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[关键词]旅游业；能源需求；二氧化碳排放；研究进展
[中图分类号]F59
[文献标识码]A
[文章编号]1002-5006（2013）07-0064-09
引言
旅游业作为世界第一大经济产业，每年国际旅游的人数约占全球总人口的1/6，如此庞大规模的人口“迁徙”对气候、环境造成了实质性的影响，引起相关国际机构和学界的广泛关注。第一届全球气候变化与旅游国际会议后，联合国政府间气候变化委员会（IPcc）、世界气象组织（uNwM0）、世界旅游组织（uNwTO）等国际组织及其他研究机构达成共识：旅游业是能源消费的主要领域之一和温室气体排放的主要来源之一。旅游业能源需求和二氧化碳排放成为近5年来旅游研究的热点。我国该方面研究起步较晚，2008年“旅游业节能减排”字样首次出现在政府文件中，目前仍处于探索性研究阶段。本文系统地对国内外旅游业能源需求和二氧化碳排放研究进行了回顾，以期通过国内外研究进展的对比分析，为下一阶段我国旅游业能源需求和二氧化碳排放研究提供思路，为我国旅游业节能减排工作提供科学借鉴与参考。
1、国外旅游业能源需求与二氧化碳排放研究进展
旅游业能源需求与二氧化碳排放问题的实质是旅游环境影响以及气候变化与旅游相互影响问题的延伸，国外该方面研究开展得很早，可追溯到20世纪中叶。通过对国外相关研究文献的整理与分析，国外研究主要集中在旅游业能源需求与二氧化碳排放的结构与途径，旅游业能源需求与二氧化碳排放量的定量测算、预测及旅游业节能减排措施等4个方面。其中，旅游业能源需求与二氧化碳排放量的测算是研究的重点。
1.1 旅游业能源需求与二氧化碳排放的途径与结构
厘清旅游业能源需求与二氧化碳排放途径是旅游业减缓温室气体排放工作的首要前提。由于旅游业产业关联性高、产业链长，旅游活动灵活多样，旅游业能源需求与二氧化碳排放途径复杂且多元。尽管如此，国外相关研究较为一致地认为旅游业能源需求与二氧化碳排放主要集中在旅游交通（特别是国际长途旅游飞行）和在目的地为游客提供舒适的设施等。由于国家发展水平和旅游业发展阶段不同，各国旅游业能耗需求与二氧化碳排放的途径和比例结构有所差异，但旅游交通始终是各国旅游业能源需求与排放的重头（表1）。旅游业所需的能源主要来自化石燃料中的石油。2006年，石油提供了全球40%的能源需求和90%的交通需求；未来15年，因交通和旅游业发展，石油占全球能源的比例将达60%。约曼等（Yeoman，et al.）在分析了全球经济、石油替代能源生产及全球可持续发展需求等形势后，认为随着石油供应量的衰减及价格上涨，长期来看，将对苏格兰旅游业产生颠覆式的影响。而在发展中国家的乡村地区，生物质特别是木材是主要的能源来源。尼泊尔安那波那保护区的住宿业每年要消耗掉3600吨薪材和近47.5万升煤油。联合国环境署和经合组织共同推出的一份最新报告显示，在旅游业导致的二氧化碳排放中，航空占40%，汽车占32%，住宿占21%，剩下的7%分别被旅游活动（4%）和其他交通方式（3%）所排放。世界旅游组织研究报告显示，2005年全球旅游交通和住宿业的二氧化碳排放总量分别为1192百万吨和284百万吨，占旅游业二氧化碳排放总量的比重分别约为63%和15%；其中，航空二氧化碳排放量为640百万吨，占旅游交通排放的53.69%。高斯林（Gtissling）从能源需求、土地利用与覆被变化、物种多样性等5个方面研究了全球旅游业的环境影响，结果表明，2001年全球旅游业因交通产生的耗能约为13223皮焦，占总能耗的94%；排放二氧化碳当量为1263百万吨，占总排放的90.28%。住宿业能耗为508皮焦，占总能耗的3.5%；排放二氧化碳当量80.5百万吨，占总排放的5.75%。剩下的为旅游活动所消耗和排放。贝肯等（Becken，et al.）用实证研究法对新西兰旅游吸引物和旅游活动的能源消耗模式进行研究，发现旅游交通能耗占总能耗的65%～73%。
1.2 旅游业能源需求与二氧化碳排放的定量测算
旅游业能源需求与二氧化碳排放量的定量测算是最基础但又最核心的研究内容，是旅游业应对气候变化、制定节能减排措施的科学基础与前提。旅游业的能源需求与排放涉及众多行业和部门，包含直接和间接的能耗与排放，加上旅游业统计数据缺乏这一现实，旅游业能源需求与二氧化碳排放的定量测算是一个世界性的难题，是该领域研究的重点。
1.2.1 测算方法
从全球来看，目前尚没有系统的关于旅游业能源消耗和二氧化碳排放量估算的方法。文献研究显示，目前最常用测算方法主要有两种（表2），一种是借用全球气候变化和可持续发展研究领域常用的碳足迹法（carbonfootprint approach）和生态足迹法（ecological footprint approach）；另一种是“自下而上法（bottom-up approach）”，即直接计算旅游业各环节的能耗与排放，最终求得整个产业的能耗与排放数据。
（1）碳足迹是指企业机构、活动、产品或个人通过交通运输、食品生产和消费以及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合。从其定义不难看出，碳足迹法是对生产和消费全过程、直接和间接排放碳当量的追踪，甚至不考虑碳发生的区域。澳大利亚资源能源旅游部从生产和消费两个方面，运用碳足迹法估算了澳大利亚旅游业的温室气体排放。结果表明，2003～2004年间，澳大利亚旅游业碳足迹为1.15亿吨。洛克等（Loke，et al.）利用碳足迹法研究了夏威夷能源需求与旅客数量急剧增加以及旅游者国别多样化的关系，发现旅游者能耗占夏威夷总能耗的比重平均为60%；且国外游客比例越大，能耗需求也越大。
（2）生态足迹是指维持一个人、地区、国家或者全球的生存所需要的以及能够吸纳人类所排放的废物、具有生态生产力的地域面积。旅游生态足迹即指维持旅游活动所需要的以及能够吸纳因旅游而排放的废物、具有生态生产力的地域面积，其实质是一定区域内旅游活动对生态影响的一种定量测度。亨特（Hunter）认为，生态足迹法对理解旅游的环境影响具有实际意义，并且将被作为一项重要的旅游可持续发展的环境指标广泛采用。罗伯特等（Roberto，et al.）采用生态足迹法，结合兰萨罗特岛旅行推断模型，计算兰萨罗特岛公路旅游交通使用量及其对未来旅游业发展的影响。研究结果表明，兰萨罗特岛上的旅游交通主要是依赖于私家车，在接下来的10年里，公路旅游交通量还将持续增长，并达到饱和，兰萨罗特岛旅游交通在旅游生态足迹中所占的比重将会增大。
（3）“自下而上”法是从到达目的地游客的数据分析人手，向上逐级统计能耗与排放量。这种方法有两个特点，一是逻辑算法简单，但实际操作难度很大，既要求研究区域旅游业统计资料完备，同时还需要海量的实地调研数据；二是遗漏大部分旅游业间接的能耗与排放，导致估算结果总体偏小。但尽管如此，在实际研究工作中，自下而上法被采用得最多。前述的几项关于全球旅游业能耗与排放的估算研究，其思路都暗含着自下而上法的运算逻辑。贝肯等采用“自下而上”法分析新西兰南岛西部海岸旅游者不同行为引致的能源消耗。研究结果表明，国际游客的能源消费总量是新西兰国内游客的4倍。霍伊特等（Howitt，et al.）采用“自下而上”法发现2007年单次往返于新西兰的国际邮轮游客碳排放量范围为250～2200克/人·公里，每位旅客在邮轮上的住宿所需的平均能耗约为1600百万焦/晚，比陆地上的一般酒店能耗要高出12倍。
1.2.2 测算内容
据文献整理研究，当前国外旅游业能源需求与二氧化碳排放的定量测算主要包含两方面内容。一是对总量的定量测算。高斯林估算2001年全球旅游业共消耗能源14080皮焦，排放二氧化碳当量1399百万吨。皮特尔斯等（Peeters，et al.）的测算表明旅游业导致了全球4.4%的二氧化碳排放。世界旅游组织和其他相关机构的一份联合报告指出，2005年全球旅游业排放的二氧化碳约占全球二氧化碳排放总量的5%，该排放量所造成的影响，大约可以达到全球温室效应的14%。江南等（Konan，et al.）的测算显示，夏威夷旅游业的能源消耗占全州总能耗的60%。澳大利亚资源能源旅游部估算2004年澳大利亚旅游温室气体直接排放为470万吨，间接排放为2810万吨。尼泊尔（Nepal）测算了尼泊尔安那波那保护区乡村旅游的能源消耗，结果表明住宿业每年约消耗3600吨薪材和47.5万升煤油。二是对一些关键参数的定量测算，如交通工具、住宿方式、旅游活动的单位旅游能耗和排放强度。相关研究较多，并注意到了国别之间的差异。比如乘飞机旅行单位能耗为2.0百万焦/人·公里，排放二氧化碳396克/人·公里；乘汽车旅行单位能耗为1.8百万焦/人·公里，排放二氧化碳132克/人·公里；新西兰酒店单位能耗为155百万焦/床·晚，马略卡岛为51百万焦/床·晚，桑给巴尔为256百万焦/床·晚；新西兰直升机滑雪单位能耗1300百万焦/游客，潜水800百万焦/游客，博物馆参观10百万焦/游客；往返于新西兰国际邮轮旅游者平均碳排放为390克/人·公里等。
1.3 旅游业能源需求与二氧化碳排放的预测及情景分析
研究旅游业能源需求与二氧化碳排放是为了把握未来的趋势与动态，因此，许多专家学者对其预测及情景分析作了研究，以期能够为有针对性的节能减排措施提供具体可靠的科学依据。世界旅游组织研究报告预测，以2005年为基准，在2035年以前，来自旅游业的二氧化碳排放将以2.5%的年均速度增长；其中住宿业二氧化碳排放的年均增速为3.2%。而皮特尔斯等的预计比世界旅游组织的预计高0.7个百分点，即2035年之前全球旅游业二氧化碳排放将以每年3.2%的增长率增加。杜波依斯等（Dubois，et al.）用敏感度分析法，以2000年为基准，预计按照当前旅游业增长趋势，到2050年法国旅游休闲业温室气体排放将增加90%。
1.4 旅游业节能减排的措施研究
节能减排措施是旅游业能源需求与二氧化碳排放的最终落脚点。从国外研究进展看，目前已基本形成体系化的节能减排措施。世界旅游组织从旅游行业角度分别就政府、旅游企业及旅游者提出了比较系统的节能减排政策措施，同时还对交通、建筑、装备制造等相关领域的节能减排提出了具体对策及技术途径。理查德（Richard）利用仿真模型分析碳税对国际旅游的影响，指出如果全球按1000美元/吨征收碳税，则乘飞机的国际旅游将减少0.8%，相对应可减排二氧化碳0.9%。贝肯等研究表明，坐落在世界遗产拉明顿国家公园的生态客栈采取绿色全球21环境认证计划，成功认证后，每年能耗大幅减低，二氧化碳排放每年减少189吨，节约15000澳元。除了政策或有关技术手段外，旅游者行为方式的选择也是旅游业节能减排的重要方面。贝肯等研究发现，无论在国际旅游者还是国内旅游者能耗账单中，交通始终占据主导地位，因此改变旅行方式能够有效影响旅游者的能源需求。巴克利（Buckley）认为，“慢旅游”是一种有效的降低碳排放的旅游方式，它是指反对乘坐飞机等快速交通工具的旅游，更重视游的过程，强调旅游的过程和目的地同样重要。“慢旅游”必将发展成为一种未来旅游的流行方式。
2、我国旅游业能源需求与二氧化碳排放研究进展
我国旅游业能源需求与二氧化碳排放研究起步较晚，目前仍处于探索性研究阶段。文献资料研究表明，国内研究主要集中在旅游业能源需求与二氧化碳排放量的测算和旅游业节能减排的对策措施方面。
2.1 旅游业能源需求与二氧化碳排放的测算研究
我国旅游业能源需求与二氧化碳排放的测算研究涉及全国、省域/地区及产品层面。全国层面，石培华等首次系统地估算了全国旅游业的能耗与排放，结果表明，2008年我国旅游业消耗能源为428.3皮焦，排放二氧化碳51.34百万吨L25 2。省域/地区层面，陶玉国等估算了2009年江苏省旅游业直接的能耗和二氧化碳排放量，分别为32.56皮焦和3.7百万吨，占江苏能源总消耗量和碳排放总量的比例分别为0.53%和0.56%，旅游交通、住宿业和旅游活动占旅游能耗的比例分别为70.91%、17.32%和11.76%。章锦河等分别对四川省九寨沟、鄂西、湖南和江西等地旅游生态足迹、碳足迹进行了测算。另外，郭等（Kuo，et al.）对我国台湾地区澎湖列岛旅游业能耗与二氧化碳排放进行了测算，结果表明，每年澎湖列岛旅游业消耗能源795.96百万焦，排放二氧化碳5.05千克；其中，旅游交通能耗4.95×108百万焦，排放二氧化碳3.38×108克，住宿业能耗为1.17×108百万焦，排放二氧化碳8.56×108克，旅游活动耗能1.24×108百万焦，排放二氧化碳7.71×108克。林（Lin）对台湾地区垦丁等5个国家公园旅游交通的二氧化碳排放进行了研究，结果表明，近8年旅游交通的二氧化碳排放量在增加，5个国家公园平均每年排放二氧化碳16.1万吨。产品层面，等以云南旅游市场最具代表性的香格里拉“八日游”系列产品为例，从生态足迹角度对该线路产品的生态效率进行了计算和分析。
2.2 旅游业节能减排的对策与措施
国内旅游业节能减排工作实践最早从要素部门开始，从生态景区、循环景区到绿色饭店、绿色交通。对策与措施的研究紧跟实践步伐，并最终拓展至旅游城市（圈）、全行业。章锦河以九寨沟和黄山两个国内知名的生态型景区为例，以旅游废弃物为手段定量测度旅游业能源需求与排放对生态的影响，认为合理控制游客规模、缩短旅行距离、减少乘飞机出游等是旅游业节能减排和建设生态型景区的有效举措。王辉等提出要借鉴台湾坪林地区的措施，给每个海岛型景区设置一个“碳减量计数器”，以此增强游客节能降耗意识并约束自身的旅游行为方式，从而有效降低旅游活动的能耗与排放。李萍就酒店行业的节能减排，从发展理念、能源管理、引导消费观到政策和制度保障提出了一系列具体的对策与建议。林研究了1999～2006年台湾地区5个国家公园旅游交通的二氧化碳排放，提出政府可以通过提升管理效率，运用价格杠杆等降低碳排放，同时通过就近旅游、提高交通荷载、使用清洁能源及其他技术措施来降低旅游二氧化碳排放。蔡萌等从低碳旅游发展导则、低碳旅游设施、低碳旅游吸引物、低碳旅游体验环境和低碳旅游消费方式等5个方面构建了低碳旅游城市模型，提出规范发展、互动发展、示范发展等城市旅游低碳发展的战略举措。万幼清认为武汉城市圈旅游业节能减排需要提升绿化措施、优化绿地布局、加强水域生态保护。石培华等系统整理了旅游业各要素、各领域节能减排的技术手段、运行模式和制度安排。
近3年来，作为旅游业节能减排实现方式的低碳旅游，成为旅游学术界的研究热点。在中国知网，以“低碳旅游”为主题或关键词检索，共得到有效文献297篇。文献数量统计表明，2011年共发表137篇，占全部文献的46.13%；2010年和2012年各79篇，各占26.60%；2009年仅有2篇，占0.67%。而近300篇文献中，仅有17篇（5.72%）发表在核心期刊，一定程度上表明研究的深度有限。研究内容主要集中在概念、内涵及特征研究，低碳旅游发展案例介绍，发展模式及实现的路径、建议等。
3、国内外研究总结与对比
3.1 总结
整体而言，国外旅游业能源需求与二氧化碳排放研究主要在3个方面取得了进展：1）识别了旅游业能耗、排放的重点领域及结构；在旅游业能源消耗与二氧化碳排放的定量估算研究与情景分析方面形成初步结论。2）对各类型交通方式、住宿方式及旅游活动的单位能耗和二氧化碳排放等关键性参数有了一般性的认识，并识别了明显的国别、地区及不同部门之间的差异。3）基本形成体系化的节能减排政策措施。但是，国外研究同时存在3个方面不足之处：1）虽然形成一些标志性成果，但总量不多，还没有系统化和规模化的研究积淀；对旅游交通、住宿及旅游活动方式等单个领域和环节的实证研究多，地区性、全行业的系统研究较少。2）多是基于部分国家/地区的调查数据和经验数据进行估算，尚没有系统的估算方法和情景分析法。3）多以旅游发达国家或经济发达国家为对象，针对发展中国家研究较少。
而从国内研究进展来看，主要有4个特征：1）起步晚，绝大多数研究是2009年之后开展的，且研究总量有限。2）现有的旅游业能耗及二氧化碳排放量的现状估算研究更多地是参照国外已有研究的架构及经验数据进行的，其中涉及的关键性数据如不同交通方式的能耗及排放参数等都是通过文献研究得到的经验数据，对我国的针对性和有效性不足。3）旅游业能源需求与二氧化碳排放的预测和情景分析至今仍是空白。4）旅游业节能减排对策与措施研究的科学支撑不足，宏观对策多，具体的、有针对性的举措少。
3.2 对比分析
主要从旅游业能源需求与二氧化碳排放的结构与途径，旅游业能源需求与二氧化碳排放量的定量测算、预测及旅游业节能减排措施等4个方面进行对比分析（见表3）。
在旅游业能源需求与二氧化碳排放的结构与途径研究上，国内外总体上是一致的，即重点都在旅游交通和住宿两方面，但总量和结构有区别。总量上，从全球来看，旅游业能耗及排放占全球的比重在5%左右，而我国则不到1%，无论是全国层面还是省域层面。结构上，国外旅游交通能耗及排放明显高于国内，旅游活动则相反，国内要高于国外，住宿业能耗及排放水平比较接近，可能和我国住宿业从学习国外而开端有关。定量测算方法上，国内几乎完全借鉴国外研究方法，没有开发出适合我国旅游业特色的方法；定量测算的广度国内外比较接近，但深度上国外明显深于国内。预测方面国内目前仍是空白。对策与措施方面，国外已基本形成体系化、宏观与微观相结合的对策措施，国内对策体系尚未形成，以宏观对策居多。
4、研究启示与展望
结合国外研究进展，针对国内研究现状，未来国内旅游业能源需求与二氧化碳排放研究应重点关注以下3个方面内容：
4.1 加强旅游交通和住宿等重点领域能源需求与排放的定量实证研究
总体来看，我国旅游业能源需求与排放的研究存在现状不清、总量不明的问题；旅游交通能耗与排放情况完全空白，住宿业仅粗线条掌握全国四星级以上酒店的水电气等能源消耗数据。因此，要加强旅游业特别是交通和住宿重点领域能耗与排放的定量测算；根据我国旅游业实际，对不同类型旅游交通方式、住宿业态、旅游活动单位能耗/排放强度等关键参数开展针对性定量实证研究；开展各种工程技术手段方面的节能降耗效率与能力的实证研究。
4.2 加强旅游业能源需求与排放的预测分析和情景研究
旅游业能耗与排放的科学实质是人类活动对全球环境变化的影响，也是国际全球环境变化人文因素计划（IHDP）的重点研究内容之一。旅游业能耗/排放的预测与情景研究是衡量旅游活动对全球环境变化影响的重要前提，同时也是旅游业减缓和响应全球环境变化的科学依据。因此，必须强化对未来旅游业能源与排放不同情景的模拟研究与分析，为科学应对和减缓气候变化对旅游业的影响、制定适应措施提供科学依据。
部分碳酸饮料中添加的二氧化碳,来自一项目前备受关注的技术――碳捕集和封存,这项新技术事关人类面临的重大挑战――“全球气候变暖”,该技术对减少温室气体排放具有深远的意义,将为人类减缓气候变暖带来希望。
碳捕集与封存(简称CCS)是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来,用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。它包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节,可以使单位发电碳排放减少85%至90%。
捕集二氧化碳可达食用程度
“北京已有比较成熟的碳捕集技术,现在许多碳酸饮料里的二氧化碳都是从北京高碑店热电厂试验示范装置中生产的,纯度非常高,大家可以放心喝。”西安热工研究院北京分院二氧化碳控制与减排研究所黄斌博士表示。
黄斌说,从高碑店热电厂二氧化碳捕集试验装置里捕集出的二氧化碳,精制以后可以达到食用的程度,就是99.9%至99.99%的程度,截至2009年春节,二氧化碳捕集系统运行稳定,销售食品级二氧化碳已超过800万吨。
如何科学利用二氧化碳
要减少一种物质对人类的危害,最好的办法就是科学利用。
目前全球二氧化碳工业利用量大约是每年1至1.5亿吨。美国是世界上最大的二氧化碳生产国和消费国,生产能力每年约1000万吨。中国有二氧化碳生产企业100家左右,生产能力是每年200至250万吨,而一个几十万千瓦的燃煤电厂,一年能捕获二氧化碳100至200万吨,同目前中国企业生产的二氧化碳的总量是差不多的。黄斌说,“目前人类对二氧化碳的消费量是非常有限的,因此人类面临的一个问题是,由于过度地使用化石原料造成了二氧化碳过多,而人类无法消费多出的庞大的那部分,所以造成了一系列气候和生态问题。”
彻底做法是把多余二氧化碳封存
如何处置多出来的二氧化碳,一个“异想天开”的解决方案出台了:把人类排放的二氧化碳气体捕捉并集中起来,深埋于海底或地下,彻底解决因温室气体而引发的全球气候变暖威胁。
“地质封存、深海封存将成为被捕获后的二氧化碳主要去向。”黄斌博士说,二氧化碳被捕获后,必须对其进行安全、长期地封存,才能最终完成控制二氧化碳进入大气的工作。地质封存被普遍认为是未来主流的封存方式,其原理是将捕获到的二氧化碳用管道输送到地下深处长期或永久性“填埋”在地质中。
深海封存是指把二氧化碳注入深海中以进行长时间的存储,大部分二氧化碳在深海中将与大气隔离若干世纪,目前深海封存在全世界还未被真正采用,也未开展试点示范,仍处于研究阶段。
二氧化碳封存面临的科学疑问是,将巨量的二氧化碳储存到地下或深海,是否有可能逃逸出去?对此黄斌解释说,令人乐观的是二氧化碳并不需要被永久封存,封存的时间只要保证自然界中碳循环将大气中的二氧化碳降到工业化之前的水平即可,“只要二氧化碳的封存可以在几千年内防止严重泄漏,届时碳循环就可以解决这个问题,从目前来看,人类的科技发展应该可以做到。”
碳捕集和封存技术将力挽狂澜
中国科学院院士、中科院地学部原主任孙枢指出,碳捕集和封存是一种实现全球温室气体低排放的关键技术。“减排”除了节约能源、利用清洁能源和清洁燃烧技术外,重要的途径是二氧化碳的捕集和埋存。随着工业化进程和经济社会的发展,燃烧化石燃料所导致的空气污染和温室效应,已严重地威胁着人类赖以生存的地球环境,全球气候变暖是各国可持续发展面临的共同挑战,解决方法是寻求成本低且有效的方案来减少二氧化碳的排放。
孙枢院士认为,目前二氧化碳的工业分离、管道运输、地质封存和工业利用等方面已经形成成熟的市场,这使二氧化碳捕集与封存技术有可能力挽狂澜,成为减少温室气体排放的有效措施。
北半球永冻土储有1.5万亿吨碳
一个国际研究小组日前公布研究报告称,北半球永冻土层中冷冻碳的储量可能超过1.5万亿吨,是此前估计的两倍左右。
研究人员表示,这些冷冻碳主要分布在北极以及加拿大、哈萨克斯坦、蒙古国、俄罗斯、美国、格陵兰等国家和地区,储量约为目前大气中碳含量的两倍。一旦气温升高导致永冻土层开始融化,大气中两种温室气体――二氧化碳和甲烷的含量将急剧增多,从而进一步加速全球变暖。
研究人员预计,这些永冻土层中的碳在本世纪全球气候变化过程中将产生重要作用。
【关键词】碳排放；水泥；工艺；影响因素；数学建模
引言
众所周知，大气环境的污染主要是由于工业废气的排放造成的。水泥工业中碳排放又是其中的重点。本文从水泥工业的生产工艺、燃烧的原材料、碳排放的源头和影响因素等方向来研究影响碳排放的因素，并介绍相应的一些处理措施，希望能为水泥工业的科学技术水平提高和减少碳排放，治理综合环境，提供一些建设性的帮助。
1 水泥工业二氧化碳排放现状与分析
随着中国城市建设的高速发展，对于水泥工业的需求量越来越大，研究表明我国水泥生产量年平均增长0.25亿吨，年平均增长率为8%以上。而水泥工业中排放的废气大多为二氧化碳，据统计，水泥工业中二氧化碳的排放比重从1992年的5.68%上升为2010年的12.54%，因此对水泥工业碳排放量的控制迫在眉睫。
下面我们分析一下，水泥工业中二氧化碳的生成形式。可以分为两大类：一是水泥熟料燃烧，化学式为C + O2CO2 ；二是燃料燃烧的过冲中碳酸盐的分解，主要为碳酸钙，其化学式为CaCO3CaO+CO2 。
计算表明：每生产1 吨水泥成品，原材料的燃烧过程，再加上运输用电力、燃料等方面的二氧化碳排放，约1 吨左右。所以这个量是相当庞大的。
2 影响 CO2排放的因素
研究表明，二氧化碳的排放量大小依次顺序为：工艺排放，燃烧排放，电力消耗。依次介绍如下：
（1）水泥从生产窑上分为立窑（包括机立）和旋窑（回转窑），从生产进料的方式上讲分为干法、湿法。水泥由石灰石、粘土、铁矿粉磨碎后按一定比例进行混合，这时候的混合物叫生料。 然后将这些混合物投入容器内进行高温煅烧，一般温度在1500 度左右，煅烧后剩下的物质叫熟料。最后将这些熟料与石膏混合后磨细，按设计比例混合，就是成品的水泥，也就是我们常说的普通硅酸盐水泥。 如果是用其它可燃物质或者以废弃物作为替代燃料来进行辅助燃烧，可以使含钙质含量少的原材料与空气充分接触，燃烧的过程中减少了钙质的化学反应，随之也减少了二氧化碳及一氧化碳废气的排放。
（2）不同品种的水泥由于其组成原料不同、掺合料的比例不一样，排放的二氧化碳含量也会有很大的差别。通用硅酸盐水泥中中加入其他掺和料和可燃物、助燃物的比例， 可以加强原料的燃烧程度，因而有效地降低了废气排放。如果采用低能耗、含碳化合物含量少的原料，（如硫酸盐水泥）由于其主导矿物质碳含量低，所以在燃烧过程中，碳排放量会相应减少。
（3）水泥熟料热耗，企业水泥熟料的燃烧程度是影响二氧化碳排放的直接影响因素。而企业的管理水平、采用的生产工艺、技术力量、人员素质等都直接影响着水泥窑的熟料热耗。 因此采用先进的生产工艺， 降低水泥熟料热耗，将原材料充分进行煅烧是控制和减少水泥工业中二氧化碳排放的重要途径。
3 减少水泥工业碳排放的措施研究
3.1 减少碳酸质原料的用量
根据水泥的生产原理和工艺，我们知道，生产水泥的原材料主要是石灰石及碳酸钙，因此减少碳酸质原料在水泥生产中的用量，或用其它物质来替代是减少二氧化碳排放最直接有效的措施。或者直接使用非碳酸质原料，因为从生产原理上讲，燃烧碳酸盐物质所吸收的热量是整个原材料煅烧的40%左右。使用非碳酸钙物质进行燃烧，可以节约能耗同时提高原料的利用效率。并有效减少二氧化碳的产生和排放。
3.2 提高生料易烧性
水泥生产的原材料，如果在煅烧的过冲中不能充分进行燃烧，就会产生大量的二氧化碳甚至是一氧化碳废气。因此原材料的燃烧性能和易燃率是减少碳废气的直接因素。在煅烧之前，加入矿化剂或其他化学物质来加强燃烧性能，将原材料进行充分的磨细和颗粒化，在燃烧的过程中均能加速其充分燃烧，减少热能好，同时二氧化碳的产生也会随之减少。
3.3 利用可燃性废弃物
从生产工艺讲，可以用很多不含碳酸钙的物质来作为水泥生产的代用燃料。利用这些可燃性废弃物代替部分或大部分燃煤和燃油，既处置了废料，又节约了能源，同时也减少了二氧化碳等有害气体排放量。
3.4 提高燃烧器效率
燃烧器的主要功能就是将燃料和空气导入炉膛和回转窑中，在高温作用下将其进行煅烧。目前，水泥窑燃烧器效率偏低，随着新型高效低污染燃烧器的研制开发和投入使用，燃烧器效率在不断提高，煤耗也相应降低，二氧化碳等有害气体排放量也随之减少。计算表明，如果燃烧器能减少煤耗10%，二氧化碳废气体排放量至少减少2.0%。
提高燃烧器效率. 燃烧器的作用主要是将燃料和空气进行充分接触， 来提高燃烧的充分程度，达到提高燃烧器效率的目的，。随着燃料的充分燃烧，产生的废气就会相应减少。
3.5 提高熟料质量以便增加各种工业废渣的掺入量
水泥的质保期通常只有三个月，如果遇到雨水，保质期就会更短。这主要原因就是水泥生产的原材料质量达不到设计要求。熟料的质量越好，在燃烧器中的燃烧程度越充分，可以参入的各种工业废弃物品就更多，一方面可以节约材料，还可以加强炉体内的燃烧。这样生产出来的水泥质量可以得到更大的提升，排出的废气也可以得到大幅度的降低。
3.6 调整水泥制造业的产业结构
传统的生产工艺中由于设备限制的因素，很多材料无法进行充分的燃烧。为了解决这一问题，新型干法技术在市场中得到大力的推广。新型干法主要是增设了窑尾预热器和分解炉， 并将回转窑燃料由分解炉加入， 使燃料燃烧的放热过程与熟料煅烧中耗热最大的碳酸盐分解的吸热过程迅速地进行， 具有生产过程效率高、能耗小、质量高、产生废气量小的多种优点。
4 结语
现代建筑工程越来越多但是钢筋混凝土结构，而作为混凝土和抹灰用的主材-水泥，其市场必然越来越广阔，需求量会越来越大。随之而来的就是在水泥生产过程中的废气排放量也会加多，对环境产生较大的影响。因此我们必须要优化水泥的生产工艺、调整生产结构、加强人员素质，严格控制并采用各种技术来减少二氧化碳等废气的排放，才能使人类发展与环境友好相协调。
参考文献：
为此，2016年内以东京都为中心开始引进燃料电池巴士，争取到2020年东京奥运会和残奥会举办时引进100辆以上。
到2020年使混合动力车（HEV）的年销量达到150万辆，累计达到1500万辆。届时，丰田新车平均二氧化碳排放量目标是较2010年削减22%以上。
2020年以后，丰田希望使燃料电池车（FCV）在全球的销量每年超过3万辆，在日本的销量每月至少达到1000辆。
同时，丰田将降低包括材料、零部件、车辆生产在内的整个汽车生命周期的二氧化碳排放。
未来，它在开发设计新车型时，通过加大产生低二氧化碳材料的开发和利用力度、减少材料使用量、减少零部件数量等，削减生产材料过程中产生的二氧化碳。同时通过使用再生生物材料、易拆解设计等提高资源效率的开发。
工厂二氧化碳零排放挑战是在生产汽车的各项工艺中削减二氧化碳排放量，具体措施包括开发及引进二氧化碳排放量少的生产技术（低二氧化碳生产技术）、推进日常的改善活动、充分利用可再生能源和氢能源等。
具体的数值是针对今后建设的新工厂和新生产线设定的，目标是到2020年，将生产工艺中每辆汽车的二氧化碳排放量较2001年约减少一半，到2030年减少约三分之二，到2050年，通过充分利用可再生能源和氢能源，实现二氧化碳零排放。
“公司将在明年1月份针对集团供应商一系列的指导方针，努力使降低二氧化碳排放并努力构建人与自然共存的绿色未来。”公司环境事务部负责人Tatsuro Takami说，“整个集团都在为实现这一目标而努力着。”
赢得消费者也是挑战的一部分。混动和燃料电池车辆仅仅是目前全球销售的一小部分。但是丰田目前计划在2020年卖出3万辆燃料电池车型并累计卖出700万辆混动车型。
“丰田必须在电气化传动系统上减少开支以支持混动和燃料电池车型上的花费。第四代普锐斯12月时将会在日本降价，这也是我们提高销量的计划。”丰田高管Kiyotaka les说。
全球气候持续变暖已经成为当前人类面临的主要挑战,人类活动排放的二氧化碳与气候变暖关系密切°°。作为世界上最大的发展中国家和第二大能源生产和消费国，以及仅次于美国的二氧化碳排放国家0,中国面临着越来越大的压力和挑战。2009年5月20日召开的哥本哈根气候变化会议围绕着发展中国家是否应该承担减排义务展开了激烈的交锋,抑制气候变化制定合理有效的环境政策成为了国际上的研究热点。中国也一直采取政策、措施来积极应对气候变化，中央在‘‘十一五”规划纲要明确提出，到2010年单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末要降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%,并将其列为重要的约束性指标。同时,我国政府于2009年11月26日正式宣布控制温室气体排放的行动目标,决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。因此，研究二氧化碳碳减排问题不仅有利于落实科学发展观，而且对于国家的可持续发展,减缓全球气候变化具有积极的意义。
事实上，二氧化碳减排的最有效措施是以重点领域作为突破口和重要抓手。化学工业作为工业部门中高能耗、高污染的行业之一，自然成为了我国减排工作实施的重点领域。据统计，化工行业年排放工业废水30多亿吨,工业废气1.4万亿立方米,产生工业固体废弃物8400多万吨,分别占全国“三废”排放总量的16%、％和5%,位居工业行业的第1、和5位。另一方面,尽管通过新的节能技术和减排技术已使我国化学工业主要耗能产品的单位能耗有不同程度的降低，但单位产品的能耗和排放与国际先进水平相比仍有一定差距。就能源利用效率而言，我国化学工业的能源效率比发达国家低10%-15%左右，一些产品单位能耗比发达国家高10%-20%左右。因此，化学行业二氧化碳减排工作的有效开展对于我国整体节能减排工作的突破和循环经济的发展具有重要现实意义和示范作用。
然而，对化学行业二氧化碳减排政策制定和实施离不开对该行业的碳减排影响因素分析。究竟哪些因素推动了能耗量的增长和碳排量的变动？哪些部门是主要的耗能部门或者是最大的碳排放源？等等，只有充分掌握上述影响碳排放的因素,才能有针对性地制定和实施有效的行业节能减排政策。因此，研究化学行业的二氧化碳排放的影响因素具有重要的理论和现实意义，并能为制定可行的行业节能减排等环境政策提供参考。
二、国内外研究现状
目前与本文研究相关的文献主要集中碳排放强度以及碳排放因素两个方面。
(1)碳排放强度
Greening等(1998)对10个OECD国家（丹麦、芬兰、法国、联邦德国、意大利、日本、挪威、瑞典、英国和美国）的生产部门(1971-1991年)进行了分析,认为生产部门能源强度下降是其碳排放强度下降的主要原因，同时能源价格等一些其他因素对碳排放强度有很大影响0。Zhang(2003)利用没有残差的Laspeyres方法分析了中国工业部门1990-1997年能源消费的变化，研究结果表明1990-1997年工业部门所节约能源的87.8%是由于实际能源强度下降引起的，能源下降主要体现在黑色金属、化学、非金属矿物、机械制造四个部门?。Wu等(2005)根据中国各省的数据,利用一种新的三层分析法研究了1996-1999年中国二氧化碳排放“突然下降”的原因，研究结果表明：工业部门能源强度下降的速度以及劳动生产率的缓慢下降是化石燃料利用二氧化碳排放下降的决定因素5。Fan等(2007)分析了1980-2003年一次能源利用和物质生产部门终端能源利用的碳排放强度变化情况，研究发现能源强度下降是中国碳排放强度下降的主要原因0。魏一鸣等（2008)在《中国能源报告（2008)：碳排放研究》中对中国能源消费与碳排放进行了研究指出中国碳排放强度高于世界平均水平,但是下降较快，中国碳排放强度仍存在一定的下降空间，减缓二氧化碳排放增长的重点是降低能源强度、降低能源消费结构中的高碳能源比例、增加低碳能源消费、以及控制人口数量来实现0。
(2)碳排放因素
许多学者利用因素分解方法和投入产出理论,研究了二氧化碳气体排放变化的影响因素以及与环境相关的问题。Gould和Kulshreshtha(1986)首次将最终需求、结构依存以及节约能源与萨斯喀彻温省的能源消费结合起来?。Rose和Chen(1991)运用投入产出结构分解方法来解释1972-1982年美国经济的中间部门的基于燃料和其他投入之间的中间燃料替代0。Chang和Lin(1998)利用投入产出结构分解法分析了1981-1991年台湾二氧化碳排放趋势和工业部门排放二氧化碳的变化M。Fan(2006)等分析了1975-2000年人口、经济、技术对中国、世界、高收入国家、较高的中等收入国家、较低的中等收入国家、低收入国家的二氧化碳排放的影响，研究发现人口、经济、技术对不同收入水平国家二氧化碳排放量的影响是不同的。MichaelDalton等(2008)的研究中指出从长远的角度来看，人口老龄化会减少二氧化碳的排放,人口的年龄结构对二氧化碳的排放和能源利用等产生影响，如果在人口相对较少的情况下，排放量几乎会降低40%12。MinZhao、LirongTan等（2010)基于LMDI方法利用1996年-2007年的历史数据研究了上海工业部门的碳排放影响因素，结果表明经济产出效应是推动碳排放增长的主要因素，而能源强度的降低和能源结构、产业结构的调整成为抑制碳排放增长的因素13。ClaudiaSheinbaum等(2010)米用LMDI方法定量研究了1970-2006年间墨西哥钢铁工业部门的能耗和碳排放情况，他们指出经济活动效应使能耗在所研究时间范围内增长了227%,而结构效应和能源效率效应则分别使能耗减少5%,90%14。SebastianLozano、EsterGutier?rez(2008)运用数据包络分析（DEA)研究了人口、能耗、碳排放和GDP之间的关系M。牛叔文、丁永霞等(2010)以亚太八国为对象，采用面板数据模型,分析了1971-2005年间能耗、GOT和二氧化碳之间的关系，他们的研究显示发达国家的碳排放基数和能源利用率高，单位能耗和单位GDP排放的二氧化碳低,而发展中国家则相反，我国的能耗和碳排放指标所优于其他三个发展中国家,但次于发达国家116。ChengF.Lee、SueJ.Lin(2001)利用投入产出结构分解的方法研究了影响台湾石化行业1984年到1994年二氧化碳排放的关键因素,通过指数分解分析、投入产出理论以及结构分解方法，识别出二氧化碳排放系数,能源强度、能源替代、增值率、中间需求、国内最终需求、最终出口需求等8个因素台湾石化行业的二氧化碳排放变化的影响，并提出了相应的政策建议。
综上可以看出，尽管目前关于碳减排研究较多,但多集中在国家或者区域层面上，且大多关于西方国家和地区，而对在经济领域具有重要地位的特定工业部门研究却不多见，特别是采用定量实证分析化学工业碳排放的研究很少。
三、方法及数据来源
(一）二氧化碳排放量的估算
根据IPCC给出的温室气体排放指导方针目录（1996年修订版），中国化学工业的二氧化碳排放量可以采用以下公式进行估算,如式（1)所示。
(二）化学工业二氧化碳排放量变化的因素分解模型
借鉴Kaya恒等式M,为了分析化学工业的二氧化碳排放量变化的影响因素，可以将化学工业二氧化碳排放总量分解为以下的影响因素：化学工业能源消费总量、化学工业具体部门能源消费比例、化学工业化石能源比例、化学工业化石能源结构以及能源碳排放系数。具体公式如（2)所示，公式(2)中的参数说明如表2。
为了下文叙述方便,将(2)、(3)式分别称为二氧化碳排放模型、能源消费模型。Ang(2004)B9]比较了各种不同的指数分解方法，认为对数平均指数分解法（LMDI)在其理论基础、适用性以及结果解释等方面具有优势，因此本文选择LMDI(Log-MeanDivisiaIndex)方法。根据LMDI分解方法，可以推出如下等式。
(1)二氧化碳排放模型
E表示现期相对基期化学工业能源消费量的变动;AEq、、Eu尾,AEei分别表示化学工业能源消费量的经济增长效应、化学工业产出比例效应、化学工业的部门结构效应、能耗强度效应。同样地,根据LMDI分解方法得到如下分解结果：
对基期二氧化碳排放量的变动;ACEi,ACfe,ACes,ACec、ACQ、ACu、ACss、/AC?分别表示部门能源消费效应、化学工业化石能源比例效应、化石能源结构效应、能源碳排放强度效应、经济增长效应、化学工业产出比例效应、化学工业的部门结构效应、能耗强度效应。
(三）数据来源
本文分析了1996-2007年我国主要化学工业二氧化碳排放量的变动情况。1996-2007年的各部门的工业总产值数据来源于中国工业经济统计年鉴1997、1998、2000、2001、2002、2003、2004、
2006、2007,由于未得到1998年和2004年的工业总产值，因此本文通过前后两年平均得到1998年和2004年的工业总产值。1996-2007年的二氧化碳排放量根据国家发改委能源研究所的数据计算得到。各部门的能源消费量以及煤炭、石油、天然气等的能源消耗来源于中国统计年鉴1996-
2007。在本文中假定三种能源的二氧化碳排放强度保持不变，因此,ACm=0。
四、结果分析及讨论
能源消费、能源强度以及能源结构都与化学工业二氧化碳排放相关，另外,一些经济因素如工年二氣化碳排放模型分解结果累积图业总产值等也会影响化学工业二氧化碳的排放。LMDI方法可以有效地识别这些关键因素的影响程度。本文将化学工业分为化学原料及化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业以及塑料制品业等5个部门。
(一）二氧化碳排放模型结果根据(4)式，以1996年为基年,逐年变动累积得到的结果如图1所示。
结果显示,在1996年至2007年之间，中国化学工业二氧化碳排放量的变动基本上可以由能源消费量的变动来解释,化学工业化石能源结构效应、化学工业化石能源比例效应的影响其次,化学工业具体部门的能源消费效应的影响最小。从整体趋势来看，化学工业能源消费的增长增加了二氧化碳排放量，而化石能源结构效应以及化石能源比例效应的负向变化抑制了二氧化碳的排放。另外,1996年至1999年间，化学工业二氧化碳排放量是逐年减少的，主要是由这几年化学工业能源消费以及化学工业具体部门能源消费的降低所致。随着部门及总体能源消费的增加，二氧化碳排放开始出现明显增长,到2004年，出现大幅度增长,此时则主要缘于化学工业化石能源比例效应及能源消费效应,即能源消耗,尤其是大量的化石能源的消耗直接导致了二氧化碳排放量的增加。
以1996年为基期,2007年为现期，根据4式的分解结果如图2。2007年相对于1996年化学工图2中国化学工业1996年和
业二氧化碳排放量的变动中，能源消费效应的贡献度为172.86%,化石能源比例效应和化石能源结构效应的贡献度分别为-5.08%、-67.43%,而化学工业具体5个部门（包括化学原料和化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制造业以及塑料制造业）的能源消费效应的贡献率仅为-0.34%。自上世纪90年代中期以后，煤炭在化石能源中的比例有所下降，石油和天然气的比重有所上升。三种化石能源中，煤炭的二氧化碳排放强度最高，石油次之，天然气最低。因此,化学工业化石能源的结构变动有利于减少二氧化碳的排放。在全球气候变暖、温室气体排放不断增加的压力下,除了调整化石能源结构以外，还应大力推进新能源（包括风电、核电和水电）的使用比例。
(二）能源消费模型结果
根据(6)式,以1996年为基年,逐年变动累积得到的结果如图（3)和（4)所示。
从图3可以看出，经济发展和能耗强度变动是影响化学工业能源消费量的最主要的两个因素,其中，经济增长增加了二氧化碳的排放,而能耗强度变动减少了二氧化碳排放。而化学工业经济效应以及化学工业具体部门结构效应的影响较小。
2007年二氣化碳排放模型分解结果
图4从更细致的层面反映了化学工业中具体5个部门能耗强度的变化情况。其中，化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业的能耗强度下降很快,尤其在2001年以后。医药制造业、橡胶制品业以及塑料制品业的能耗强度减少较缓慢。说明化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业两个部门是化学工业所有部门中能耗较高、同时经济发展也较高的部门。为了降低化学工业二氧化碳排放量,提高能源效率，应该加强化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业的经济投入，同时通过改善相应设备，增加清洁能源比重,降低化石能源消费。
根据(6)式，以1996年为基期，2007年为现期，分解结果如图5所示。
(三）叠加结果
在(4)、(6)两式分解结果的基础上,根据（8)式,叠加后的结果如图6所示。
以1996年为基期，2007年为现期,叠加后的结果如图7所示。
图7全面地反映了各影响因素对1996-2007年中国化学工业二氧化碳排放量变动的贡献程度。根据图7及以上的分析，可以得到：
(1)经济活动和能耗强度下降是影响中国化学工业1996-2007年二氧化碳排放的两个最重要的因素。能耗强度的下降明显减少了二氧化碳的排放,但仍无法抵消经济增长导致的二氧化碳排
放量的增加。
(2)中国整体经济增长导致的二氧化碳排放源于经济增长对能源的需求和消耗，这也造成了化学工业二氧化碳减排与其经济发展之间的矛
盾。为了在减少二氧化碳排放的同时不会抑制经济的发展,需要考虑更多的因素，如化石能源的减少,能源结构的优化,部门结构的调整等等。
(3)由图7可以看出，化学工业的经济发展反而会降低其二氧化碳的排放，因此，应继续关注我国化学工业的生产和发展,加大投入。
(4)能耗强度的下降无疑是化学工业二氧化碳减排最有力的贡献因素，因此，为了提高化学工业的能源利用效率，降低二氧化碳排放,需要不断降低能耗强度,可以通过增加研发投入、改进技术以及改善相应设备、增加新能源比重入手。
(5)化学工业具体部门结构的变动会增加能
年和2007年叠加分解结果
源的消费量，因此需要调整各部门的结构，关注高耗能部门(化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业）的能源消费,增加较低耗能部门的投入,以期降低能源消耗。
(6)化学工业能源结构的优化减少了二氧化碳的排放,虽然相对而言，能源结构的贡献率不是很大,但是能源结构的优化作为战略性的减排政策是非常重要的，尤其是大力发展核能、风能以及太阳能等非化石能源。
（许昌学院经济与管理学院 河南 许昌 461000）
摘 要：全球变暖与环境污染日益引起来世界各国的高度关注，并引起理论界的探索研究。采用IPCC计算方法，对中国碳排放量进行估算，并定量研究了碳排放量与GDP，碳排放强度与能源消费结构、环境治理水平的关系。研究表明，碳排放量与GDP显著正相关，碳排放强度与环境治理水平显著负相关，最后，从调整能源消费结构等角度提出促进中国低碳发展的政策措施。
关键词 ：碳排放数据；碳排放强度；环境治理
中图分类号：X784 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．06．021
基金项目：教育部人文社会科学研究规划项目“基于CGE模型的我国低碳发展政策构建研究”（项目编号：12YJA790214）；河南省高等学校哲学社科研究“三重”重大专项“新常态下河南省产业经济发展的机遇、挑战和对策”（项目编号：2014-SZZD-07）
收稿日期：2014-12-26
0 引言
根据联合国（NGO）世界和平基金会世界低碳环保联盟总会公布的数据显示，中国碳排放量已超过美国，成为世界第一大碳排放国家，但人均碳排放却远远低于美国。中国是发展中国家，现在正处于工业化、城镇化的重要阶段内，对于能源消费数量庞大，而且能源消费结构不合理。然而，随着全球气候变暖问题日益引起世界关注以及国内越来越严重的环境污染现象引起人民关注，减少二氧化碳等废弃物排放，加快发展低碳经济已经受到中国政府的重视。2009年中国在哥本哈根举行的全球气候大会中作出庄严承诺“到2020年，中国每单位GDP中碳排放比2005年下降40％~45％”。减少二氧化碳排放，首先要明确影响二氧化碳产生的因素，较为经济、准确地获得二氧化碳排放数据。本文将估算中国碳排放数据，为低成本、高质量获取二氧化碳排放数据以及减少二氧化碳排放提供参考依据。
国内外有关估算碳排放数据的方法的研究主要有，Druckman等采用类多维区域投入产出模型，结果显示英国碳排放量与收入水平、居所、职位和家庭组成有关；Ramakrishnan应用DEA方法研究了了GDP、能源消费、碳排放三者之间的联系；Ugur Soytas运用VAR 模型研究了美国能源消耗、GDP与碳排放量之间的因果关系。魏楚通过研究发现GDP增长与能源利用效率对碳排放影响较大；许士春采用LMDI加和分解法得出我国碳排放的最大驱动因素经济产出效应而最大的抑制因素为产业结构效应的结论；赵敏利用IPCC二氧化碳排放量计算方法估算出上海居民城市交通碳排放数据，并分析了碳排放强度；叶震参考了RAS双向平衡方法，利用投入产出表，估算出我国1995－2009年数据。现有文献研究结果表明，碳排放量与能源消耗、能源利用技术以及能源消费结构有重要的关系，然而现有研究方法有些过于复杂，所需要的参数较多，结果未必更真实接近真实碳排放量。
1 碳排放数据的估算方法
二氧化碳排放量的估算方法多种多样，常见的有如投入产出法、碳足迹计算器法、IPPC计算法等。IPCC 计算碳排放的方法是联合国气候变化委员会提出的，为世界通用的计算方法，IPCC的评估报告阐明大气中二氧化碳的来源主要为人工排放，而人工排放的途径主要来源能源消费。尽管各国减排技术或资源禀赋存在诸多差异，但是这种方法依然可以通过变换相应参数进行调整，这种方法为研究者提供了所需要的各种能源的参数以及排放因子的缺省值，计算十分简单。
采用IPCC碳排放计算指南中的计算方法，假设各类能源的碳排放系数为固定数值，将其结合能源消费数据：
式（1）中，A为通过能源消费向空气中排放的碳排放总量；Bi为能源i消费量； i为能源种类；i＝1，2，3，估算的是由煤、石油、天然气三种能源产生的二氧化碳量；Ci为能源i的碳排放系数。
上述IPCC碳排放计算方法在连续进行时间序列数据估算时存在一个缺陷，即如果选定基年的碳排放系数，那么基年以后年份同样选择相同的碳排放系数，则明显没考虑废弃物循环利用和综合治理的因素，因为随着人类环境保护意识水平的提高，循环利用或综合利用产生的二氧化碳等废弃物的力度也在加大。但是很难获得二氧化碳回收等方面的数据，因此，选择“环境污染治理投资总额占国内生产总值比重”这一指标修正碳排放系数。
取某一种能源基年的碳排放系数为Ci1，基年环境污染治理投资总额占国内生产总值比重的值为，则基年以后任一年份碳排放系数为：
本文选择2000年为基年，利用以上公式估算中国2000－2012年碳排放总量（文中数据来源历年《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》），GDP以2012年价格计算，估算结果如表1和图1。
从表1和图1中可以看出，中国碳排放量总体呈现增长趋势，在总体增长的趋势中，出现几次阶段性下降现象，主要原因不是能源消费总量下降，而是环境污染治理投资总额占国内生产总值比重上升。中国碳排放量主要由煤炭产生，而石油和天然气所产生的二氧化碳较少，这主要是因为中国能源消费结构中煤炭所占比重较大，而其他所占比重较小，产生单位热量煤炭排放的二氧化碳多。碳排放强度的变化趋势见图2。
碳排放强度是单位GDP的碳排放量，其大小直接反映了经济发展对环境影响的大小。从图2可以看出，碳排放强度呈现出下降的趋势，这表明中国在节能减排上取得的成效，然而应该认识到中国碳排放强度依然较高，而且最近几年下降速度变慢。
2 碳排放量与GDP关系
中国经济正在处于高速发展之中，能源消费结构和环境治理水平也在不断变化，经济的快速发展依赖于能源消费的快速增长，能源消费的快速增长促进了碳排放量的增长，而能源消费结构优化和环境治理水平提高又减少了碳排放量。因此，有必要研究碳排放量与GDP关系以及碳排放强度与能源消费结构、环境治理水平的关系。
为解释变量，以2012年不变价格计算，碳排放量被为被解释变量，模型中参数采用普通最小二乘法（OLS）估计，则中国二氧化碳碳排放量与的线性回归模型如下：
用2000－2012年时间序列数据估计模型中的参数，则2000－2012年中国二氧化碳碳排放量与的关系为：
从上述建立的一次线性回归模型各参数可以看出，GDP对碳排放量显著，回归系数显示为正值，表明中国GDP显著正向影响碳排放量，随着GDP增长，二氧化碳排放量也将与之同步增长的趋势，并且GDP每增加1亿元，二氧化碳排放量增加0．24万t。由于GDP增长和二氧化碳排放量呈长期的单调递增关系，随着中国经济的不断发展，中国将面临着更多更大的减排压力。
用CI表示碳排放强度，f1、f2分别代表煤炭、石油占能源消费总量的比重，用表示环境污染治理投资总额占国内生产总值比重，2000-2012年，中国碳排放强度能源利用结构以及环境治理水平的回归如下：
括号中数据为相应参数的t检验值，1％显著。
碳排放强度和煤炭、石油占能源消费总量的比重变化的正向关系说明，煤炭、石油占能源消费总量的比重的提高都会使碳排放强度增加，但是从回归结果来看，煤炭占能源消费总量的比重提高1％要比石油占能源消费总量的比重提高1％促进碳排放强度增加得快一些，因此，从这个角度可以说，提高石油占能源消费总量的比重有利于降低碳排放强度。环境污染治理投资总额占国内生产总值比重的符号为负，表明环境治理水平能显著降低碳排放强度，系数的绝对值较大，表明在中国提高环境污染治理将会显著降低碳排放强度。
3 促进中国低碳发展的政策措施
3．1 转变经济发展方式，形成全社会参与低碳发展的局面
要把加快低碳发展作为贯彻落实科学发展观的重要内容，在全社会广泛开展宣传，使全社会认识到中国由于经济发展引起的过多碳排放量面临的国际减排压力，以及由于大量碳排放量引起的气候变化和环境污染问题，要明确中国作为发展中大国在碳排放方面享有的权利和应承担的义务。要牢固确立低碳发展意识，让转变经济发展方式以及保护环境等成为各级政府和企业的重要发展理念。要区别经济增长与经济发展，经济增长是经济发展的部分内容，经济发展不仅有经济总量的增加，更需要有经济效益、环境治理以及人民水平的提高。中国要避免走西方先污染后治理的模式就必须加快转变经济发展方式，加快低碳发展。
3．2 优化产业结构
当前中国产业结构不合理，主要表现在第二产业比重较大，第三产业比重较小，由于不同产业生产相同价值的产品其消耗的能源是不同的，一般来说，生产等值产品第二产业消耗的能源最多，排放的二氧化碳也最多，第三产业消耗的能源最少，排放的二氧化碳也最少。中国要想完成在哥本哈根举行的全球气候大会中作出的承诺，就必须加大产业结构调整力度，加快第三产业发展，力争在快速发展经济的同时，使碳排放总量最少。
3．3 调整能源消费结构
碳排放强度与能源利用结构显著相关，一般来说，产生等热煤碳排放的二氧化碳最多，石油次之，天然气最少，而清洁能源排放更少。长期以来，中国能源消费结构形成以煤炭为主，清洁能源较少的局面，在一定程度造成了碳排放量的快速增加。因此，要加大对风能、核能、水电等清洁能源的开发与利用，不断调整能源消费结构。另外，开发新的清洁能源在改善国内能源消费结构，降低碳排放量的同时，又可以显著促进经济增长。
3.4 加大环境治理力度
中国碳排放量的增加，影响因素很多，由前面研究可以看出环境治理能显著降低碳排放强度。从统计数据可以看出，中国环境污染治理投资总额占国内生产总值比重一直较低，而且其值一直难以稳定，处于不断变化中。当前，中国面临诸多问题，其中大部分问题都与环境污染治理投资力度不够相关，因此，有必要加大环境治理力度。加大环境治理力度可以逐步引入碳税制度。碳税可以迫使企业因为沉重的税收而放弃碳排放量较多的一些产品生产，从而降低二氧化碳排放量，它是最具有市场效率的减少碳排放的经济政策手段之一。
3.5 增加碳汇
减少二氧化碳除了减少二氧化碳的排放外，还应该尽量吸收已经排放的二氧化碳。碳汇的目的就是从大气中除去二氧化碳的一些方法过程、活动以及机制，主要依靠森林吸收并储存二氧化碳。陆地生态系统中森林是最大的碳库，通过树木和花草等植物的光合作用，吸收大气中的二氧化碳，制造出氧气并向外排出，这样会降低大气中的二氧化碳含量、减缓气候变暖的效果。当前，中国森林面积和森林覆盖率较低，需要继续增加森林面积。中国是能源消费大国，排放的空气中的二氧化碳十分庞大，要想保证空气质量，减缓二氧化碳对气候的影响，需要扩大森林面积来吸收空气中的二氧化碳。另外，国土的绿化会使国家的形象得到大幅提升，吸引更多的游客来旅游观光，不仅有利于降低二氧化碳，同时也可以加快发展第三产业，促进中国产业结构调整和经济发展。
参考文献
1 Angela Druckman. The Carbon Footprint of UK Households 1990-2004[J]. Ecological Economics, 2009(68)
2 Ramakrishnan. Factor Efficiency Perspectiveto the Relationships among World GDP, Energy Consumption and Carbon Dioxide Emissions[J]. Technological Forecasting & Social Change, 2006(73)
3 Ugur Soytas. Energy Consumption, income, and Carbon Emissions in the United State[J]. Ecological Economics, 2007(62)
4 蒋金荷.中国碳排放量测算及影响因素分析[J].资源科学，2011（4）
5 许士春，习蓉，何正霞．中国能源消耗碳排放的影响因素分析及政策启示［J］．资源科学，2012（1）
6 赵敏．上海市居民出行方式与城市交通CO2排放及减排对策［J］．环境科学研究，2009（6）
②所谓低碳，英文为“lowcar－bon”，即指较低（更低）的温室气体（二氧化碳为主）排放。低碳生活作为一种生活方式，其实就是指减少二氧化碳的排放，低能量、低消耗、低开支的生活方式。我们日常生活中的每个细节其实都直接与碳排量有关系：到了夏天，碳排量会激增，你少开一天空调可以节省8公斤碳，你如果自驾车消耗了100升汽油，那么你就排放了270公斤二氧化碳，需要种三棵树才能弥补，办公室冷气8小时人均消耗10公斤；用电脑10小时消耗0.18公斤；洗热水澡15分钟消耗0.42公斤；吹头发5分钟消耗0.036公斤；煮咖啡两杯消耗0.03公斤……
③实现低碳生活其实并不难，以联合国近日发表的一份数据报告为例：用传统的发条式闹钟替代电子钟，这可以每天减少大约48克的二氧化碳排放量。把在电动跑步机上45分钟的锻炼改为到附近公园慢跑，可以减少将近1公斤的二氧化碳排放量。不用洗衣机甩干衣服，而是让其自然晾干，这可以减少2.3公斤的二氧化碳排放量……
④过去这些年，我们欠下地球不少“碳债”，是开始偿还的时候了。只要我们戒除各种高能耗的不良生活习惯，节能减排便水到渠成。
⑤在以低能耗、低开支为核心的低碳生活方式中，我们不仅要低碳，更要加入“碳补偿”的队伍。所谓“碳补偿”，是指个人或组织向二氧化碳减排事业提供相应资金，以充抵自己的二氧化碳排放量。随着家庭、企业和运输系统二氧化碳排放量不断增长，“碳补偿”作为一种自主减排新方法正日益受到瞩目。森林是吸收二氧化碳的好机器。科学研究表明：森林每生长1立方米蓄积量，平均能吸收1.83吨二氧化碳，释放1.62吨氧气。
⑥与直接减排措施相比，植树造林等碳汇措施不仅可以达到间接减排的效果，而且操作成本低、效益好、易施行，是目前应对气候变化最经济、最现实的手段，也是国际社会公认的有效途径。作为“碳补偿”，目前，有越来越多的企业和个人参与到“林业碳汇”这项活动中来。通过植树造林和加大森林的保护，使碳补偿迅速发展，成为企业承担社会责任的重要内容。据了解，目前我国已经为企业志愿参加造林和森林保护与经营活动增加森林碳汇搭建了一个平台――中国绿色碳基金，并在七个省实施碳汇造林项目试点工作。
⑦环境是成本，也是生产力。发展低碳经济，提倡低碳生活方式，对企业对个人都有着重要的现实意义。让我们携手，为我们共同的家园更加美丽做出共同的努力！
阅读训练
1．根据文意，用简洁的语言概括实现“低碳”的途径。
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2．文中列举了大量数据，请结合第②段内容说明其作用。
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3．第⑤段画线句在结构和内容上的作用分别是什么？
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4．请根据文章内容，谈谈你对“林业碳汇”的理解。
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5．阅读下面的链接材料，结合本文内容，说说开展“地球一小时”活动与“低碳生活”有什么联系？
2、生活中，一方面要鼓励采取低碳的生活方式，减少碳排放；另一方面是通过一定碳抵消措施，来达到平衡。种树就是“碳中和”的一种方式，需种植的树木数（棵）等于二氧化碳排放量（千克）除以18.3。
3、衣，随季节更替，穿着适宜的应季服装可以减少空调的使用。选择环保面料并减少洗涤、选择手洗、减少服装的购买。
4、食，购买本地、季节性食品，减少食物加工过程，可以减少二氧化碳的排放。使用少油少盐少加工的烹饪方法，健康的不仅是自己，还有地球。
5、住，居住面积不必求大，理智选择适合户型。因为住房面积减少可以降低水电的用量，这在无形之中减少了二氧化碳的排放量。
6、行，选择合适的汽车车型，多乘坐公共交通工具。汽车是二氧化碳的排放大户，应尽量选择低油耗、更环保的汽车。
7、用，洗菜水洗澡水循环利用、每间房只装节能灯、不吃口香糖、使用时尚的环保袋、双面打印、不使用一次性餐具，尽量购买包装简单的产品，既减少生产中消耗的能量，也减少了垃圾。
8、使用洗衣机时，同样长的洗涤周期，“柔化”模式比“标准”模式叶轮换向次数多，电机启动电流是额定电流的5至7倍，“标准洗”更省电；
9、如果每个汽车司机都注意给轮胎及时适当充气，车辆能效就能提高6%，每辆车每年就可以减少90千克二氧化碳排放量；
10、用微波炉加工食品时，最好在食品上加层无毒塑料膜或盖上盖子，这样被加工食品水分不易蒸发，食品味道好又省电。
关键词：碳排放 社会成本 综合评估模型 政策
一、前言
二氧化碳等温室气体的排放与人类生活生产息息相关，其对人类社会影响的货币估算方式成了当前气候变化经济学的重要研究方向。经济学家通常认为温室气体的排放具有外部性的特点，应该通过制定相关制度将外部性内化。美国的碳排放社会成本指数即是这一理论的实践。2013年6月，美国白宫部门联席工作组（interagency working group）了《技术上调碳排放社会成本用以政策影响分析》的报告。报告上调了官方使用的二氧化碳排放的社会成本（social cost of carbon， 以下简称SCC）指数，该指数几乎是2010年评估值的2倍，具体见图1、2。指数的上调意味着每增加排放一吨二氧化碳将给社会带来更大的损失，因此美国政府可以采取更严厉的限制碳排放措施。美国政府提出的SCC指数为这方面研究提供了新的思考。为此，笔者从SCC概念着手，介绍美国政府SCC的计算方法和应用方式，希望能给我国气候政策予以启迪。
2010年评估报告：2010-2050碳排放社会成本（以2007年美元为单位）
贴 现 率
年份 5% 3% 2.50% 3%（95%）
2010 4.7 21.4 35.1 64.9
2015 5.7 23.8 38.4 72.8
2020 6.8 26.3 41.7 80.7
2025 8.2 29.6 45.9 90.4
2030 9.7 32.8 50 100
2035 11.2 36 54.2 109.7
2040 12.7 39.2 58.4 119.3
2045 14.2 42.1 61.7 127.8
2050 15.7 44.9 65 136.2
图1：2010年的SCC评估值
2013年评估报告：2015-2050碳排放社会成本（以2011年美元为单位）
贴 现 率
年份 5% 3% 2.50% 3%（95%）
2015 12 40 62 117
2020 13 46 69 137
2025 15 51 75 154
2030 17 56 81 170
2035 20 61 87 187
2040 23 66 93 205
2045 25 71 99 220
2050 28 76 105 236
图2：2013年的SCC评估值
二、SCC的概念
SCC是指增加排放一吨二氧化碳或者其他温室气体所带来的损害，或者说是经济上的成本。它将气候变化中二氧化碳排放量造成的损害以货币价值来表示，而且考虑到大气中二氧化碳等温室气体的影响会随时间而累计，它还将未来的损失折算为现值。因此，碳排放的社会成本度量了碳排放的成本，它是现在额外经济损失与额外排放造成的未来经济损失现值之和。
地球大气中重要的温室气体包括8种，即水蒸气、臭氧、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟氮化物、全氟化碳和六氟化硫。前面两种气体在时空分布较大，故不纳入减排范畴；后面六种温室气体中，以二氧化碳为最主要的温室气体，在排放测算时，一般是通过全球变暖潜能（Global Warming Potential， GWP）将其他温室气体换算成二氧化碳当量（CO2 Equivalent）。因此通过相应的换算，SCC可以用来作为衡量所有温室气体社会成本的一个基本计量单位。具体的换算方法见图3，举例而言，以二氧化碳排放计算的排放重量是以碳计算的排放重量的3.67倍，其他温室气体依此类推。
图 3： 温室气体转换为二氧化碳的1995 IPCC GWP 值
SCC与碳的市场价格不同。碳的市场价格反映的是碳排放权交易的价格。碳排放权是气候政策，比如欧盟的碳排放权交易制度（Emission Trading System ，以下简称ETS）所赋予的权利。碳的市场价格就是碳排放权根据市场供需要求所形成的价格。SCC也与碳减排的边际成本（the marginal abatement cost ，简称MAC）不同。碳减排的边际成本反映的是减少排放二氧化碳而导致的边际成本，而不是由于排放所造成的损害价值。在特定的假设下，这3个价格可能相等，比如，如果碳市场涵括了所有的排放、市场是完全竞争的，那么市场价格=MAC。而且，在成本效益政策之下，所有的排放那个主体的MAC都会相等。而最优的气候政策往往要求MAC=SCC。SCC和MAC的关系具体可见图4。
图4：SCC和MAC关系图。
（atmospheric concentrations pathway指的是大气中二氧化碳浓度的路径）
