nèi)某企業(yè)銷售至山東?。ㄟ\(yùn)輸范圍）包括生產(chǎn)種植、運(yùn)輸配送、回收等各階段所產(chǎn)生的溫室氣體排放。

2.2 功能單位

功能單位描述了一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)滿足的主要功能，決定了產(chǎn)品進(jìn)行比較的尺度和計(jì)量基準(zhǔn)，并表明了生命周期評(píng)價(jià)研究中這一功能的大小本研究中功能單元有單位產(chǎn)量碳足跡（產(chǎn)品碳足跡），單位為kg CO2-eq kg-1。為了給研究提供一個(gè)可參考的單位，從而對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的生命周期進(jìn)行分析，本文取10t土豆為研究對(duì)象。

2.3 系統(tǒng)邊界

本文中作物生產(chǎn)碳足跡的系統(tǒng)邊界確定為種植土豆所輸入的生產(chǎn)資料、能源生產(chǎn)過程以及產(chǎn)品的運(yùn)輸?shù)?。由于地理位置和氣候的影響，我?guó)的土豆生產(chǎn)主要以地膜覆蓋為主，運(yùn)輸方式有公路運(yùn)輸、海運(yùn)、鐵路運(yùn)輸?shù)?，本文將運(yùn)輸起點(diǎn)設(shè)置為北京，消費(fèi)終端為山東省。為簡(jiǎn)化系統(tǒng)邊界，本文不將產(chǎn)品分銷與回收廢棄階段的GHG排放計(jì)入評(píng)價(jià)。

2.4 清單分析

本文將碳源分為柴油、電力及其他排放源（氮磷鉀化肥），碳排放量單位為t CO2e/hm2，馬鈴薯生產(chǎn)活動(dòng)的碳排放系數(shù)及排放量如表2-1所示：

3 碳足跡計(jì)算

3.1 生產(chǎn)過程的排放

北京市地區(qū)處于位于北緯39O56分，東經(jīng)116O20分，地處華北大平原的北部，東南部距渤海約150千米，其余均與河北省交界。北京氣候?qū)俚湫偷呐瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春秋較短，冬夏較長(zhǎng)。夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥。因此，在夏秋季時(shí)馬鈴薯可以在農(nóng)田或塑料大棚自然生長(zhǎng)，其他季節(jié)則需要在溫控條件下生長(zhǎng)。

種植馬鈴薯使用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用薄膜、灌溉用電所導(dǎo)致的溫室氣體排放，使用以下公式計(jì)算：

CFM=∑（Ali×EFi）

CFM表示第i項(xiàng)農(nóng)業(yè)投入引起的溫室氣體排放的總和，單位為tCO2-eq；i表示某種農(nóng)業(yè)投入或來源；Ali是第i種農(nóng)業(yè)投入或來源的數(shù)量（化肥、農(nóng)藥單位為t）；EFi是第i種農(nóng)業(yè)投入的溫室氣體排放因子，單位為tCO2-eq每單位體積或質(zhì)量。

收集的化肥及油電耗能數(shù)據(jù)如表3-1所示：

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)方面，每生產(chǎn)1000kg塊莖需要：氮（N）5-6kg；磷（P2O5）1-3kg；鉀（K2O）12-13kg；氮磷鉀三要素之比為2.2：1：4.6。經(jīng)過計(jì)算，本文假設(shè)生產(chǎn)10噸土豆，使用化肥所導(dǎo)致的碳排放數(shù)據(jù)為353.73 kg CO2-eq kg-1。

3.2 運(yùn)輸過程的排放

運(yùn)輸子環(huán)節(jié)分為小型貨車、重型貨車，存儲(chǔ)條件在這里假設(shè)為批發(fā)商及零售商的冷藏存儲(chǔ)，廢棄方式選擇填埋處理。其中為計(jì)算運(yùn)輸?shù)奶寂欧艛?shù)據(jù)，本文從中國(guó)碳排放計(jì)算網(wǎng)站收集出相關(guān)環(huán)節(jié)的排放數(shù)據(jù)，如表3-2所示。

從山東青島到北京市土豆批發(fā)市場(chǎng)的公路運(yùn)輸距離為300km，從北京最大的農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)到零售商的距離假設(shè)為100km。經(jīng)過計(jì)算得出，由生產(chǎn)商到批發(fā)商運(yùn)輸時(shí)10t土豆的碳足跡為147.31kg CO2-eq kg-1，由批發(fā)商到零售商運(yùn)輸產(chǎn)生的碳足跡為81.71 kg CO2-eq kg-1。若使用鐵路運(yùn)輸，則產(chǎn)生的碳足跡為137.7 kg CO2-eq kg-1。

3.3 存儲(chǔ)、廢棄處理過程的排放

根據(jù)《GBT 25868-2010 早熟馬鈴薯預(yù)冷和冷藏運(yùn)輸指南》規(guī)定，馬鈴薯的預(yù)冷和運(yùn)輸溫度應(yīng)控制在10OC—12OC，存儲(chǔ)過程導(dǎo)致的CO2排放主要是由于進(jìn)行溫度控制時(shí)的耗電[7]，不同發(fā)電方式造成的溫室氣體排放不同，存儲(chǔ)過程造成的排放為：

0.3kWh/t·day×785g/kWh+1×103kg=0.2355g/kg·day

4 結(jié)果解釋

由上述分析可知，馬鈴薯生產(chǎn)過程中的使用化肥時(shí)氮肥所導(dǎo)致的碳排放占比最大，鉀肥次之，生產(chǎn)方式以及化肥比例對(duì)馬鈴薯生命周期的CO2排放量影響很大。運(yùn)輸過程中，鐵路運(yùn)輸造成的CO2排放比公路運(yùn)輸高，因此，運(yùn)輸配送應(yīng)盡量選擇公運(yùn)。存儲(chǔ)及溫度預(yù)冷過程的CO2排放為0.2355g/kg·day，廢棄選擇為填埋處理，CO2排放為41.21kg/t。在農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域中采用生命周期評(píng)價(jià)法，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的碳足跡進(jìn)行計(jì)算，分析農(nóng)產(chǎn)品物流過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的碳排放量，從而為農(nóng)業(yè)碳減排提供依據(jù)和措施。

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