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減少碳排放措施范文1
關(guān)鍵詞 農(nóng)田；溫室氣體；凈排放；影響因素
中圖分類號 X22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104(2011)08-0087-08 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.08.014
進(jìn)入工業(yè)革命以來，大氣中CO2濃度在不斷升高，全世界大多數(shù)科學(xué)家已一致認(rèn)為，不斷增長的CO2濃度正導(dǎo)致全球溫度上升，并可能帶來持續(xù)的負(fù)面影響［1］。地表和大氣之間的反饋對氣候變化起著至關(guān)重要的作用，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程不僅改變了地表環(huán)境，而且改變了大氣、土壤和生物之間的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息交換的強度，因此帶來了一系列環(huán)境問題，如土地沙化退化、水土流失、溫室氣體排放增強等。近十多年來，溫室氣體排放增加引起的全球氣候變暖成為人們普遍關(guān)注的焦點，而農(nóng)業(yè)則是CO2、CH4和N2O這三種溫室氣體的主要排放源之一［2］。據(jù)估計，農(nóng)業(yè)溫室氣體占全球總溫室氣體排放的13.5%，與交通（13.1%）所導(dǎo)致溫室氣體排放相當(dāng)［3］。因此，農(nóng)田溫室氣體排放相關(guān)研究已成為目前國際研究熱點之一。
1 農(nóng)田溫室氣體凈排放的涵義
農(nóng)田是溫室氣體的排放源，但同時也具有固碳作用，研究農(nóng)田溫室氣體排放的重點之一就是從“凈排放”的角度綜合考慮其“固”與“排”的平衡。如圖1所示，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，作物通過光合作用吸收大氣中的CO2，而根和秸稈還田后分解轉(zhuǎn)化成較穩(wěn)定的有機碳（SOC），將CO2固定在土壤中。因此，SOC是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的唯一的碳庫。SOC的形成和土壤呼吸是一個同時進(jìn)行的過程，采用黑箱的理論方法可得出，農(nóng)田土壤固碳和土壤呼吸的共同作用最終體現(xiàn)為SOC變化量（dSOC）。農(nóng)田土壤能排放CO2、N2O和CH4，其中CO2排放來自秸稈分解及土壤呼吸，已包含于dSOC中，故不再重復(fù)計算［4］，而CH4則是由有機碳通過一系列反應(yīng)后轉(zhuǎn)化而成，從土壤釋放到大氣中后其增溫效應(yīng)比CO2強，則須加以考慮。農(nóng)田生產(chǎn)物資（柴油、化肥、農(nóng)藥等）的使用所造成的溫室氣體（主要為CO2、N2O和CH4）排放亦需加以考慮。
綜上所述，農(nóng)田溫室氣體凈排放計算組成因素為dSOC、農(nóng)田土壤N2O和CH4的排放、農(nóng)田生產(chǎn)物資的使用所造成的溫室氣體（主要為CO2、N2O和CH4）排放，影響以上組成因素的農(nóng)業(yè)措施主要有耕作方式、施肥、水分管理、作物品種、輪作及間套作等。當(dāng)土壤固定的碳（CO2-eq）大于農(nóng)田土壤N2O和CH4、農(nóng)田生產(chǎn)物資的使用所造成的
之則為碳源。
2 農(nóng)田溫室氣體凈排放的主要影響因素
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中采用的農(nóng)業(yè)措施（如耕作、施肥、灌溉等）影響著SOC含量、農(nóng)田土壤溫室氣體排放及物資投入量，從而影響了農(nóng)田溫室氣體凈排放結(jié)果。因此，了解其主要的影響因素具有一定的現(xiàn)實指導(dǎo)意義，具體如下。
黃堅雄等：農(nóng)田溫室氣體凈排放研究進(jìn)展
中國人口•資源與環(huán)境 2011年 第8期2.1 耕作方式
2.1.1 耕作方式對農(nóng)田土壤有機碳含量的影響
目前，國內(nèi)外學(xué)者基本一致認(rèn)為，與傳統(tǒng)翻耕相比，以少免耕和秸稈還田為主要特征的保護(hù)性耕作能主要提高0-10 cm土層SOC含量［5-10］，而對深層SOC含量影響不大［11-12］。據(jù)估計，全世界平均每公頃耕地每年釋放C素為75.34 t［13］，而保護(hù)性耕作則相對減少了對土壤的擾動，是減少碳損失的途徑之一。在美國，Kisselle等和Johnson等的研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，以少免耕和秸稈還田為主要特征的保護(hù)性耕作提高了土壤碳含量［5-6］，美國能源部門的CSiTE（Carbon Sequestration in Terrestrial Ecosystems）研究協(xié)會收集了76個的農(nóng)業(yè)土壤碳固定的長期定位試驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明從傳統(tǒng)耕作轉(zhuǎn)變免耕，0-30 cm的土壤平均每年固定337±108 kg/hm2［14］碳。在加拿大，Vanden等分析對比了西部35個少耕試驗，結(jié)果表明平均每年土壤碳固定的增長量為320±150 kg/hm2 ［8］碳。國內(nèi)的許多研究亦表明保護(hù)性耕作能提高SOC含量，如羅珠珠等和蔡立群等的試驗表明，免耕和秸稈覆蓋處理可顯著增加SOC含量［9-10］。但也有部分的研究的結(jié)果表明免耕和秸稈還田沒有顯著增加土壤碳含量［15］，可能的原因是SOC變化受氣候變化的影響或測定年限較短造成的［12］。總體而言，與傳統(tǒng)耕作相比，通過少免耕和秸稈還田等措施能提高SOC含量是受到廣泛認(rèn)同的結(jié)論。
2.1.2 耕作方式對農(nóng)田土壤溫室氣體排放的影響
（1）耕作方式對農(nóng)田CH4排放的影響。農(nóng)田CH4在厭氧條件下產(chǎn)生，而在有氧條件下，土壤中的甲烷氧化菌可氧化CH4并將其當(dāng)作唯一的碳源和能源。甲烷氧化菌在團粒結(jié)構(gòu)較好的壤土中可保護(hù)自己免受干擾［16］，有利于其氧化CH4，而耕作方式對土壤團粒結(jié)構(gòu)有一定的影響［17］。許多研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)耕作相比，保護(hù)性耕作減少CH4的排放。如David等在玉米農(nóng)田的長期耕作試驗的研究結(jié)果表明免耕是CH4的匯，而深松和翻耕則為CH4的源［18］。Verlan等和Liebig等的研究亦得出類似的結(jié)果［19］。在國內(nèi)，隋延婷研究表明玉米農(nóng)田常規(guī)耕作處理的CH4排放通量大于免耕處理的CH4的排放通量，由于在常規(guī)耕制度下土壤受到耕作擾動，促進(jìn)了分解作用，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量下降，而免耕制度下減少了對土壤的擾動，從而增加了土壤有機質(zhì)的平均滯留時間，降低了CH4排放量［20］。但亦有部分研究結(jié)果表明保護(hù)性耕作增加了CH4的排放，如Rex等的研究表明在玉米大豆輪作體系中免耕比深松和翻耕排放更多的CH4［21］。總體而言，少免耕措施能基本減少CH4排放。
（2）耕作方式對農(nóng)田N2O排放的影響。土壤中N2O的產(chǎn)生主要是在微生物的參與下，通過硝化和反硝化作用完成。目前，耕作方式對農(nóng)田N2O排放的影響沒有較一致的結(jié)果。郭李萍研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，免耕措施和秸稈還田處理的小麥農(nóng)田的N2O排放量比傳統(tǒng)耕作低，保護(hù)性耕作減少了土壤N2O的排放［22］，李琳在研究不同耕作措施對玉米農(nóng)田土壤N2O排放量影響的結(jié)果中表明，不同耕作方式土壤N2O排放量大小為翻耕>免耕>旋耕［23］。國外的一些研究結(jié)果亦與以上研究結(jié)果一致，如Malhi等的研究表明傳統(tǒng)耕作處理的N2O排放高于免耕［24］。David等在玉米農(nóng)田的耕作試驗結(jié)果表明N2O年排放量最大為翻耕，其次為深松，最小免耕［18］。但也有部分研究結(jié)果與上述結(jié)果不同，如Bruce等的研究表明免耕會增加N2O的排放［25］。錢美宇在小麥農(nóng)田的研究表明傳統(tǒng)耕作方式農(nóng)田土壤N2O排放量較高，單純的免耕措施會降低N2O通量，而秸桿覆蓋和立地留茬處理會相對增加免耕處理的農(nóng)田土壤N2O通量［26］。總體而言，少免耕措施比傳統(tǒng)耕作更能減少農(nóng)田土壤N2O的排放的研究尚存在一定的爭議，可能是土壤、氣候等因素導(dǎo)致存在差異。
2.1.3 耕作方式對物資投入的影響
農(nóng)業(yè)是能源使用的主要部分，Osman等指出，能源消耗指數(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力有極顯著的正相關(guān)性［27］。耕作方式改變意味著化石燃料的使用亦發(fā)生改變。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，耕地和收獲兩個環(huán)節(jié)耗能最大，實踐表明，采用“免耕法”或“減少耕作法”每年每公頃能節(jié)省23 kg燃料碳。日本在北海道研究認(rèn)為，在少耕情況下，每公頃可節(jié)省47.51 kg油耗，相當(dāng)于125.4 kgCO2的量，總的CO2釋放量相比傳統(tǒng)耕作減少15%-29%［28］。實施保護(hù)性耕作將秸稈還田，能保土保水［29-30］，從而減少了養(yǎng)分和水分投入所造成的溫室氣體排放。所以，培育土壤碳庫是節(jié)約能源、減少污染、培肥土壤一舉多得的措施［31］。晉齊鳴等的研究指出，保護(hù)性耕作田的致病菌數(shù)量較常規(guī)農(nóng)田有較大幅度提高，并隨耕作年限的延長而增加［32］。Nakamoto等的研究表明旋耕增加了冬季雜草的生物量，翻耕減少了冬季和夏季雜草多樣性［33］。類似的，Sakine的研究表明深松處理雜草密度最高，其次為旋耕，最小為翻耕［34］。因此，因保護(hù)性耕作導(dǎo)致土壤病害和草害的加重很可能會導(dǎo)致農(nóng)藥的使用量增加。總而言之，采取保護(hù)性耕作在一定程度上可減少柴油、肥料等的投入，但卻可能增加農(nóng)藥等的投入，其對減少農(nóng)田溫室氣體排放的貢獻(xiàn)需綜合兩者的效應(yīng)。
2.2 施肥
2.2.1 施肥對農(nóng)田土壤有機碳含量的影響
在農(nóng)田施肥管理措施中，秸稈和無機肥配施、秸稈還田、施有機肥、有機肥和無機肥的施用均能提高SOC的含量［35-36］，其中，有機肥和無機肥配施的固碳潛力較大［37］。Loretta等在麥玉輪作體系中長期施用有機肥和無機肥的試驗結(jié)果表明，從1972至2000年，單施無機氮肥處理的SOC均變化不明顯，而有機糞肥和秸稈分別配施無機氮肥均能顯著提高SOC含量［38］。Cai等在黃淮海地區(qū)開展14年定位的試驗結(jié)果表明，施用NPK肥和有機肥均能提高0-20 cm土層土壤的有機碳含量。有機肥處理的SOC含量最高，為12.2 t/hm2碳，NPK處理的作物產(chǎn)量最高，但SOC含量卻較低，為3.7 t/hm2碳，對照為1.4 t/hm2碳。因此，有機肥和無機化肥配施既能保證產(chǎn)量，又能提高SOC含量［37］。Purakayastha等的研究亦得出相同結(jié)論［39］。總而言之，施肥（特別是配施）能提高SOC含量的研究結(jié)果較一致。
2.2.2 施肥對農(nóng)田土壤溫室氣體排放的影響
農(nóng)田是N2O和CH4重要的排放源之一，其中農(nóng)田N2O排放來自土壤硝化與反硝化作用，而施用氮肥可為其提供氮源。N2O的排放量與氮肥施用量成線性關(guān)系，隨著無機氮施用的增加，N2O的產(chǎn)生越多［40］。項虹艷等的研究表明施氮處理對紫色土壤夏玉米N2O排放量顯著高于不施氮肥處理［41］。Laura等的試驗也得出了相同的結(jié)果，且有機物代替化肥能減少N2O的排放［42］。孟磊等在旱地玉米農(nóng)田的研究及秦曉波等在水稻田的研究表明施有機肥處理下N2O的排放通量比施無機肥處理小［43-44］，但在水稻田中施有機肥促進(jìn)了CH4的排放［45］。石英堯等的研究表明隨著氮肥用量的增加，稻田CH4排放量增加［46］。此外，施肥種類對溫室氣體排放亦有一定的影響［47］。總體而言，施肥對土壤N2O和CH4排放有影響，N2O排放主要受無機氮肥影響較大，且在一定程度上隨氮肥用量的增大而增大，而CH4主要受有機物料的影響較大，可能是有機物料為CH4的產(chǎn)生提供了充足的碳源。
2.3 水分管理
農(nóng)田土壤N2O在厭氧和好氧環(huán)境下均能產(chǎn)生，而CH4則是在厭氧環(huán)境下產(chǎn)生。水分對土壤農(nóng)田透氣性具有重要的調(diào)節(jié)作用，是影響農(nóng)田土壤N2O和CH4排放的重要因素之一。旱地土壤含水量與土壤中的硝化作用和反硝化作用具有重要的相關(guān)性，N2O排放通量與土壤含水量顯著正相關(guān)，直接影響著土壤N2O的排放［48］。Ponce等的試驗指出，在一定程度上隨著土壤含水量的增加，N2O的產(chǎn)生越多，提高含水量促進(jìn)N2O的產(chǎn)生［49］，Laura等亦得出相似的研究結(jié)果［42］。Liebig等、Metay等和郭李萍在其研究當(dāng)中均指出CH4在旱地土壤表現(xiàn)為一個弱的碳匯［19,22］，其對農(nóng)田溫室氣體排放的貢獻(xiàn)較小。因此，在旱田的水分管理中要提倡合理灌溉。
水稻田是一個重要的N2O和CH4的排放源，并且排放通量的時空差異明顯［50］。稻田淹水下由于處于極端還原條件，淹水期間很少有N2O的排放［22］，但稻田淹水制造了厭氧環(huán)境，有利于CH4的產(chǎn)生［51］，且管理措施對其有重要影響，假如水稻生長季至少擱田一次，全球每年可減少4.1×109t的CH4排放，但擱田增加了N2O的排放［52］。Towprayoon等的研究亦得出了類似的結(jié)論［53］，因此，稻田水分對減少N2O和CH4排放有相反作用，需綜合進(jìn)行平衡管理。
2.4 作物品種、輪作及間套作
品種對農(nóng)業(yè)減排亦有重要作用。如水稻品種能影響CH4排放，由于根氧化力和泌氧能力強的水稻品種能使根際氧化還原電位上升，抑制甲烷的產(chǎn)生，同時又使甲烷氧化菌活動增強，促進(jìn)甲烷的氧化，則產(chǎn)生的甲烷就減少，排放量亦會減少［54］。抗蟲棉的推廣亦能減少農(nóng)藥使用，減少了農(nóng)藥制造的能耗；培育抗旱作物能減少對水分的需求量，使之更能適應(yīng)在逆境中生長，增加了生態(tài)系統(tǒng)的生物量，作物還田量增加，有利于SOC的積累。品種的改良與引進(jìn)能增加生物多樣性，改善了作物生態(tài)環(huán)境，可減少物資的投入［55］。因此，品種選育是減少農(nóng)田溫室氣體排放的途徑之一。
輪作、間套作在一定程度上能減少農(nóng)田溫室氣體排放。Andreas等指出，輪作比耕作更有減排潛力，其對20年的長期定位的試驗結(jié)果分析表明，玉米-玉米-苜蓿-苜蓿輪作體系土壤固碳量較大，每年固碳量為289 kg/hm2碳，而玉米-玉米-大豆-大豆輪作體系表現(xiàn)為碳源。與玉米連作對比，將豆科植物整合到以玉米為主的種植系統(tǒng)能帶來多種效益，如提高產(chǎn)量、減少投入、固碳并減少溫室氣體的排放。玉米和大豆、小麥和紅三葉草輪作能減少相當(dāng)于1 300 kg/hm2CO2的溫室氣體。苜蓿與玉米輪作每年能減少至少2 000 kg/hm2CO2。豆科植物具有固氮作用，比減少氮肥使用、減少化肥生產(chǎn)和土壤碳固定減少溫室氣體排放更有顯著貢獻(xiàn)［8］。West and Post總結(jié)了美國67個長期定位試驗，表明輪作使土壤平均每年增加200±120 kg/hm2碳［56］。Nzabi等的研究表明，豆科植物秸稈還田能提高SOC，但由豆科種類決定［57］。Rao等研究表明，間作使SOC減少［58］。Maren等研究表明，玉米與大豆間作系統(tǒng)N2O排放量顯著比玉米單作少但比大豆單作多，且間作系統(tǒng)是比較大的CH4匯［59］。陳書濤等研究表明不同的輪作方式對N2O排放總量影響不同［60］。總體而言，作物類型對溫室氣體排放具有較大的差異性，部分輪作模式和間作模式對提高農(nóng)田SOC含量，減少農(nóng)田溫室氣體排放具有一定的貢獻(xiàn)。
3 討 論
3.1 國內(nèi)外關(guān)于農(nóng)田溫室氣體凈排放研究的差異
人們在關(guān)注到固碳減排的重要性的同時，也意識到了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有巨大的固碳潛力。固碳指大氣中的CO2轉(zhuǎn)移到長期存在的碳庫的過程［4,61］，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的碳庫則是土壤有機碳庫。據(jù)估計，到2030年全球農(nóng)業(yè)技術(shù)減排潛力大約為5.5×109-6.0×109 t CO-ep2，其中大約89%可通過土壤固碳實現(xiàn)［3］。然而，系統(tǒng)范圍的界定對土壤固碳潛力計算的結(jié)果存在較大的影響。目前，國內(nèi)和國外在此方面的研究取向存在著一定的差異。
國外學(xué)者關(guān)于農(nóng)田溫室氣體排放計算的相關(guān)研究大多考慮了農(nóng)業(yè)措施（如物資投入）造成的隱藏的溫室氣體排放［61-63］，并得出了一些比較有價值的結(jié)論，如Ismail等根據(jù)肯塔基州20年的玉米氮肥長期定位試驗計算結(jié)果表明，施用氮肥顯著地促進(jìn)了土壤碳固定，然而來自氮肥使用所排放的CO2抵消了土壤固定的碳的27%-65%。類似的，瑞士的Paustian等也指出41%土壤固定的碳被氮肥生產(chǎn)使用所抵消。Gregorich等則指出增長的有機碳被生產(chǎn)使用的氮肥抵消了62%［63］。
相較之下，國內(nèi)對農(nóng)田溫室氣體排放的研究主要集中在農(nóng)田土壤的碳源碳匯范圍，多數(shù)沒有考慮物資投入所造成的排放。國內(nèi)從“凈排放”進(jìn)行的相關(guān)研究較少，類似問題從近期開始得到重視，如逯非等就提出了凈減排潛力(Net Mitigation Potential，NMP)［64］，如伍芬琳等估算了華北平原小麥-玉米兩熟地區(qū)保護(hù)性耕作的凈碳排放［65］，但沒有考慮農(nóng)田土壤N2O和CH4的排放。韓賓等從耕作方式轉(zhuǎn)變的角度研究了麥玉兩熟區(qū)的固碳潛力［66］，亦沒有考慮農(nóng)田土壤N2O和CH4的排放。
綜上所述，國內(nèi)外關(guān)于農(nóng)田溫室氣體排放的研究差異主要在于對溫室氣體排放計算范圍的界定，考慮隱藏的碳排放更能體現(xiàn)農(nóng)田溫室氣體的真實排放。農(nóng)田溫室氣體凈排放能真實地反應(yīng)出一系列農(nóng)業(yè)措施的綜合效應(yīng)是碳源還是碳匯，具有重要的指導(dǎo)意義，需加以重視。
3.2 研究展望
鑒于國內(nèi)農(nóng)田溫室氣體排放研究的重要性及不足，在未來關(guān)于農(nóng)田溫室氣體排放計算的研究當(dāng)中，需注重以下兩點：一是加強各種農(nóng)業(yè)措施對農(nóng)田溫室氣體排放影響的研究。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一種復(fù)雜的系統(tǒng)，由于氣候、土壤等的差異，同一研究問題得出的結(jié)論存在一定的差異，加強研究不同的農(nóng)業(yè)措施對溫室氣體排放的影響及機制，在各個環(huán)節(jié)中調(diào)控農(nóng)田溫室氣體排放具有重要的意義。主要包括以下內(nèi)容：①綜合考慮農(nóng)業(yè)措施對深層SOC含量的影響條件下，研究農(nóng)田土壤是否為一個碳匯。以往對其的研究主要集中在土壤表層，如保護(hù)性耕作能提高表層SOC含量，但亦得出保護(hù)性耕作對深層SOC含量影響不大［11-12］，僅極少研究報道保護(hù)性耕作能提高深層SOC含量［67］；②加強耕作措施和施肥對SOC增長潛力的研究［68］，如由于氣候及土壤環(huán)境有差異，如同一物質(zhì)的玉米秸稈在中國東北地區(qū)的腐殖化系數(shù)為0.26-0.48，而在江南地區(qū)則是0.19-0.22［69］，從而對SOC的累計影響較大。中國農(nóng)業(yè)的區(qū)域性特點明顯，了解不同區(qū)域的SOC增長潛力在該領(lǐng)域研究具有重要意義；③加強輪作和間套作對SOC含量及溫室氣體排放的影響。在國內(nèi)，輪作和間套作對溫室氣體排放的研究較少，如陳書濤等的研究表明玉米-小麥輪作農(nóng)田的N2O年度排放量比水稻-小麥輪作高［60］。Oelbermann等研究表明間作能提高SOC含量［70］；④研究減少物質(zhì)投入的農(nóng)業(yè)措施，且主要為減少氮肥的投入。保護(hù)性耕作對減少化石能源有重要作用，但農(nóng)業(yè)投入造成溫室排放和農(nóng)田土壤N2O排放的主要因素為氮肥生產(chǎn)及投入；⑤水稻田水分管理。連續(xù)淹水條件下水稻田排放的溫室氣體主要為CH4，而擱田可減少CH4排放，但卻增加了排放N2O排放增加。因此，需要在水稻田提出適宜的水分管理制度。二是加強國內(nèi)農(nóng)田溫室氣體凈排放的計算研究。國內(nèi)近年來對農(nóng)田溫室氣體的排放的計算目前，國內(nèi)對凈排放的研究存在不足，主要關(guān)注在SOC及農(nóng)田土壤溫室氣體排放兩方面。近年國外學(xué)者對國內(nèi)學(xué)者發(fā)表文章的回應(yīng)就體現(xiàn)了國內(nèi)在該方面研究的不足［71-72］。值得一提的是，農(nóng)田投入所造成的溫室氣體排放清單對凈排放研究具有重要影響，如生產(chǎn)等量的純N、P2O5和K2O，如發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)造成的溫室氣體排放分別約是我國的31.1%、40.5%和45.3%［14，73］。因此，排放清單研究有待進(jìn)一步的加強和跟蹤研究。
總之，加強該領(lǐng)域的研究，能在溫室氣體減排的角度上得出最佳的減排措施及途徑，能為提出更合理的建議和制定更準(zhǔn)確的決策提供一定的參考依據(jù)。
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Research Progress of Net Emission of Farmland Greenhouse Gases
HUANG Jianxiong CHEN Yuanquan SUI Peng GAO Wangsheng
WANG Binbin WU Xuemei XIONG Jie SHI Xuepeng SUN Ziguang
（Circular Agriculture Research Center of China Agricultural University, Beijing 100193,China）
減少碳排放措施范文2
關(guān)鍵詞：秸稈還田；免耕；固碳；凈排放；成本
中圖分類號：S345文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2014）05-0034-04
正確的農(nóng)田管理措施能提高土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量，改善環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。耕地為種子萌發(fā)、定植和生長提供合適的土壤環(huán)境條件，但是頻繁耕地會降低土壤質(zhì)量[1]。隨著生活水平的提高，秸稈作為燃料的用量減少，而且運輸成本高等，這些因素使農(nóng)戶選擇焚燒或廢棄秸稈，我國每年廢棄焚燒秸稈總量約2.15億噸[2]。焚燒將秸稈固定的碳重新釋放并產(chǎn)生N2O等氣體，危害生態(tài)環(huán)境和土壤質(zhì)量[3]。
保護(hù)性耕作能減少對土壤的擾動，形式包括不翻耕、少耕、深松、覆蓋耕作、免耕等[4]。許多研究證明秸稈還田能增加土壤養(yǎng)分[5]、提高有機碳含量[6]和改善作物品質(zhì)[7]。少免耕減少團聚體破壞，秸稈促進(jìn)團聚體的形成，團聚體的增加能保護(hù)有機物不被分解[8]。保護(hù)性耕作減少耕作次數(shù)和強度，降低燃料的消耗和溫室氣體排放。
山東省是中國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地之一，主要種植模式是小麥―玉米一年兩熟，目前保護(hù)性耕作已經(jīng)推廣了6億公頃。由于滕州和兗州尚處于玉米秸稈還田和少免耕推廣階段，新舊技術(shù)同時存在，因此通過該調(diào)查可以研究保護(hù)性耕作技術(shù)對土壤固碳、溫室氣體排放和經(jīng)濟成本的影響。
1材料與方法
1.1調(diào)查區(qū)域和調(diào)查方法
滕州市處于魯中南山區(qū)的西南麓延伸地帶，屬于黃淮平原，兗州市處于山東泰沂蒙山前沖積平原。兩地都屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候，年均溫13.6℃，四季冷熱分明。年均降水量分別為733 mm和773.1mm，集中在夏秋季，雨熱同季，全年無霜期210～240天。兩地的土壤類型主要為褐土、潮土和砂姜黑土。
本研究采用的保護(hù)性耕作數(shù)據(jù)來自入戶問卷調(diào)查，調(diào)查時間為2011年10月。滕州和兗州隨機選取3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)隨機選取3個自然村，有效問卷總數(shù)32份，其中滕州15份，兗州17份。
本研究中半量還田指還田量50%～70%，全量還田指還田量≥90%，傳統(tǒng)耕地指1次翻耕+2次旋耕或2～3次旋耕，免耕指一次性完成播種行旋耕、施基肥、播種、起畦等作業(yè)[9]。
1.2計算方法
不同保護(hù)性耕作措施下的溫室氣體排放和減排，采用的方法和公式來自Lu等（2009， 2010）[6，10]。固碳速率考慮免耕的固碳效應(yīng)、秸稈還田的固碳效應(yīng)以及還田的替代氮肥的效應(yīng)，因為氮肥生產(chǎn)導(dǎo)致溫室氣體排放，因此秸稈還田減少氮肥用量同時促進(jìn)減排。溫室氣體排放考慮耕地的燃油消耗、秸稈焚燒不完全釋放產(chǎn)生CH4和N2O。
1.2.1固碳速率①免耕條件下的固碳速率：SCSRNT=157 kgC/（hm2?a），其它耕作方式設(shè)定為零。
②秸稈還田的固碳速率：根據(jù)公式（1）計算：SCSRs=0.0406∑（PiriRi）+181.9（1）
式中SCSRs：秸稈還田的固碳速率，單位kgC/（hm2?a）；P：作物產(chǎn)量，單位kg/（hm2?a），i代表小麥或玉米（下同）；系數(shù)r：草谷比，小麥1.366，玉米2[11]；R：作物秸稈還田比例。
③秸稈還田的氮肥替代減排效應(yīng)：
MNS=∑（ePiriRiFNiDMFi）（2）
式中MNS：氮肥替代減排效應(yīng)，kgCe/（hm2?a）；e為氮肥生產(chǎn)的排放系數(shù)，為1.748 kgCe/（hm2?a）[13]；P、r、R和i代表意義與公式（1）相同；FN：秸稈的干物質(zhì)含氮量，小麥為0.65%，玉米0.92%；DMF：干物質(zhì)含量，小麥為0.85，玉米0.78。
根據(jù)公式（3）計算土壤總固碳速率SCSR，單位為kgCe/（hm2?a）：
SCSR=SCSRNT+SCSRs+MNS （3）
1.2.2溫室氣體排放本研究將玉米秸稈分為還田和焚燒兩種用途。由于旱地吸收和氧化CH4[13]，而且秸稈干物質(zhì)的含N量不到1%[10]，因此本研究不考慮還田對CH4和N2O產(chǎn)生的影響。
①耕地溫室氣體排放：根據(jù)Lu等（2010）[10]，每次翻耕或旋耕消耗燃油所產(chǎn)生的溫室氣體排放為15.57 kgCe/（hm2?a），根據(jù)耕地次數(shù)計算溫室氣體排放ED[kgCe/（hm2?a）]。
②秸稈焚燒溫室氣體排放：本研究根據(jù)公式（4）計算100年為尺度的全球增溫趨勢，將秸稈不完全焚燒產(chǎn)生的CH4和N2O折算為CO2-C當(dāng)量并求和：
EB=（0.005FC×16112×25+0.007FN×44128×298）×Pr（1-R）×DMF（4）
式中EB：玉米秸稈焚燒的溫室氣體排放，單位為kgCe/（hm2?a）；FC、FN：玉米秸稈的干物質(zhì)含碳量和含氮量，分別為44.4%和0.92%；P、r、R和DMF代表意義與公式（1）、（2）相同。
耕地和秸稈焚燒發(fā)生的總碳泄漏通過公式（5）計算：
EM=ED+EB（5）
保護(hù)性耕作產(chǎn)生的溫室氣體凈排放通過公式（6）進(jìn)行計算：
NMR=SCSR-EM（6）
式中NMR、SCSR、EM分別指凈減排、土壤總固碳速率、溫室氣體排放，單位均為kgCe/（hm2?a）。
1.2.3經(jīng)濟成本本研究中的經(jīng)濟成本指保護(hù)性耕作措施下小麥耕種成本，單位為CNY/（hm2?a）。由于玉米秸稈還田導(dǎo)致耕地次數(shù)增加，因此成本也增加，但采取免耕播種的方式，一次性完成播種行旋耕、施基肥、播種、起畦等作業(yè)，耕種成本下降。
2結(jié)果與分析
2.1保護(hù)性耕作現(xiàn)狀
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滕州和兗州的小麥秸稈全部還田，玉米秸稈在兗州的所有調(diào)查農(nóng)戶中全量還田，滕州67%農(nóng)戶進(jìn)行還田，而且還田量不同（表1）。與不還田農(nóng)戶相比，還田農(nóng)戶的耕地次數(shù)增加，以便把粉碎秸稈徹底翻到土壤里面。由于技術(shù)推廣，兗州有24%農(nóng)戶采用免耕措施。
2.2凈減排效應(yīng)
保護(hù)性耕作措施中，秸稈還田和免耕都能促進(jìn)土壤固碳（圖1）。滕州只還田小麥秸稈的方式，固碳速率達(dá)到503 kgC/（hm2?a）；還田量增加導(dǎo)致固碳速率增大，當(dāng)玉米秸稈全量還田，固碳速率增加了100%。由于產(chǎn)量差異不大，因此在不同地區(qū)或不同耕地方式下，秸稈全量還田下的固碳速率沒有差異。兗州少量農(nóng)戶采取免耕的方式，固碳速率增加了157 kgC/（hm2?a）。秸稈還田的氮肥替代減排作用的變化趨勢與固碳效應(yīng)相同，在只有小麥秸稈還田條件下，替代減排效應(yīng)為76 kgCe/（hm2?a），當(dāng)玉米秸稈也全量還田時，替代減排效應(yīng)大約為240 kgCe/（hm2?a）。
溫室氣體排放主要來自于秸稈焚燒和耕地燃油消耗（圖1）。玉米秸稈全部焚燒的情況下，溫室氣體排放約866 kgCe/（hm2?a），隨著還田量的增加和焚燒減少，溫室氣體排放減少。秸稈還田導(dǎo)致耕地次數(shù)增加，每增加一次耕地，排放量大約增加15.57 kgCe/（hm2?a）。由于傳統(tǒng)耕地一般為2～3次，因此排放范圍一般是30～45 kgCe/（hm2?a）。免耕則減少了這部分溫室氣體排放。
在小麥秸稈全還田、玉米秸稈全部焚燒情況下，溫室氣體排放量為318 kgCe/（hm2?a）。當(dāng)玉米秸稈一半還田一半焚燒時，土壤由源變?yōu)閰R，固定溫室氣體622 kgCe/（hm2?a）。當(dāng)玉米秸稈全量還田，吸收固定的溫室氣體凈減排比半量還田增加了1倍。當(dāng)全量還田結(jié)合免耕措施可以吸收溫室氣體1 459 kgCe/（hm2?a）。
傳耕不還：傳統(tǒng)耕地+秸稈不還田；傳耕半還：傳統(tǒng)耕地+秸稈半量還田；傳統(tǒng)全還：傳統(tǒng)耕地+秸稈全量還田；免耕全還：免耕+秸稈全量還田；此處還田指玉米秸稈還田情況，小麥秸稈在所有農(nóng)戶全量還田。下圖同。
2.3經(jīng)濟成本
保護(hù)性耕作措施中不同耕地方式導(dǎo)致耕地成本發(fā)生變化。隨著秸稈還田量的增加，耕地次數(shù)增加，成本也上升（圖2）。在傳統(tǒng)耕地條件下，玉米秸稈不還田時，小麥耕種成本為1 110 CNY/（hm2?a）。滕州半量還田和全量還田時的成本分別增加8%和34%。兗州農(nóng)戶采取免耕全還措施時，與當(dāng)?shù)夭扇鞲€的農(nóng)戶相比，成本下降了32%，為1 050 CNY/（hm2?a）。
3結(jié)論與討論
滕州和兗州的保護(hù)性耕作主要模式是小麥秸稈還田免耕直播玉米（100%），次之是玉米秸稈還田耕地播種小麥（72%），采用玉米秸稈還田免耕播種小麥的農(nóng)戶最少（13%），這與湯秋香等
圖2滕州和兗州不同保護(hù)性耕作措施下的耕種成本
（2008）[14]對華北平原的調(diào)查結(jié)果一致。保護(hù)性耕作要求秸稈還田并減少對土壤擾動，然而調(diào)查發(fā)現(xiàn)為了減少秸稈還田對播種質(zhì)量和種子萌芽的影響，農(nóng)戶增加耕地次數(shù)和強度，這表明只有保證作物產(chǎn)量才能促進(jìn)少免耕的推廣[15]。
保護(hù)性耕作的目標(biāo)在于減少作業(yè)次數(shù)，提高養(yǎng)分含量和節(jié)約經(jīng)濟成本[18]。本研究兩地區(qū)秸稈還田促進(jìn)耕地次數(shù)和強度的增加，這導(dǎo)致耕地成本增大，違背了保護(hù)性耕作的原則。因此在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，可以激勵農(nóng)戶采取秸稈還田結(jié)合少免耕的保護(hù)性耕作模式[19]。
合適的保護(hù)性耕作能促進(jìn)土壤固碳，減少溫室氣體排放[16]。秸稈還田能直接提高土壤有機碳和養(yǎng)分的含量[5]，秸稈含有氮素可替代化學(xué)氮肥，這樣就減少了氮肥生產(chǎn)的溫室氣體排放[11]。免耕一方面通過減少土壤擾動和微生物的分解，發(fā)揮固碳作用[1]，另一方面減少了燃料的消耗，意味著減少了燃油的溫室氣體的排放[17]。
本研究表明，在玉米秸稈全部焚燒和進(jìn)行傳統(tǒng)耕地條件下，農(nóng)田表現(xiàn)是溫室氣體的排放源。而在全量還田結(jié)合免耕條件下，農(nóng)田可以吸收固定溫室氣體1 459 kgCe/（hm2?a），而且成本降低了32%，因此全量還田和免耕相互結(jié)合的保護(hù)性耕作模式是一項經(jīng)濟且環(huán)境友好的管理措施。
致謝：本研究在調(diào)查期間，得到了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院馬尚宇博士的熱情幫助，特此致謝。
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減少碳排放措施范文3
關(guān)鍵詞：森林 林業(yè) 低碳經(jīng)濟
一、森林是最大的儲碳庫和吸碳器
作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,森林通過光合作用吸收二氧化碳,放出氧氣,并把大氣中的二氧化碳固定在植被和土壤中。所以,森林具有碳匯功能。森林以其巨大的生物量儲存了大量的碳。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫,森林被公認(rèn)為最有效的生物固碳方式,同時又是最經(jīng)濟的吸碳器。與工業(yè)減排相比,森林固碳投資少、代價低、綜合效益大、更具經(jīng)濟可行性和現(xiàn)實操作性。森林的碳匯功能和其他許多重要的生態(tài)功能一樣,對維護(hù)全球生態(tài)安全和氣候安全一直起著重要的杠桿作用。
二、森林銳減造成大量溫室氣體排放
毀林和森林退化以及災(zāi)害導(dǎo)致森林遭受破壞后,儲存在森林生態(tài)系統(tǒng)中的碳被重新釋放到大氣中。聯(lián)合國《2000年全球生態(tài)展望》指出,全球森林已從人類文明初期的約76億hm2減少到38億hm2,減少了50%,難以支撐人類文明的大廈,對全球氣候變暖造成了嚴(yán)重影響。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的數(shù)據(jù),2000~2005年,全球年均毀林面積為730萬hm2。IPCC第四次評估報告指出,2004年,源自森林排放的溫室氣體約占全球溫室氣體排放總量的17.4%,僅次于能源和工業(yè)部門,位列第三。而且,目前全球森林減少的趨勢仍在繼續(xù)。圍繞哥本哈根乃至今后的國際談判,許多國家和國際組織都在積極倡導(dǎo)通過恢復(fù)和保護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng),以推動“減少毀林和退化林地造成的碳排放(REDD+)”等政策的制定,以控制溫室氣體排放,減緩氣候變暖。
三、森林是適應(yīng)氣候變化的重要措施之一
森林是適應(yīng)氣候變化的重要措施,如大規(guī)模植樹造林、治理荒漠化等,具有涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙的作用;建設(shè)農(nóng)田林網(wǎng),起到了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、提高糧食產(chǎn)量的作用;建設(shè)沿海防護(hù)林、恢復(fù)紅樹林生態(tài)系統(tǒng),對抗御海洋災(zāi)害,保護(hù)沿海生態(tài)環(huán)境具有重要價值。而采用抗旱抗?jié)匙魑锲贩N、加固海岸提防、減少森林火災(zāi)和病蟲災(zāi)害、加快優(yōu)良林木品種選育等,有助于提高森林本身適應(yīng)氣候變化的能力,森林適應(yīng)氣候變化能力的增強,反過來又會提高森林減緩氣候變化的能力。
四、木制林產(chǎn)品與林業(yè)生物質(zhì)能源具有固碳減排作用
減少碳排放措施范文4
摘 要 全球氣候變暖的趨勢下，西方發(fā)達(dá)國家紛紛推出低碳經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略與政策。這些政策措施主要表現(xiàn)為：改造傳統(tǒng)高碳產(chǎn)業(yè)，加強低碳技術(shù)創(chuàng)新；積極發(fā)展可再生能源與新型清潔能源；應(yīng)用市場機制與經(jīng)濟杠桿，促使企業(yè)減碳；加強國際范圍內(nèi)的減碳協(xié)作等。對我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的啟示：①節(jié)能優(yōu)先,提高能源利用效率； ②化石能源低碳化,大力發(fā)展可再生能源；③設(shè)立碳基金,激勵低碳技術(shù)的研究和開發(fā)；④確立國家碳交易機制。
關(guān)鍵詞 低碳經(jīng)濟 對應(yīng)措施 中國經(jīng)濟
一、前言
2003年英國最早提出“低碳經(jīng)濟”這一概念以來，它迅速為世界許多國家采納，成為一種新型的可持續(xù)發(fā)展模式。所謂低碳經(jīng)濟，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。究其提出的背景來看，在于三個方面：全球人口增長與經(jīng)濟增長的過程中向空氣中排放了大量廢氣，煙霧，大氣中二氧化碳濃度迅速上升帶來的全球氣候變化；(2)過多過濫、粗放式地使用資源，單位能耗與單位資源耗量過高，資源枯竭進(jìn)一步加深；(3)企業(yè)生產(chǎn)排放出的未經(jīng)過處理的廢水、廢氣、廢渣等高污染物威脅人類健康，動植物生命，破壞生物多樣性，這些對人類社會賴以生存和發(fā)展的環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。自英國提出低碳經(jīng)濟之后，德國、意大利、歐盟、日本、澳大利亞、美國等紛紛提出了低碳發(fā)展政策，本文從政策的角度分析各國的低碳措施及其差異，并提出對我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的政策啟示。
二、發(fā)達(dá)國家發(fā)展低碳經(jīng)濟的措施
發(fā)達(dá)國家在面對溫室氣體壓力下?lián)?fù)起國際責(zé)任，提出低碳經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略或者保護(hù)氣候變化的方案。英國、德國、歐盟、澳大利亞、日本、美國等國家均出臺了多項政策發(fā)展低碳經(jīng)濟。
縱觀各發(fā)達(dá)國家的低碳政策，他們大多把重點放在改造傳統(tǒng)高碳產(chǎn)業(yè)，加強低碳技術(shù)創(chuàng)新上，但又各具有側(cè)重點。低碳技術(shù)的研發(fā)中，歐盟的目標(biāo)是追求國際領(lǐng)先地位，開發(fā)出廉價、清潔、高效和低排放的世界級能源技術(shù)。英、德兩國將發(fā)展低碳發(fā)電站技術(shù)作為減少二氧化碳排放的關(guān)鍵。他們認(rèn)為，煤在中期和長期內(nèi)仍將繼續(xù)發(fā)揮作用，因此必須發(fā)展效率更高、能應(yīng)用清潔煤技術(shù)的發(fā)電站。為此，英、德國政府調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，建設(shè)示范低碳發(fā)電站，加大資助發(fā)展清潔煤技術(shù)、收集并存儲碳分子技術(shù)等研究項目，以找到大幅度減少碳排放的有效方法。德國還制定了二氧化碳分離、運輸和埋藏的法律框架。
日本政府為了達(dá)到低碳社會目標(biāo)，采取了綜合性的措施與長遠(yuǎn)計劃，改革工業(yè)結(jié)構(gòu)，資助基礎(chǔ)設(shè)施以鼓勵節(jié)能技術(shù)與低碳能源技術(shù)創(chuàng)新的私人投資。對可以大規(guī)模削減溫室氣體的捕捉及封存技術(shù)予以大力支持，提出從2009年開始進(jìn)行大規(guī)模試驗，并在2020年前投入實用。此外，日本還持續(xù)投資化石能源的減排技術(shù)裝備，如投資燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)裝備，形成了國際領(lǐng)先的煙氣脫硫環(huán)保產(chǎn)業(yè)。
美國政府發(fā)展清潔煤更是不遺余力，在《清潔空氣法》、《能源政策法》的基礎(chǔ)上提出了“清潔煤計劃”。其目標(biāo)是充分利用技術(shù)進(jìn)步，提高效率，降低成本，減少排放。美國電力目前電力生產(chǎn)的50%來自煤炭，預(yù)計到2030年，這一比例將上升到57%。為了能更加環(huán)保，更加高效地利用儲量豐富的煤炭資源，自2001年以來，布什政府已投入22億美元，用于將先進(jìn)清潔煤技術(shù)從研發(fā)階段向示范階段和市場化階段推進(jìn)。政府通過 “煤研究計劃”支持能源部國家能源技術(shù)實驗室進(jìn)行清潔煤技術(shù)研發(fā)。
另外，降碳的重要措施是積極發(fā)展可再生能源與新型清潔能源，應(yīng)用市場機制與經(jīng)濟杠桿，促使企業(yè)減碳，加強國際范圍內(nèi)的減碳協(xié)作等都是主要措施。
三、對我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的啟示
（一）節(jié)能優(yōu)先,提高能源利用效率
我國經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷提高是以資源的大量浪費和生態(tài)的巨大破壞為代價的。研究表明,我國的能源系統(tǒng)效率為33. 4%,比國際先進(jìn)水平低10個百分點,電力、鋼鐵、有色、石化、建材、化工、輕工、紡織8 種行業(yè)主要產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進(jìn)水平高40%,機動車油耗水平比歐洲高25%,比日本高20%,單位建筑面積采暖能耗相當(dāng)于氣候條件相近發(fā)達(dá)國家的2～3倍。這說明我國能源利用比較浪費,提高能源利用效率的潛力是巨大的。因此,提高經(jīng)濟活動過程中能源利用效率是控制碳排放量的重要戰(zhàn)略措施。
（二）化石能源低碳化,大力發(fā)展可再生能源
我國化石能源的“富煤、貧油、少氣”的資源結(jié)構(gòu)特征決定了煤炭是能源消費的主體。當(dāng)前,煤炭在能源消費總量中的比重接近70%,比國際平均水平高41個百分點。雖然石油的比重有所上升,但只能以滿足國內(nèi)基本需求為目標(biāo),不可能用來替代煤炭。因此,以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)難以在近10年得到根本改變。這就需要碳中和技術(shù),在消費前對煤炭進(jìn)行低碳化和無碳化處理,減少燃燒過程中碳的排放。
（三）設(shè)立碳基金,激勵低碳技術(shù)的研究和開發(fā)
碳基金主要有政府基金和民間基金兩種形式,前者主要依靠政府出資,后者主要依靠社會捐贈形式籌集資金。目前中國設(shè)立了清潔發(fā)展機制基金（政府基金)和中國綠色碳基金(民間基金),滿足應(yīng)對氣候變化的資金需求。但是,現(xiàn)有的這兩個基金主要資助碳匯的項目,還未將基金用于低碳技術(shù)研發(fā)的支持和激勵上。碳基金的目標(biāo)應(yīng)該除了關(guān)注碳匯的增加外,還需要更加關(guān)注通過幫助商業(yè)和公共部門減少二氧化碳的排放,并從中尋求低碳技術(shù)的商業(yè)機會,從而幫助我國實現(xiàn)低碳經(jīng)濟社會。
（四）確立國家碳交易機制
在我國的不同功能區(qū),一些區(qū)域是生態(tài)屏障區(qū),一些地區(qū)是生態(tài)受益區(qū),依照國際通用的“碳源——碳匯”平衡規(guī)則,生態(tài)受益區(qū)應(yīng)當(dāng)在享受生態(tài)效益的同時,拿出享用“外部效益”溢出的合理份額,對于生態(tài)保護(hù)區(qū)實施補償。補償原則是碳源大于碳匯的省份按照一定的價格（雙方協(xié)商或國家定價）向碳源小于碳匯的省份購買碳排放額,以此保證各省經(jīng)濟利益和生態(tài)利益總和的相對平衡。
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減少碳排放措施范文5
關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟；碳排放交易；碳減排；法律問題
中圖分類號：D92文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1673-291X（2011）01-0104-04
引言
為了應(yīng)對全球氣候變化，保護(hù)人類共同生存的環(huán)境，國際社會已經(jīng)開始采取共同行動以減少二氧化碳的排放。1997年，149個國家和地區(qū)的代表在日本東京共同簽署了《京都議定書》，為各國的二氧化碳排放量規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)，并建立了三種國際合作減排機制。2003年，美國成立了全球第一家碳排放權(quán)交易交易市場――芝加哥氣候交易所（CCX）。2005年，歐盟也推出了碳排放權(quán)交易體系（the EU Emission Trading Scheme，EU ETS ）。之后，英國、澳大利亞等國家也相繼建立了碳排放權(quán)交易市場。碳排放權(quán)交易逐漸在全球范圍內(nèi)開展起來，特別是近年來碳排放交易額呈爆發(fā)式地增長。實踐證明，碳排放交易機制的建立和運行有效地促進(jìn)了各國碳減排工作的開展，有利于激勵企業(yè)自主地開展低碳生產(chǎn)和消費。中國是全球碳排放第一大國，但在碳排放交易的體系和市場的建設(shè)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與前述發(fā)達(dá)國家。直到2008年9月25日，中國才成立天津排放權(quán)交易所，2009年11月17日才完成中國首筆碳排放交易。這標(biāo)志著我們也已在著手建立碳排放交易機構(gòu)并逐步開展碳排放交易。不過，尚屬于試行階段，并未全面鋪開或較大規(guī)模地展開，相關(guān)法律制度仍屬空白。中國政府在哥本哈根會議上承諾，到2020年，在2005年的水平上減排40%～45%，減排壓力和任務(wù)可謂相當(dāng)繁重。建立和完善中國碳排放權(quán)交易市場機制，已經(jīng)迫在眉睫。
一、碳排放權(quán)交易的含義
碳排放權(quán)交易也稱溫室氣體排放權(quán)交易。在全球減排的大背景下，一個國家或地區(qū)的環(huán)境部門根據(jù)其環(huán)境容量制定逐年下降的碳排放總量控制目標(biāo)，然后將碳排放總量通過一定的方式分解為若干排放額度分配給各區(qū)域以及各區(qū)域內(nèi)的企業(yè)，供其在一定的時期內(nèi)使用。若該企業(yè)在該時期內(nèi)的碳排放超出其分配的排放額度，它就必須接受嚴(yán)厲的法律制裁。對于這個碳排放配額，企業(yè)可以完全給自己使用，也可以通過減排技術(shù)的研發(fā)和運用等方式把碳排放配額節(jié)余下來。這種節(jié)余下來的配額，企業(yè)可以把它出售給那些需要超額排放的單位，從而獲取一定的經(jīng)濟利益。反過來，對于購買到排放配額的企業(yè)，他們通過支付若干費用而獲得一定的排放權(quán)，從而避免法律的嚴(yán)厲制裁。這種碳排放權(quán)配額或指標(biāo)的買賣即為碳排放交易。它可在某一個國家或區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，也可以在國家和地區(qū)之間進(jìn)行。
在碳排放交易體制下，碳排放配額或指標(biāo)成為了可以轉(zhuǎn)讓的一種法定權(quán)益。在減排政策執(zhí)行下，這種配額逐漸減少，具有很大的稀缺性。由于從事低碳排放技術(shù)研發(fā)、運用和服務(wù)的企業(yè)能節(jié)余或換取碳排放配額繼出讓給其他企業(yè)而獲得較好的收益，而那些碳排放大戶卻不得不花費較高的成本購買排放配額。這樣在市場的調(diào)節(jié)下，高碳企業(yè)就會不斷地向低碳領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，也會促進(jìn)低碳技術(shù)的研發(fā)和運用。因此，碳排放交易體系可有效地促進(jìn)低碳經(jīng)濟的發(fā)展，實現(xiàn)碳減排總量的逐步減少。
作為一種減排機制，碳配額交易方式與單純的行政手段相比，更具可操作性。企業(yè)有更多靈活空間，它們可以按照相對成本的比較，來自行決定是否進(jìn)行節(jié)能改造，還是到市場上去購買所需的排放額度，從而實現(xiàn)以成本效益模式來管理企業(yè)碳排放問題。政府僅通過行業(yè)碳排放總量，制定基本的交易制度，以經(jīng)濟手段，讓市場的力量來進(jìn)行調(diào)節(jié)，來逐步淘汰高污染、高耗能企業(yè)，避免對單個企業(yè)的硬性管制和行政管理，從而實現(xiàn)降低排放量的目標(biāo)。實踐證明，這種調(diào)控手段比傳統(tǒng)的行政手段，以及征收碳稅或碳關(guān)稅更為有效[1]。
二、碳排放配額初始分配中的公平問題
當(dāng)一個國家根據(jù)碳減排目標(biāo)確定好某一個時期的碳排放總量后，政府須再將其分配給各省、自治區(qū)和直轄市，進(jìn)而再分配給需要碳排放企業(yè)或個人。由于在碳排放權(quán)交易體制下，碳排放配額不再僅是一種減排義務(wù)，還是一種直接可轉(zhuǎn)換為金錢的法定經(jīng)濟權(quán)益。這種權(quán)益不僅涉及地區(qū)和企業(yè)直接的經(jīng)濟利益，還會涉及到區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和個體經(jīng)濟行為或活動的開展。同時，這種權(quán)益還會影響到區(qū)域環(huán)境保護(hù)和居民生活質(zhì)量等問題。碳排放權(quán)分配的不公，除了部分企業(yè)的經(jīng)濟利益直接造成影響外，還導(dǎo)致地區(qū)和產(chǎn)業(yè)之間的不平衡，破壞市場中的公平競爭秩序。另外，這種不公還可能會導(dǎo)致企業(yè)和民眾的強烈抵制情緒，從而影響政府的公信力，影響碳排放權(quán)交易體系的運行效率。因此，我們必須對分配過程中的公平和公正問題加以足夠的重視。
如何在地區(qū)之間和企業(yè)之間分配碳排放權(quán)，如何在分配中保持公平性和公正性，將是一個備受關(guān)注和極具爭議的問題。筆者認(rèn)為，首先要做到的是程序公正。政府應(yīng)注意加強排放權(quán)配額分配制度和程序的透明度和參與度。將碳排放指標(biāo)分配的各個步驟、程序、環(huán)節(jié)和事項以及分配的基本原則和具體規(guī)則加以充分的公開，各地區(qū)、各企業(yè)和甚至民眾都能充分參與并發(fā)表自己的意見。要充分聽取各產(chǎn)業(yè)部門、各行業(yè)協(xié)會或經(jīng)濟組織的意見，對于重要問題應(yīng)當(dāng)組織專家、學(xué)者、經(jīng)濟實務(wù)界人士，以及民眾代表進(jìn)行充分論證。程序公正不僅可以盡量減少政府部門決策的獨斷性和盲目性，防止政府決策失誤，還可以對政府的決策行為實行有效的監(jiān)督，減少利益集團的不當(dāng)游說和攻關(guān)，防止腐敗行為或不當(dāng)行為的發(fā)生。
具體的分配方式與碳排放權(quán)分配有著重要的關(guān)系。從歐盟的實踐來看，碳排放權(quán)的初始分配主要有無償分配和拍賣兩種方式。其在減排的第二階段，無償分配方式所占比例為90%，而拍賣占10%[2]。無償分配的方式，往往讓壟斷行業(yè)獲得巨額的不當(dāng)利益，而對于競爭性很強的企業(yè)卻是加大了產(chǎn)品和服務(wù)的成本，增加了企業(yè)負(fù)擔(dān)。出現(xiàn)這種不公平情形的原因主要是，壟斷企業(yè)往往因其實力而獲得足夠多的碳排放配額。一方面，它們可以輕松地從消費者那邊收回減排成本，另一方面，它們還能轉(zhuǎn)讓其部分或全部配額而獲得額外收益[2]。在這些壟斷企業(yè)下游的競爭企業(yè)，例如金屬行業(yè)，它們不但得不到免費的配額，還要承受諸如電價上漲帶來的成本上升。這對于下游企業(yè)來說顯然不公。歐盟電力等能源型企業(yè)通過碳排放權(quán)交易體系獲得巨額利益足以證明這一點。①另一種不公是，對于這些具有巨大經(jīng)濟利益的排放指標(biāo)進(jìn)行無償分配，極容易導(dǎo)致腐敗行為，進(jìn)而產(chǎn)生分配上的不公平。因此，我們必須吸取歐盟的碳排放權(quán)分配中的經(jīng)驗教訓(xùn)，根據(jù)中國國情采取一些改進(jìn)措施，以免在中國重新上演。
由于采取有償且公開的方式進(jìn)行，拍賣方式自然在企業(yè)之間容易達(dá)成公平，但是在政府和企業(yè)之間可能出現(xiàn)新的不公平。碳排放權(quán)的拍賣實行有償分配，顯然與征收碳稅相似。而政府通過拍賣的獲得資金不一定被有效地用于碳減排領(lǐng)域，或者不一定公平地用到各地區(qū)、各產(chǎn)業(yè)、各企業(yè)上。同時，大多數(shù)企業(yè)因為沒有能力將這種成本轉(zhuǎn)嫁給消費者或下游企業(yè)，而導(dǎo)致企業(yè)成本的增加，進(jìn)而影響甚至阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展。但是，通過拍賣方式進(jìn)行初始配額，程序公開、價格透明，可讓企業(yè)多次參與，靈活處理；同時也可以減少企業(yè)對政府有關(guān)部門的游說，在一定程度上杜絕“尋租”，避免腐敗問題的產(chǎn)生[2]。
無償分配和拍賣方式哪一個更公平呢？拍賣似乎占上風(fēng)，但是這種方式帶來的管理成本可能遠(yuǎn)高于無償分配方式。筆者認(rèn)為，歐盟將這種兩種方式結(jié)合采用的做法是可取的，但采取何種比例組合得視各國具體情況而定。在法制比較健全且監(jiān)管嚴(yán)格的國家，無償分配的比例可以高一些；相反，無償分配的比例就宜相應(yīng)降低，而應(yīng)提高拍賣的比例。結(jié)合中國國情，筆者建議50%左右以上的碳排放權(quán)應(yīng)當(dāng)采用拍賣的方式進(jìn)行初始分配。
碳排放的初始分配還可能給提前自愿采取減排措施的企業(yè)帶來不公。若在分配時，不考慮這些企業(yè)的利益，并根據(jù)其已經(jīng)采取的減排措施和減排量給其分配若干排放配額，顯然對該等企業(yè)是不公平的，也不利于鼓勵企業(yè)在自愿減排階段實行自愿減排。初始分配還有可以在現(xiàn)有的企業(yè)和新設(shè)企業(yè)之間產(chǎn)生不公。若現(xiàn)有企業(yè)能無償獲得若干排放權(quán)，而新設(shè)企業(yè)卻要必須有償取得，這對新設(shè)企業(yè)來說無疑提高準(zhǔn)入門檻，顯然不公。對這些問題，我們在制定分配規(guī)制時也必須加以充分考量。
三、超額碳排放的處罰、執(zhí)法和監(jiān)督問題
在碳排放交易體制下，超出排放配額進(jìn)行排放的企業(yè)，必須要受到法律的重罰，使違法成本遠(yuǎn)高于購買碳排放權(quán)的成本，否則這些企業(yè)寧愿接受處罰也不會花錢向別的企業(yè)購買碳排放配額，碳排放權(quán)交易也就難以開展。
中國現(xiàn)行排污收費標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于污染治理所帶來的成本，大多數(shù)只有治理設(shè)施運行成本的50%左右，甚至不足10%。這樣，企業(yè)往往愿意超標(biāo)排放，而不愿意購買污染治理技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行污染凈化處理[3]。因此，在立法環(huán)節(jié)，我們必須制定嚴(yán)格的法律制度，對超額排放的企業(yè)應(yīng)當(dāng)規(guī)定較高的罰款金額和較重的處罰措施。在這些方面，我們可借鑒美國、新加坡等國的經(jīng)驗，對違法者實施“按日計罰”制度。如在美國，聯(lián)邦環(huán)保局針對違法排污者向聯(lián)邦地方法院提起民事訴訟后，法院可下達(dá)禁止令，要求違法排污者立即停止違法。在禁而未止的階段，每次違法罰款的幅度最高可達(dá)每個違法日25 000美元。也可制定一些加重處罰條款，如規(guī)定連續(xù)兩年以上排放量不能達(dá)標(biāo)的且未購買配額的企業(yè)，責(zé)令其停產(chǎn)，并處以碳排放配額總額雙倍的罰款；或者對于那些排放超標(biāo)的企業(yè)，限制其在金融市場的準(zhǔn)入和融資，具體如采取吊銷貸款證，限制上市融資或從銀行取得貸款等處罰措施[4]。如只有通過這些嚴(yán)厲的制度設(shè)計，大幅提高企業(yè)超額排放的違法成本，才能保障和促進(jìn)碳排放權(quán)交易順利開展和進(jìn)行。
當(dāng)然，徒有嚴(yán)格的立法而沒有嚴(yán)格的執(zhí)法、司法和監(jiān)督也是不行的。目前中國環(huán)境行政執(zhí)法存在很多問題，不少地方執(zhí)法不嚴(yán)，違法不究、行政非法干預(yù)和暴力抗法等情況還非常突出。為此，我們必須采取切實的措施完善和加強環(huán)境執(zhí)法，健全環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督機制，加大環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督力度，并建立有效的社會監(jiān)督機制，建全公眾參與制度，完善環(huán)境行政公開制度，保障監(jiān)督主體的環(huán)境知情權(quán)等等[5]。
除此之外，我們可借鑒發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗，設(shè)立專門的環(huán)保法庭，大力推行環(huán)境公益訴訟，這樣才能減少超額排放行為，促進(jìn)碳排放權(quán)的正常交易。
四、交易中各方主體的創(chuàng)設(shè)、準(zhǔn)入和法律規(guī)制問題
碳排放交易自然離不開作為交易平臺的碳排放交易中心或交易所。2008年，中國成立了三家環(huán)境權(quán)益交易機構(gòu)――北京環(huán)境交易所、上海環(huán)境能源交易所和天津排放權(quán)交易所。后來，山西呂梁節(jié)能減排項目交易中心、武漢、杭州、昆明等環(huán)境能源交易所也相繼成立。日前，由深圳聯(lián)合產(chǎn)權(quán)交易所、深圳能源與環(huán)境技術(shù)促進(jìn)中心及RESET（香港）在深圳聯(lián)合共同設(shè)立的亞洲排放權(quán)交易所也注冊成立。盡管國家發(fā)改委將全國能源機構(gòu)限定在十家之內(nèi)，但許多地方都在積極探索排污權(quán)交易，環(huán)境交易所大有在全國遍地開花的勢頭。從法律層面來說，交易平臺的創(chuàng)設(shè)絕對不能毫無制度和秩序，而應(yīng)有一個明確的條件和程序，以確定一個合理的市場準(zhǔn)入制度。面對各地地方政府或投資者的申請，發(fā)改委當(dāng)然不能暗箱操作、隨意決策。另外，當(dāng)這些機構(gòu)創(chuàng)設(shè)之后，如何規(guī)范這些機構(gòu)的運作，保障交易各方的合法權(quán)益，促進(jìn)碳排放交易的有序發(fā)展，也是中國政府急需要考慮的問題。
碳排放交易的另一類重要主體就是交易的相對方，即碳排放權(quán)的賣方和買方。最為基本賣方是那些依法取得碳排放配額并且有富余的企業(yè)，而最為基本的買方是那些用完自身的碳排放配額且不得不繼續(xù)實行碳排放的企業(yè)。但實際中，情況要復(fù)雜得多。從國際碳交易實踐來看，碳排放權(quán)的買家主要有以下五類：（1）“合規(guī)”產(chǎn)業(yè)部門買家，主要是一些大型能源、電力產(chǎn)業(yè)部門，如國內(nèi)外的一些火力發(fā)電公司等；（2）政府參與的采購基金和托管基金，如荷蘭政府設(shè)立的專項基金，世界銀行托管的各類碳基金等；（3）商業(yè)化運作的基金，由各方資本匯集且以盈利為目的的專項從事減排額開發(fā)，采購、交易、經(jīng)濟業(yè)務(wù)的投資機構(gòu)。此類買家目前在國內(nèi)CDM市場更為活躍；（4）銀行類買家，為其旗下的一些中小型產(chǎn)業(yè)部門提供一種創(chuàng)新金融服務(wù)產(chǎn)品，以擴大的銀行服務(wù)能力和競爭力；（5）其他類買家，包括個人、基金會等以緩和全球氣候變暖為目的非商業(yè)性組織[6]。這些買家的身份很復(fù)雜，購買排放配額的目的也不一定是供自己超額排放使用，隨時都可以從買家轉(zhuǎn)換為賣家，故其交易的目的也變得復(fù)雜。目前，中國的碳排放交易主要是國外買家向國內(nèi)企業(yè)購買，碳排放權(quán)的國內(nèi)交易還很少。但隨著時間的推移，在國內(nèi)也會出現(xiàn)各種各樣的買家和賣家。復(fù)雜的交易主體和目的，大大提高了交易的投機性和風(fēng)險性，進(jìn)而產(chǎn)生影響碳排放權(quán)交易正常秩序的可能。因此，筆者認(rèn)為，政府必須對碳排放權(quán)的購買者加以一定的法律限制，并對其交易行為加以規(guī)范。特別是對專門進(jìn)行碳排放權(quán)交易的各類專項基金和碳基金，以及專項從事減排額開發(fā)、采購、交易、經(jīng)濟業(yè)務(wù)的投資機構(gòu)，很有必要對其作出專門立法，通過對市場準(zhǔn)入法律制度和對碳排放交易活動的嚴(yán)格監(jiān)控，以維護(hù)正常的碳排放交易秩序。
五、對碳排放市場的調(diào)控和監(jiān)管問題
對于碳排放交易，政府不宜給予太多干預(yù)，其主要任務(wù)就是建立市場交易法律體系，完善交易環(huán)境和秩序，提高各方主體的交易效率。但這并不等于政府放棄對該交易市場的基本調(diào)控和管理，因為市場會存在失靈的情形，市場本身不一定能按照政府意志不斷得以發(fā)展和完善，進(jìn)而提高交易效率。另外，碳排放權(quán)是一種重要的環(huán)境資源權(quán)，它往往影響國家的環(huán)境安全和經(jīng)濟安全。因此，對之采取完全放任的態(tài)度顯然是不妥的，對交易市場實行適度的宏觀調(diào)控，以及對交易行為加以嚴(yán)格監(jiān)管也是必要的。
政府對碳排放市場的調(diào)控主要在碳排放總量確定和交易價格的調(diào)控上。我們宜根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的實際情況，確定好某個時期的碳減排總量，以及做好國際貿(mào)易中的碳平衡工作。若過多地確定碳排放總量，并將這些排放權(quán)過多地?zé)o償分配給企業(yè)，可能導(dǎo)致碳排放交易價格過于低廉。碳排放權(quán)的交易價格理應(yīng)由市場自由調(diào)節(jié)而成，但問題是，過低的價格可能導(dǎo)致從事減排技術(shù)投資、開發(fā)、真正購買減排設(shè)備采取切實減排措施的企業(yè)無法收回其成本，而沒有采取任何實際減排措施的企業(yè)卻可以通過購買低廉的排放權(quán)而獲得繼續(xù)排放的權(quán)利。故過低的交易價格難以刺激企業(yè)的溫室氣體的減排欲望和行動，進(jìn)而導(dǎo)致國家確定減排目標(biāo)和任務(wù)難以完成。另外，中國是碳減排大國 ① 而目前碳排放權(quán)配額主要是出賣給歐美國家。過低的交易價格不斷會損害中國企業(yè)的利益，也會損害國家利益，將會迫使中國政府和民眾將付出更多的碳減排成本。
目前中國企業(yè)出售給歐美國家的碳排放權(quán)單位價格普遍低廉，在國際碳排放市場充當(dāng)了一個“賣炭翁”的角色。導(dǎo)致這些情況出現(xiàn)的原因主要是由于國際上碳排放交易機構(gòu)均為歐美等國家所設(shè)，它們主導(dǎo)了國家交易價格的話語權(quán)和定價權(quán)。另外，中國相關(guān)專業(yè)人員和專業(yè)咨詢等中介服務(wù)機構(gòu)的欠缺，致使企業(yè)在碳排放權(quán)交易時信息嚴(yán)重不對稱，最后不得不將碳排放權(quán)低價出售。②導(dǎo)致交易價格低下的另一重要原因是，目前中國尚處于自愿碳減排階段，碳排放權(quán)的取得似乎為無償取得，它們在低價出售的情形下仍能獲取一定的轉(zhuǎn)讓利潤。為了實行一定的價格調(diào)控，建議政府在自愿減排階段對碳排放額度實行有償分配或拍賣，同時，應(yīng)盡快建立和完善中國碳排放交易平臺，爭取碳排放國家貿(mào)易的話語權(quán)和定價權(quán)。當(dāng)然，政府還可以建立各種碳基金，代表政府參與碳排放市場的交易，通過市場的逆向操作，以實現(xiàn)對碳排放交易價格的調(diào)控和平衡。例如，在遇到金融危機，企業(yè)碳排放需求下降，甚至出現(xiàn)大量剩余時，政府可以通過碳基金對市場碳排放權(quán)予以回購，以防止碳排放權(quán)的暴跌。
在加強調(diào)控的同時，政府的另一任務(wù)就是制定一個富有效率的交易程序和規(guī)范，對各類交易主體和服務(wù)主體的行為進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，以增加碳排放交易的透明度，提高交易主體的履約率，從而提高碳排放交易的效率。
當(dāng)然，無論是政府的宏觀調(diào)控還是微觀監(jiān)管，都得依法進(jìn)行，不能僅憑政府官員的意志隨意作出。因此，我們必須建立一套完整法律制度，為政府的適度調(diào)控和嚴(yán)格監(jiān)控提供明確的法律依據(jù)。另外，也可規(guī)范政府自身行為，防止權(quán)利尋租和腐敗行為的發(fā)生，減少政府行為對碳排放交易市場的不當(dāng)干預(yù)和不良影響。值得注意的是，在交易程序、特別是審批程序的設(shè)計和規(guī)定上，應(yīng)當(dāng)注意交易的便捷性和審批的效率化。過長的審批過程將導(dǎo)致碳排放交易風(fēng)險，降低企業(yè)間進(jìn)行碳排放交易的積極性。
結(jié)語
本文討論的上述問題均屬于建立碳排放交易體系過程中不能回避基本法律問題。盡管這些問題存在較多的爭議，且未能形成一致認(rèn)可的結(jié)論，但在立法之前對之進(jìn)行充分的探討和交流卻是非常必要的。歐美發(fā)達(dá)國家在碳排放交易體制的建立方面行動較早，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。加之它們在環(huán)境立法、司法和執(zhí)法方面都比我們更為成熟和完善，因此，很多經(jīng)驗教訓(xùn)值得我們借鑒。當(dāng)然，我們的國情存在著很多差異，在構(gòu)建碳排放交易體制時應(yīng)注意中國的特殊情況，使我們的碳排放交易法律制度更為公平和有效。
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減少碳排放措施范文6
[關(guān)鍵詞] 減碳路徑； 碳捕捉； 水泥； 對策
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 03. 053
[中圖分類號] F062.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）03- 0115- 02
1 減碳路徑
水泥生產(chǎn)中CO2氣體排放的主要來自于生料中碳酸鹽的分解、燃料的燃燒和消耗電力導(dǎo)致的間接排放。若要有效地減少水泥生產(chǎn)的碳排放量，需要從這3個方面入手研究有效的減碳方法，降低水泥生產(chǎn)的氣體排放量，達(dá)到預(yù)期的減碳目標(biāo)，緩解溫室氣體對世界環(huán)境造成的破壞[1]。
水泥的制造原料是含有石灰石等碳酸鹽成分的生料，由于碳酸根的不穩(wěn)定性，碳酸鹽經(jīng)過高溫煅燒就會受熱分解出CO2氣體，所以行而有效的方法是采用碳酸鹽成分低的原料進(jìn)行生產(chǎn)；在燃料燃燒方面，可以采用的方法包括采用助燃劑幫助燃料充分燃燒，提高燃料的產(chǎn)熱效率，從而減少燃燒的燃料用量，減少CO2氣體的排放，也可以使用替代燃料代替現(xiàn)有的燃料；電力的消耗是水泥生產(chǎn)的全過程都需要的，燃煤發(fā)電的排碳率并非我們可以降低的，所以我們需要從水泥的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工藝入手減少用電總量，從而達(dá)到減少CO2氣體排放的目的[2]。
1.1 電石渣代替生料生產(chǎn)水泥
生料的主要成分是碳酸鈣，所以替代物中也需要有鈣，但是不能含有碳酸根。符合這個要求的物質(zhì)就是電石渣。電石渣是生產(chǎn)聚氯乙烯產(chǎn)生的工業(yè)廢料，可通過電石（CaC2）水解后產(chǎn)生，其主要成分是Ca（OH）2。
CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca（OH）2
按照CaC2和Ca（OH）2的分子量進(jìn)行簡單估計，每噸電石經(jīng)過反應(yīng)可以得到1.18噸Ca（OH）2。因而如果不能將電石渣利用于其他生產(chǎn)，將會占據(jù)大量的空間囤積堆放這種工業(yè)廢料。而且電石渣容易流失擴散，會導(dǎo)致周圍的水源污染，土地堿化。如果能將電石渣用于水泥的生產(chǎn)，則不僅可以解決電石渣的處理問題，還能減少水泥生產(chǎn)過程中的CO2氣體排放，保護(hù)環(huán)境。
水泥生產(chǎn)的生料中主要成分是石灰石，1噸水泥熟料的產(chǎn)出大概需要1.28噸的石灰石。石灰石中80%的成分為CaCO3。如果換成電石渣，按照Ca元素平衡計算：
CO2 ～ CaCO3 ～ Ca（OH）2
44 100 66
x 1.28t × 80% y
■ = ■ = ■
x = 44 × 1.28 × 80% ÷ 100 = 0.45056 t = 450.56 kg
所以，如果用電石渣生產(chǎn)水泥，每噸水泥熟料將會減少450.56 kg的CO2。水泥熟料和水泥的換算比例系數(shù)為0.85，則使用電石渣生產(chǎn)每噸水泥可以減少450.56 × 0.85 = 383 kg的CO2氣體排放[3]。
1.2 減少燃料燃燒的CO2排放
燃料的燃燒產(chǎn)生的CO2也是水泥生產(chǎn)過程中CO2氣體排放的重要組成。煤炭用于直接燃燒時都是不能完全燃燒的，這造成了煤炭熱能的浪費。若能從提高煤炭燃燒的效率方面進(jìn)行改進(jìn)，通過添加助燃劑來提高煤炭燃燒的效率，不僅可以減少煤炭資源的消耗，還可以減少CO2的排放。
利用助燃劑提高燃料的燃燒效率一直是眾多學(xué)者們關(guān)注的重點，經(jīng)過他們不懈的努力，已經(jīng)得到了一些可以用于工業(yè)生產(chǎn)中的成果。添加助燃劑能夠提高煤炭燃燒效率的原理主要是改善煤炭的燃燒特性，降低煤炭的著火點，加快燃燒的速度，提高鍋爐熱效率。
根據(jù)已有的數(shù)據(jù)可以知道，燃煤添加劑可以提高鍋爐熱效率10%以上，省煤15%～25%。按照省煤20%的效率來計算，在不添加助燃劑的情況下，每噸熟料的生產(chǎn)需要0.15 t的燃煤。添加助燃劑后每噸熟料需要的燃煤量為0.15 t × 80% = 0.12 t，同時可以得到CO2排放量為295 kg，即每噸水泥的生產(chǎn)，煤炭燃燒產(chǎn)生250 kg的CO2氣體。
目前，發(fā)達(dá)國家中很多已經(jīng)利用替代燃料進(jìn)行水泥生產(chǎn)了，例如德國海戴爾伯格水泥集團中的已經(jīng)存在了替代78%和66%化石燃料的兩個水泥廠；美國水泥生產(chǎn)中5%的燃料來自于廢棄物；奧地利水泥廠使用廢塑料、廢紙張及一些復(fù)合材料代替了70%的化石燃料。通過這些廢料的利用，減少了化石能源的進(jìn)口，降低了外匯支出，從而保障了國家的能源安全不會受到世界能源價格上揚的沖擊[4]。
對于中國的國情來說，利用廢料作為替代燃料沒有被大范圍推廣是有我們自身的特殊原因的。我國是煤炭開采大國，所以煤炭的價格較為便宜，而且可以直接用于生產(chǎn)，如果使用廢料作為替代燃料進(jìn)行水泥生產(chǎn)，水泥企業(yè)還需要對替代燃料進(jìn)行預(yù)處理，建設(shè)相應(yīng)的設(shè)備，引入先進(jìn)的技術(shù)，這些投資都比較高。因此，受到市場利益驅(qū)動而還未擁有太多社會環(huán)保利廢責(zé)任感的企業(yè)決策者們并未對替代燃料有太大的興趣。但是為了順應(yīng)國際上節(jié)能減碳的發(fā)展要求，采用替代燃料進(jìn)行水泥生產(chǎn)將會成為我國水泥行業(yè)的發(fā)展趨勢。
1.3 水泥生產(chǎn)的節(jié)電減排
電力的消耗是水泥生產(chǎn)中的又一重要資源消耗，并且伴隨著水泥的生產(chǎn)過程，無法替代。我國的發(fā)電模式主要為火力發(fā)電，即通過燃燒煤炭等化石燃料產(chǎn)生大量的熱將水變成水蒸氣，水蒸氣帶動汽輪發(fā)電機發(fā)電。所以減少電力的消耗就意味著減少了化石燃料的燃燒和CO2氣體的排放。
水泥生產(chǎn)過程的節(jié)電措施可以從兩個方面著手。首先，優(yōu)化水泥生產(chǎn)的工藝流程，改進(jìn)機電設(shè)備從而減少電力的消耗；其次，水泥生產(chǎn)過程中原料會經(jīng)歷從高溫煅燒到低溫冷卻的過程，這個過程浪費了大量的熱能。如果這些能量能夠被再次利用，即用于水泥生產(chǎn)的其他環(huán)節(jié)，則可以減少電力消耗，從而間接地減少了生產(chǎn)成本和CO2的排放，在經(jīng)濟上和環(huán)境上都有是有利的。
在對現(xiàn)有的水泥廠機電設(shè)備進(jìn)行測試后，可以發(fā)現(xiàn)水泥行業(yè)中設(shè)備不合理致使電力浪費的現(xiàn)象較為普遍和明顯，主要表現(xiàn)為輸送設(shè)備電機負(fù)載率低、入窯風(fēng)機防封運行、球磨機無功消耗大、功率因數(shù)低等問題。針對不同的原因可以分別采取加裝電機輕載節(jié)電器、加裝電動機變頻調(diào)速裝置和采取相機的節(jié)電措施。
在水泥生產(chǎn)中，如果可以利用好熟料生產(chǎn)后窯尾產(chǎn)生的300 ℃以上的余熱，將這些熱量進(jìn)行回收重復(fù)利用，用于水泥生產(chǎn)后續(xù)的工藝環(huán)節(jié)，則不僅可以節(jié)約發(fā)電用煤，還可以減少碳排放，具有很強的社會效益和環(huán)境效應(yīng)。經(jīng)過對具體水泥廠的數(shù)據(jù)采集和調(diào)研，水泥生產(chǎn)采用余熱發(fā)電重復(fù)利用可以減少25%的電力消耗。結(jié)合優(yōu)化的工藝和設(shè)備，水泥生產(chǎn)中的電力消耗可以減少40%～45%，所以每噸水泥生產(chǎn)電力消耗的氣體排放可以減少到約60 kg。
1.4 其他可以實施的減碳方法
二氧化碳?xì)怏w的減排除了從排放的源頭處采取措施減少產(chǎn)出量外，還可以對產(chǎn)生的氣體進(jìn)行處理，從而減少二氧化碳對環(huán)境的影響程度。國際上對于溫室氣體減排采用的技術(shù)主要分為3類：讓能源高效率利用、使用替代燃料和能源、二氧化碳的捕獲和封存技術(shù)。水泥生產(chǎn)企業(yè)作為二氧化碳排放大戶，如果排放的二氧化碳也可以被回收利用，經(jīng)過分離、捕集、封存和固定使其不會再影響環(huán)境，封存和固定后還可以方便再次利用，則對于經(jīng)濟和環(huán)境都具有重大的戰(zhàn)略意義。
碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技術(shù)是指將CO2從排放源分離，經(jīng)富集、壓縮并運輸?shù)教囟ǖ攸c，注入儲層封存以實現(xiàn)CO2被捕集的與大氣長期分離的技術(shù)。這項技術(shù)是一系列相關(guān)技術(shù)的集成，包括捕集技術(shù)、運輸技術(shù)和封存技術(shù)，主要應(yīng)用對象是排放氣體規(guī)模較大的排放源。這意味著單個工廠或者生產(chǎn)線想單獨實現(xiàn)并應(yīng)用這項技術(shù)的成本和難度都非常高，單個水泥廠或者鋼鐵企業(yè)這樣的排碳大戶都不可能將這項技術(shù)應(yīng)用到自己產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程中。那么，這種可以實現(xiàn)零排放的理想化減碳技術(shù)如何才能應(yīng)用到生產(chǎn)當(dāng)中呢？答案是依靠國家的關(guān)注與支持，政府、科研機構(gòu)和企業(yè)能從不同的層次為這項技術(shù)的實現(xiàn)提供幫助。
2 實施中的局限和難題
前文中對減碳技術(shù)的研究都是在理想狀態(tài)下考慮的，而且僅僅把實施后的成果作為研究的主體，忽略了這些技術(shù)或工藝方法在實施中的難度和投入。例如在用電石渣生產(chǎn)水泥中，因為電石渣來源于乙炔的生產(chǎn)，所以得到的用于生產(chǎn)水泥的電石渣漿的含水量達(dá)到75%～80%，正常流動時的水分為50%，所以電石渣不易流動，其運輸和存儲都存在一定的難度，且電石渣脫水困難，是不易處理的工業(yè)廢料。此外，電石渣的物理性能和化學(xué)成分與石灰石都不同，所以在生料煅燒過程中兩者的化學(xué)反應(yīng)是不同的，電石渣中的Ca（OH）2在溫度達(dá)到550 ℃以上時就會分解出CaO，所以其會在預(yù)熱器中進(jìn)行分解而不是在分解爐中進(jìn)行，過早出現(xiàn)的游離的CaO因為活潑的性質(zhì)很容易和生料中的其他氧化物發(fā)生反應(yīng)，這也與石灰石的配料不同。在水泥生產(chǎn)中，人們往往會希望電石渣所用的比例盡量高，甚至達(dá)到100%替代石灰石，但是電石渣分解會產(chǎn)生大量的水分，導(dǎo)致廢棄成分中水蒸氣的比例增加，已經(jīng)分解的氧化鈣就會吸水形成氫氧化鈣因而黏附性增加。當(dāng)水蒸氣與窯氣中的有害成分發(fā)生凝聚反應(yīng)而循環(huán)富集時，則更容易產(chǎn)生結(jié)皮堵塞現(xiàn)象。所以如何控制電石渣的比例從而不會影響水泥的生產(chǎn)質(zhì)量是電石渣代替石灰的技術(shù)能夠得以實施的關(guān)鍵。
在使用廢物替代燃料進(jìn)行水泥生產(chǎn)中也會面臨廢料的成分是否會影響水泥質(zhì)量的問題。如果廢料的燃燒產(chǎn)物與水泥生料成分相似，那么對水泥質(zhì)量的影響不會很大。另外在廢料燃燒后排放的廢氣是否會對環(huán)境造成更加嚴(yán)重的影響也是我們需要考慮的問題。如果燃燒廢料后排放的廢氣不僅會影響環(huán)境甚至對人體健康產(chǎn)生危害，那么使用廢料代替燃料的這個做法就得不償失了。
將余熱重復(fù)利用這項技術(shù)的實現(xiàn)需要有將熱能轉(zhuǎn)化電能的設(shè)備和技術(shù)作支撐。目前我國已經(jīng)有可以實現(xiàn)余熱發(fā)電的水泥廠，但還存在一定的問題，包括主蒸汽參數(shù)與現(xiàn)有汽輪機相適應(yīng)的問題、熱力系統(tǒng)問題、套頭熟料冷卻機廢棄取熱問題和200℃以下低溫廢棄余熱的利用問題等。只有這些問題能夠得到解決，余熱重復(fù)利用這項減碳技術(shù)才能真正達(dá)到成熟從而大規(guī)模應(yīng)用于水泥的生產(chǎn)中。
3 減碳對策
經(jīng)過以上的分析可以看出，我國水泥生產(chǎn)的減少碳排放工作還有很大的發(fā)展空間，在積極尋找和創(chuàng)新減碳技術(shù)的同時，還可以在其他方面采取減排的對策措施，從而更加全面地減少水泥生產(chǎn)的碳排放。
3.1 提高集中度
目前我國生產(chǎn)水泥的小企業(yè)數(shù)量多，但每個水泥廠的產(chǎn)量并不大。這樣的零散生產(chǎn)模式勢必會造成能源的浪費和大量不必要的碳排放。而且小型水泥生產(chǎn)企業(yè)能力有限，沒有條件將最新的節(jié)能減碳技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中。對此，國家可以通過相關(guān)政策將小規(guī)模的水泥企業(yè)整合集中，實現(xiàn)資源共享和流程互通，并且統(tǒng)一更新減碳設(shè)備和流程，從而實現(xiàn)碳減排。
3.2 提高技術(shù)水平和人員素質(zhì)
水泥生產(chǎn)的碳減排需要專業(yè)的人員和先進(jìn)的技術(shù)，因此國家應(yīng)該鼓勵相關(guān)的專業(yè)人員積極投身到水泥生產(chǎn)的減碳技術(shù)研究中，并且提高水泥生產(chǎn)流程中相關(guān)操作人員的專業(yè)知識水平，增強他們減碳生產(chǎn)的意識，從而在細(xì)節(jié)中減少碳排放。國家還要增加對減碳技術(shù)研究的投入，更新水泥生產(chǎn)設(shè)備，積極淘汰落后的高碳排放的機器，更新水泥生產(chǎn)設(shè)備，將最新的減碳技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中，實現(xiàn)減碳效率的最大化。
3.3 一定的政策支持
國家在水泥生產(chǎn)的減碳措施實施上可以出臺一些相關(guān)的政策，支持和激勵水泥企業(yè)低碳生產(chǎn)。例如對于在保證水泥質(zhì)量前提下減碳效果顯著的水泥企業(yè)減少稅收、讓減碳效果好的企業(yè)優(yōu)先競標(biāo)大型工業(yè)項目的水泥提供商、定期對水泥企業(yè)的低碳效果進(jìn)行評優(yōu)從而提升低碳水泥企業(yè)的知名度和影響力等。這些政策都是可以促進(jìn)和激勵水泥企業(yè)走低碳生產(chǎn)道路，從而實現(xiàn)整個水泥工業(yè)的低碳生產(chǎn)。
主要參考文獻(xiàn)
[1] 縱振海，馬林，田之文. 利用干排電石渣生產(chǎn)水泥的技術(shù)難點[J]. 水泥，2009（11）：22-23.
[2] 許京法. 利用電石渣煅燒水泥熟料的生產(chǎn)工藝[J]. 水泥，2005（9）：13-18.
