基于碳收支核算清單的黑龍江省碳足跡及碳排放壓力分析

李志學(xué)，趙婧宇，劉學(xué)榮，周 嘉

(哈爾濱師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，中國(guó) 哈爾濱 150025)

基于碳收支核算清單的黑龍江省碳足跡及碳排放壓力分析

李志學(xué)，趙婧宇，劉學(xué)榮，周 嘉

(哈爾濱師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，中國(guó) 哈爾濱 150025)

以黑龍江省為例，構(gòu)建了碳排放清單的研究框架和核算方法，對(duì)區(qū)域碳排放進(jìn)行了較為全面的核算，并進(jìn)一步對(duì)碳排放強(qiáng)度、人均碳排放量及生態(tài)足跡進(jìn)行了分析.結(jié)果表明：(1)黑龍江省整體碳排放量從2000年的5 061.04萬(wàn)t上升到2012年的9 363.93萬(wàn)t，漲幅為185%，達(dá)到最高值，并最終在2014年下降為8 602.15萬(wàn)t，最終漲幅170%；其中，2014年能源消費(fèi)碳排放占總碳排放量的84.72%.(2)生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，其中以森林碳匯為主，其碳匯年均占總碳匯量63.55%，2000年達(dá)到最高值71.62%.(3)從碳排放量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤狀態(tài)來(lái)看，2001年和2003年的脫鉤指數(shù)大于1，其他年份均小于1，總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，脫鉤程度越來(lái)越明顯，說(shuō)明黑龍江省的地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不再完全依賴(lài)能源消耗的增長(zhǎng)，單位碳排放支撐的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出率在不斷提升.總體來(lái)看，黑龍江省凈碳排放能力呈上升的趨勢(shì)，未來(lái)的碳排放壓力較小，具有廣闊的碳排放空間.

碳收支；碳足跡；碳排放強(qiáng)度；黑龍江省

隨著全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源的大量使用，溫室氣體排放量不斷增加，致使全球氣溫不斷上升，根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)公布的第5次評(píng)估報(bào)告顯示，全球地表平均氣溫在1880—2012年期間已經(jīng)上升了0.85℃；美國(guó)公布報(bào)告稱(chēng)，2014年成為氣象記錄以來(lái)最暖年，并且15個(gè)最暖年中有14個(gè)發(fā)生在21世紀(jì).氣候變暖趨勢(shì)仍然繼續(xù)，協(xié)調(diào)好社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境之間的關(guān)系刻不容緩.盡管全球氣候變化的成因很復(fù)雜，但以CO2為代表的溫室氣體排放造成的溫室效應(yīng)被認(rèn)為是主要的人為因素，溫室氣體的排放成為全人類(lèi)共同面對(duì)的重大問(wèn)題.近些年來(lái)，針對(duì)碳排放研究也愈來(lái)愈多，例如黃潮清借助遙感數(shù)據(jù)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域碳收支進(jìn)行了核算，運(yùn)用CNM-CFS3森林碳收支模型對(duì)廣東省2005—2020年陸域碳收支進(jìn)行了模擬和預(yù)測(cè)，并探討了該省陸域碳收支時(shí)空格局的演變規(guī)律[1].楊琳利用主成分分析法通過(guò)STRPAT模型分析了城市化發(fā)展對(duì)吉林省碳排放的影響分析[2].趙榮欽等對(duì)江蘇省碳收支清單進(jìn)行了核算，并預(yù)測(cè)了2020年江蘇省的碳減排潛力[3].鄭福云通過(guò)碳排放系數(shù)法對(duì)哈爾濱市農(nóng)業(yè)碳收支進(jìn)行估算，并且提出了農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展的措施[4]；劉英運(yùn)用碳源/匯估算模型對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳收支進(jìn)行初步的核算和分析，認(rèn)為我國(guó)農(nóng)業(yè)的碳吸收明顯大于碳排放，認(rèn)定我國(guó)農(nóng)業(yè)是“碳匯”區(qū)[5].以上研究主要集中在產(chǎn)業(yè)的碳排放核算[6-9]、土地利用的碳排放核算[10-13]、生態(tài)系統(tǒng)的碳匯[14-17]等方面，碳排放核算體系還不夠完整，尤其在省級(jí)區(qū)域尺度上比較缺乏.黑龍江省是我國(guó)重要的老工業(yè)基地區(qū)，構(gòu)建其碳收支核算體系，闡明其碳收支狀況及特征對(duì)于深入開(kāi)展節(jié)能減排及低碳城市的有效構(gòu)建有著重要的意義.

1 省域中尺度碳收支核算方法

1.1 研究思路

(1)本文基于碳排放清單的核算方法，從碳源和碳匯兩方面核算黑龍江省的碳收支.碳源從能源消費(fèi)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、食物消費(fèi)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和廢棄物等5方面導(dǎo)致的碳排放對(duì)其核算；碳匯針對(duì)農(nóng)田、森林、草地和城市綠地4類(lèi)土地利用類(lèi)型進(jìn)行核算(圖1)，并闡明了黑龍江省的碳收支狀況及特征.

(2)選取單位GDP碳排放量、人均碳排放量及脫鉤指標(biāo)對(duì)黑龍江省碳排放壓力進(jìn)行分析，探討碳足跡及其變化狀況.

圖1 研究思路框架Fig.1 The frame of study

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用的相關(guān)研究數(shù)據(jù)均來(lái)自2001—2015年度《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》、《黑龍江省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》等.

1.3 核算方法

1.3.1 能源消費(fèi)碳排放核算方法 本文參考IPCC[18]核算碳排放量的計(jì)算公式如下：

C=∑iEi×ηi，

(1)

式中，C為某地區(qū)的碳排放總量；Ei為該地區(qū)第i能源的消費(fèi)量；ηi為第i種能源的碳排放系數(shù)；i為一次能源的種類(lèi).

本文主要采用一次能源消費(fèi)總量核算黑龍江省能源消費(fèi)碳排放量.煤炭、石油、天然氣折算標(biāo)準(zhǔn)煤的參考系數(shù)分別為0.71，1.43和1.33，來(lái)源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》.碳排放系數(shù)是指每一種能源燃燒或使用過(guò)程中單位能源所產(chǎn)生的碳排放數(shù)量.IPCC 指南根據(jù)各種燃料的不同特性可得出不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.由于不同國(guó)家的發(fā)展水平、能源技術(shù)和研究條件的不同，即使相同種類(lèi)能源的碳排放系數(shù)存在差異，本文通過(guò)調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)，收集各類(lèi)能源的碳排放系數(shù)，認(rèn)為取平均值最為可靠[3](詳見(jiàn)表1).

表1 主要能源碳排放系數(shù)

1.3.2 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的碳排放核算 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程碳排放主要包括鋼鐵、水泥、合成氨、石灰、電石等生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳(包括生產(chǎn)工藝或化學(xué)反應(yīng)).由于涉及到行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)工藝，并且各地區(qū)的不同生產(chǎn)工藝和地區(qū)生產(chǎn)能耗情況的數(shù)據(jù)難以獲取，因此主要采用鋼鐵、水泥、合成氨3種行業(yè)相關(guān)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量進(jìn)行初步推算，其中碳排放因子分別為1.06，0.136和3.273 t CO2Ce/t[19].具體公式如下：

CEmanu-i=Qprod-i×Cmanu-i×12/44，

(2)

其中，CEmanu-i為第i種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的碳排放量；Qprod-i為第i種工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量；Cmanu-i為第i中工業(yè)生產(chǎn)工藝的二氧化碳排放因子.

1.3.3 食物消費(fèi)碳排放 分別對(duì)城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村居民食物主要包括糧食、蔬菜、水果、畜禽肉等9類(lèi)食物消費(fèi)的碳排放進(jìn)行核算，計(jì)算公式如下：

CEfood= ∑Qfood-i×bi，

(3)

其中CEfood為食物消費(fèi)碳排放量；Qfood-i為第i種食物消費(fèi)量；bi為第i種食物的碳排放系數(shù)[20].

1.3.4 農(nóng)業(yè)活動(dòng)碳排放 由于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)自身要素的復(fù)雜性以及作為碳源、碳匯的雙重特征.本文主要核算黑龍江省稻田甲烷、農(nóng)作物耕作活動(dòng)、動(dòng)物腸道發(fā)酵和糞便處理的碳排放，其中農(nóng)作物耕作活動(dòng)主要涉及農(nóng)膜、農(nóng)藥、化肥施用、灌溉、農(nóng)業(yè)機(jī)械使用；動(dòng)物主要涉及豬、牛、羊、馬、驢、騾.其碳排放系數(shù)[21-22]分別為稻田甲烷0.079(m2·g)，農(nóng)膜5.18(kg/kg)、化肥0.857 54(kg /kg)、農(nóng)藥4.934 1(kg/kg)、灌溉266.48(kg/hm2)、農(nóng)業(yè)機(jī)械0.18(kg/kg)，動(dòng)物腸道發(fā)酵和糞便處理參考IPPC[18]中的缺省值.計(jì)算公式如下：

CEagri=∑Ti=∑Ei×δi，

(4)

其中，CEagri代表農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的總碳排放量；Ti為第i類(lèi)碳排放源的碳排放量；Ei和δi分別是第i類(lèi)碳排放源的數(shù)量和第i類(lèi)碳排放源的碳排放系數(shù).

1.3.5 廢棄物碳排放

(1)固體廢棄物碳排放

垃圾的最終處置方式主要是焚燒和衛(wèi)生填埋.焚燒主要是CO2的排放，填埋主要是CH4的排放.計(jì)算公式如下：

CEw-b=Qw-b×Cw×Pw×EFw，

(5)

其中，CEw-b為垃圾焚燒產(chǎn)生的碳排放量；Qw-b為垃圾焚燒量；Cw為廢棄物的碳含量比例(缺省值為40%)；Pw為廢棄物中的礦物碳比例(缺省值為40%)；EFw為廢棄物焚燒爐的完全燃燒效率(缺省值為95%)[23].

CEw-f=Qw-f×0.167×(1-71.5%)，

(6)

其中，CEw-f為垃圾衛(wèi)生填埋產(chǎn)生的碳排放量；Qw-f為垃圾填埋量；垃圾CH4的排放因子采用《IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》(2006年)的缺省值(0.167)；71.5%為垃圾的含水率[24].

(2)廢水碳排放量

廢水的碳排放量從生活廢水和工業(yè)廢水兩部分排放的甲烷量來(lái)計(jì)算.生活廢水的碳排放量計(jì)算如下：

CEl-w=Np×BODcap×SBF×CBOD×FTA×365，

(7)

其中，CEl-w為生活廢水中甲烷的年排放量；Np為地區(qū)總?cè)丝?；BODcap為人均生化需氧量中有機(jī)物含量(60 g BOD/(人·天)；SBF為易于沉積的BOD比例(0.5)；CBOD為BOD的排放因子(0.6 g CH4/g BOD)；FTA為廢水中無(wú)氧降解的BOD的比例(0.8)[18].

工業(yè)廢水中甲烷排放量計(jì)算方法如下：

CEi-w=Qi-w×CODi-w×Ccod，

(8)

其中，CEi-w為工業(yè)廢水中的甲烷排放量；Qi-w為廢水量；CODi-w為化學(xué)需氧量；Ccod為最大甲烷產(chǎn)生能力(缺省值為0.25 kg CH4/kg COD)[18].

1.3.6 陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收 區(qū)域陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力是衡量區(qū)域碳補(bǔ)償水平和固碳效率的重要指標(biāo).為了解黑龍江省碳吸收狀況及其補(bǔ)償效果，需要說(shuō)明的是由于濕地既是碳匯也是碳源，并且核算體系不完善，因此本文僅對(duì)其森林、草地、城市綠地和農(nóng)田4類(lèi)主要陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收進(jìn)行了測(cè)算，其中，森林、草地和綠地的碳吸收率采用3.81 t/hm2，0.948 t/hm2[25]和2.379 t/hm2.

農(nóng)田的碳吸收按照農(nóng)作物的凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)來(lái)計(jì)算：

(9)

式中，C為農(nóng)田作物碳吸收量(t/年)；Ci為某種作物的碳吸收量(t·碳/年)；k表示農(nóng)作物種類(lèi)數(shù)；cai為碳吸收率；wci為含水量；Yi為作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(t/年)；HIi為作物經(jīng)濟(jì)系數(shù).農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)系數(shù)和碳吸收率采用王修蘭、李克讓和方精云的研究結(jié)果[26-28](表2).

表2 主要農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)、含水量和碳吸收率

2 黑龍江省碳收支核算分析

結(jié)合以上的核算方法，對(duì)黑龍江省的碳收支進(jìn)行核算分析，得到黑龍江省2000—2014年的碳收支核算清單，闡明黑龍江省的碳收支狀況及特征：

(1)研究期間，能源消費(fèi)碳排放量平均占碳排放總量的85%以上.黑龍江省的碳排放的主要來(lái)源是化石能源的燃燒，其中以煤炭燃燒產(chǎn)生的碳排放為主，在2012年達(dá)到最高值，且占能源消費(fèi)碳排放的86.8%，其余年份也均在80%以上.在未來(lái)黑龍江省低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)成為節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域.工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、食物消費(fèi)、廢棄物(廢水和城市垃圾)年均各占0.3%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)占0.5%，節(jié)能減排的空間較小，但也存在一定空間，要注意工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及廢棄物碳排放控制技術(shù)的革新，為城市低碳經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展做出貢獻(xiàn).

(2)碳排放總量整體上呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)(圖2).從2000年的5 061.04萬(wàn)t增長(zhǎng)到2014年的8 602.15萬(wàn)t，增幅高達(dá)170%.這表明隨著黑龍江省社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加，能源和食物的消費(fèi)、廢棄物的增多導(dǎo)致了黑龍江省碳排放總量的增加.但是在這十五年間，2004年碳排放量增幅最為明顯，比2003年碳排放總量增加21.6%，其中貢獻(xiàn)最大的是能源消費(fèi)較上一年增幅達(dá)24.5%，其次是工業(yè)的碳排放增幅14.6%，農(nóng)業(yè)碳排放增幅13.8%.并且在2013年和2014年呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，2014年比2012年下降幅度達(dá)到8.1%，說(shuō)明黑龍江省的減排工作已初見(jiàn)成效，能源效率在不斷提高.

(3)生態(tài)系統(tǒng)的總的碳匯能力在不斷上升中(圖3，圖4).其中以森林為主，其次是農(nóng)田，綠地，城市綠地.森林碳匯量呈現(xiàn)平穩(wěn)態(tài)勢(shì)，而農(nóng)田碳匯量則是上升趨勢(shì)，其中森林的碳匯年均占總的碳吸收量63.55%以上，2000年最高達(dá)到71.62%，2014年最低55.21%.農(nóng)田2003年最低24.95%，2014年最高43.11%，(圖5).可能由于人口的增加、城市的擴(kuò)張，需要土地資源增多，致使農(nóng)田規(guī)模擴(kuò)大，森林面積有所減少，但總體的碳匯能力在不斷上升.

(4)總體而言，在2000—2014年間黑龍江省明顯表現(xiàn)出碳匯區(qū)的特性，且碳匯能力呈上升趨勢(shì)，而碳排放量在2013年之后呈下降趨勢(shì)，凈碳排放能力呈上升趨勢(shì).表明未來(lái)黑龍江省的減排壓力較小，具有廣闊的碳排放空間.但應(yīng)繼續(xù)擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)，從調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)新的能源，實(shí)現(xiàn)資源型城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等方面入手，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和低碳發(fā)展.

圖2 黑龍江省碳排放量 圖3 黑龍江省碳匯情況 Fig.2 The carbon emissions in Heilongjiang Fig.3 The carbon sequestration in Heilongjiang

圖4 黑龍江省碳收支平衡情況 圖5 黑龍江省碳匯比重情況(不含濕地) Fig.4 The carbon balance in Heilongjiang Fig.5 The proportion of carbon sequestration in Heilongjiang

3 碳足跡及特征分析

碳足跡是指企業(yè)機(jī)構(gòu)、活動(dòng)、產(chǎn)品或個(gè)人通過(guò)交通運(yùn)輸、食品生產(chǎn)和消費(fèi)以及各類(lèi)生產(chǎn)過(guò)程等引起的溫室氣體排放的集合[11].作為人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和壓力程度的衡量，碳足跡成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域.本文采用NEP(net ecosystem productivity，即凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力)指標(biāo)來(lái)反映不同植被的碳吸收量[11,30].并以此計(jì)算出消納碳排放所需要的生產(chǎn)性土地的面積(碳足跡).計(jì)算公式如下：

(10)

其中，CF為碳排放總量(Ct)帶來(lái)的碳足跡(hm2)，Pf，Pg，Pa和Pc為森林、草地、農(nóng)田和城市綠地的碳吸收量在總量中的比例；NEPf，NEPg，NEPa和NEPc為森林、草地、農(nóng)田和城市綠地的NEP.分析結(jié)果見(jiàn)表3.

(1)黑龍江省2000—2014年碳足跡始終小于生產(chǎn)性土地的實(shí)際面積，為生態(tài)盈余區(qū).尤其是森林和農(nóng)田的面積的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，使黑龍江省的自身生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收完全可以補(bǔ)償能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放，還有部分盈余.說(shuō)明黑龍江省未來(lái)的減排壓力較小，具有很廣闊的碳排放空間；

(2)黑龍江省森林覆蓋率較高，其森林面積及其碳吸收高于草地、城市綠地和農(nóng)田.并且在研究期內(nèi)黑龍江省森林碳吸收量占總吸收率為64%，表明該地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)在吸納區(qū)域碳排放方面起重要作用.

(3)2000—2014年，黑龍江省能源消費(fèi)的平均單位面積碳足跡為0.65 hm2/ hm2，表明1 hm2土地上能源消費(fèi)碳排放被吸收掉需要的生產(chǎn)性土地面積為0.65 hm2的土地，碳減排壓力大，且逐年上升；由于城市發(fā)展對(duì)耕地的占用、建設(shè)用地的快速擴(kuò)張，削弱了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的碳匯水平，加劇了單位面積的碳排放.即使是處于碳匯區(qū)，15年來(lái)也呈現(xiàn)生態(tài)盈余逐漸降低的趨勢(shì).因此黑龍江省應(yīng)繼續(xù)保持現(xiàn)有森林擁有量，增加森林蓄積量，增強(qiáng)碳匯能力，同時(shí)重視發(fā)展清潔能源，逐步提高自身節(jié)能減排的水平.

表3 2000—2014年黑龍江省能源消費(fèi)的碳足跡分析

4 碳排放壓力及其變化分析

本文主要從單位GDP的碳排放強(qiáng)度、人均碳排放和碳排放與GDP的脫鉤指數(shù)等方面分析碳排放壓力.碳排放強(qiáng)度是指單位地區(qū)生產(chǎn)總值的碳排放量，反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)境壓力程度，也反映了區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的能源消耗效率；人均碳排放量反映的是人均碳排放壓力，人均碳排量越大，人均碳排壓力越大；“脫鉤”就是表示兩者之間的關(guān)系的斷裂，是使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源消耗或環(huán)境污染之間實(shí)現(xiàn)脫鉤的狀態(tài)[29].脫鉤指數(shù)計(jì)算公式：

(11)

式中：DR為脫鉤指數(shù)；EP為環(huán)境壓力變量；DF為經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力變量；t0，t1分別為研究時(shí)間段的起止時(shí)間.環(huán)境壓力用碳排放量表示，經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力用當(dāng)年價(jià)格GDP表示.一般來(lái)說(shuō)，脫鉤指數(shù)越小，表明脫鉤的程度越大，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)越不依賴(lài)能源消費(fèi)碳排放的增長(zhǎng).若DR<1，為相對(duì)脫鉤；若DR<1，同時(shí)EPt1/EPt0<1，則為絕對(duì)脫鉤，即實(shí)現(xiàn)了碳排放絕對(duì)量的減少.

通過(guò)分析得到黑龍江省碳排放壓力以下特征：

(1)黑龍江省的碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，從2000年的1.61t/萬(wàn)元下降到2014年的0.57t/萬(wàn)元，降幅達(dá)64.6%.表明其單位生產(chǎn)總值增長(zhǎng)帶來(lái)CO2排放量在減少，能源效率不斷提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，可見(jiàn)黑龍江省的減排工作已初見(jiàn)成效(圖6)；

(2)從人均碳排放量情況來(lái)看，2000年是1.32t/人，2014年上升到2.24t/人，在2012年達(dá)到最高值2.44t/人.2000—2012年呈持續(xù)上升的態(tài)勢(shì)，在2013年開(kāi)始下降.人口不斷增加，人均碳排放壓力也不斷增加；2013年之后隨著碳排放總量的下降，人均碳排放壓力較往年有所下降(圖6)；

(3)從脫鉤指數(shù)來(lái)看，在研究期十五年間里只有2013年和2014年實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放的絕對(duì)脫鉤；2001年和2003年的脫鉤指數(shù)大于1，其他年份均小于1，總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，脫鉤程度越來(lái)越大(圖7)；從碳排放GDP彈性來(lái)看，在2000—2014年間，僅有2013年和2014年實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，2002年和2004年呈負(fù)脫鉤狀態(tài)，其余年份均呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)(表4)；從增長(zhǎng)速率來(lái)看，研究期間內(nèi)GDP的增長(zhǎng)速率整體上大于碳排放量的增長(zhǎng)速率，且都為正增長(zhǎng)；而在2013年和2014年兩年中碳排放增長(zhǎng)速率為負(fù)增長(zhǎng).表明在研究期間內(nèi)，黑龍江省經(jīng)濟(jì)整體向好的方向發(fā)展，從弱脫鉤逐漸實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)脫鉤狀態(tài)(表4)，并且碳排放量增長(zhǎng)速率出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)狀態(tài)始終為正增長(zhǎng)；表明黑龍江省的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)主要依靠能源大量消費(fèi)并在節(jié)能減排的政策下逐漸實(shí)現(xiàn)了碳排放絕對(duì)量的減少，逐步實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展，碳減排的壓力也在不斷減小.

圖6 黑龍江省歷年碳排放強(qiáng)度和人均碳排放量Fig.6 Carbon intensity and per capita carbon emissions of Heilongjiang province

圖7 黑龍江省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放的脫鉤指數(shù)Fig.7 Decoupling index of Heilongjiang province economic growth and carbon emissions

年份Δ碳排放/%ΔGDP/%碳排放GDP彈性碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)耦合關(guān)系20000.040.100.39弱脫鉤20010.010.080.14弱脫鉤20020.090.071.24增長(zhǎng)負(fù)脫鉤20030.010.120.09弱脫鉤20040.220.171.27增長(zhǎng)負(fù)脫鉤20050.010.160.03弱脫鉤20060.020.130.14弱脫鉤20070.050.140.35弱脫鉤20080.070.170.39弱脫鉤20090.010.030.18弱脫鉤20100.130.210.61弱脫鉤20110.050.210.24弱脫鉤20120.00120.090.01弱脫鉤2013-0.040.04-1.00強(qiáng)脫鉤2014-0.040.06-0.77強(qiáng)脫鉤

5 結(jié)論與建議

本文以黑龍江省為例，構(gòu)建了碳排放清單的研究框架和核算方法，對(duì)區(qū)域碳排放進(jìn)行了較為全面的核算，并對(duì)碳排放強(qiáng)度、人均碳排放量和彈性系數(shù)及生態(tài)足跡進(jìn)行了分析.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑龍江省總碳排放量從2000年的5 061.04萬(wàn)t上升到2012年的9 363.93萬(wàn)t，漲幅為185%，達(dá)到最大值，并最終在2014年下降為8 602.15萬(wàn)t，最終漲幅170%，其中，能源消費(fèi)碳排放占84.72%.黑龍江省碳排放強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；而人均碳排放呈逐年增加趨勢(shì)并在2012年達(dá)到最大開(kāi)始下降；生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力不斷上升；并且黑龍江省處于碳匯區(qū)，未來(lái)的碳排放壓力較小，具有廣闊的碳排放空間.基于上述情況作出以下建議：

(1)調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

黑龍江省的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)依然是以煤炭為主，因此應(yīng)優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的低碳化發(fā)展.化石能源是影響碳排放的主要因素，調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)應(yīng)放在推廣煤炭清潔利用，提高原煤入洗比例，并且減少原煤和焦煤等高排放能源的消耗量.開(kāi)發(fā)清潔能源例如水能資源等，開(kāi)發(fā)黑龍江省的水力發(fā)電，替代傳統(tǒng)的火力發(fā)電，逐步降低工業(yè)發(fā)展對(duì)化石能源的依賴(lài)程度，從而削減碳排放強(qiáng)度.

(2)提高能源利用率

黑龍江省由于緯度高，冬半年供暖期使用大量的煤炭，在冬季供暖期長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月，對(duì)碳排放量貢獻(xiàn)大.應(yīng)重點(diǎn)通過(guò)鼓勵(lì)能源利用的技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)節(jié)能減排.提高能源的生產(chǎn)、加工、使用效率，提升煤炭能源利用率可減少二氧化碳的排放量.

(3)加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，促進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)高耗能、高污染、高排放行業(yè)向低耗能、低污染、低排放產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變.黑龍江省煤炭、石油、化工等行業(yè)污染較為嚴(yán)重，應(yīng)嚴(yán)格限制高能耗、高排放行業(yè)的盲張擴(kuò)張，加快淘汰落后產(chǎn)能，努力促進(jìn)低碳高效產(chǎn)業(yè)發(fā)展.

(4)建立碳排放交易體系

我國(guó)政府應(yīng)推動(dòng)建設(shè)碳排放權(quán)交易機(jī)制，完善碳交易場(chǎng)所和產(chǎn)品，制定和完善相關(guān)碳交易法律制度.在不損害環(huán)境效應(yīng)機(jī)制的情況下，適當(dāng)進(jìn)行碳交易，拉動(dòng)省內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)省內(nèi)經(jīng)濟(jì)清潔無(wú)污染發(fā)展.

[1] 黃潮清.廣東省陸域碳收支時(shí)空格局研究[D].南昌:江西師范大學(xué),2013.

[2] 楊 琳,董美娜,周 嘉.城市化發(fā)展對(duì)吉林省碳排放的影響分析[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2015,38(5):8-14.

[3] 趙榮欽,黃賢金,高 珊,等.江蘇省碳排放清單測(cè)算及減排潛力分析[J].地域研究與開(kāi)發(fā),2013,32(2):109-115.

[4] 鄭福云,梁雪石,郭文棟,等. 哈爾濱市農(nóng)業(yè)碳收支估算及低碳發(fā)展措施[J].國(guó)土與自然資源研究,2015(4):56-59.

[5] 劉 英,趙榮欽,陳 濤,等.中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳收支核算及減排對(duì)策研究[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,18(4):85-90.

[6] 張約翰,張平宇.長(zhǎng)吉都市區(qū)能源碳足跡測(cè)度及影響因素研究[J].地理科學(xué),2012,32(9):1009-1105.

[7] 郭朝先.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)中國(guó)碳排放的影響[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2012,22(7):15-20.

[8] 李 建,周 慧.中國(guó)碳排放強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)分析[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2012,22(1):7-14.

[9] 王 強(qiáng),伍世代,李婷婷.中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過(guò)程中能源消費(fèi)與碳排放時(shí)空特征研究[J].地理科學(xué),2011,31(1):36-41.

[10] 趙榮欽,陳小剛,黃賢金,等.南京大學(xué)土地利用碳排放研究進(jìn)展[J].地理科學(xué),2012,32(12):1473-1480.

[11] 卞曉峰. 不同土地利用方式的碳排放及碳足跡研究——以中國(guó)30個(gè)省、自治區(qū)、直轄市為例[D]. 蘭州:西北師范大學(xué),2014.

[12] 周 嘉,楊 琳,董美娜,等.基于土地利用的哈爾濱市2004—2012年碳排放強(qiáng)度變化分析[J].地理科學(xué),2015,35(3):322-327.

[13] 俞 超,張麗琴,唐殿明.基于清單算法的湖北省土地利用碳排放效應(yīng)和趨勢(shì)分析[J].水土保持研究,2014,21(4):168-172.

[14] COLE J J, CARACO N F, KLING G W,etal. Carbon dioxide supersaturation in the surface waters of lakes[J].Science, 1994,265(5178):1568-1570.

[15] 于貴瑞,王秋鳳,朱先進(jìn).區(qū)域尺度陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支評(píng)估方法及其不確定性[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2011,30(1):103-113.

[16] DAWING J P, MEYBECK M, ORR J,etal. Land and water interface zones[J].Water, Air and Soil Pollute,1993,70(1-4):123-127.

[17] 王瑞靜,趙 敏,高 峻.城市森林主要植被類(lèi)型碳儲(chǔ)量研究—以崇明島為例[J].地理科學(xué),2011,31(4):490-494.

[18] IPCC.2006 IPCC Guidelines for national greenhouse gas inventories [R].Kanagawa:IGES,2006.

[19] 趙榮欽,黃賢金,彭補(bǔ)拙. 南京城市系統(tǒng)碳循環(huán)與碳平衡分析[J].地理學(xué)報(bào),2012,67(6):758-770.

[20] 羅婷文,歐陽(yáng)志云,王效科.北京城市化進(jìn)程中家庭食物碳消費(fèi)動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(12):3252-3258.

[21] TRISTRAM O W, GREGG M. A synthesis of carbon sequestration, carbon emissions, and net carbon flux in agriculture: comparing tillage practices in the United States[J]. Agr Ecosyst Environ,2002,91:217-232.

[22] 王明星,李 晶,鄭循華.稻田甲烷排放產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化、輸送機(jī)理[J].大氣科學(xué),1998,22(4):601-602.

[23] 蔡博峰.城市溫室氣體清單研究[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[24] 郭運(yùn)功.特大城市溫室氣體排放量測(cè)算與排放特征分析——以上海市為例[D].上海:華東師范大學(xué),2009.

[25] 謝鴻宇,陳賢生,林凱榮.基于碳循環(huán)的化石能源及電力生態(tài)足跡[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(4):1729-1735.

[26] 王修蘭.二氧化碳、氣候變化與農(nóng)業(yè)[M].北京:氣象出版社,1996.

[27] 李克讓.土地利用變化和溫室氣體凈排放與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)[M].北京:氣象出版社,2002.

[28] 方精云,郭兆迪,樸世龍. 1981—2000年中國(guó)陸地植被碳匯的估算[J].地球科學(xué),2007,37(6):804-812.

[29] 彭佳雯,黃賢金,鐘太洋,等.中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源碳排放的脫鉤研究[J].資源科學(xué),2011,33(4):626-633.

CarbonEmissionsPressureandCarbonFootprintofHeilongjiangProvinceBasedontheCarbonEmissionsInventory

LIZhi-xue,ZHAOJing-yu,LIUXue-rong,ZHOUJia*

(School of Geography, Harbin Normal University, Harbin 150025, China)

Using Heilongjiang province as an example, in this work,a research framework and accounting method of carbon emission inventory have been constructed.The carbon emission intensity of the area was calculated.The carbon emission intensity, per capita carbon emission, and ecological footprint were analyzed. Our results show that: (1) The overall carbon emissions in Heilongjiang province increased from 50.610 4 million in 2000 to 93.639 3 million t in 2012, or increased by 185%, reaching the highest value and eventually falling to 86.021 5 million t in 2014, with the final gain 170%, of which energy consumption in 2014 carbon emissions accounted for 84.72% of total carbon emissions. (2) The carbon sink capacity of the ecosystem showed a rising trend, among which the carbon sequestration was mainly due to the forest carbon sequestration, and the total carbon uptake was 63.55%, and amounted 71.62% in 2000. (3) From the decoupling of carbon emissions and economic development, the decoupling index in 2001 and 2003 is greater than 1, and less than 1 for the other years, with the overall trend declining. The degree of decoupling is becoming more and more apparent, indicating that the regional economic growth in Heilongjiang province is no longer entirely dependent on the growth of energy consumption.Unit carbon emissions to support the economic output rate is on the rise. Overall, the net carbon emission in Heilongjiang province is increasing, but the future of carbon emissions pressure is decreasing, with a broad carbon emission space.

carbon balance of payments; carbon footprint; carbon intensity; Heilongjiang province

10.7612/j.issn.1000-2537.2017.06.002

2017-02-06

哈爾濱科技局科技創(chuàng)新人才研究專(zhuān)項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(2016RAXXJ037)；哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃項(xiàng)目(17JYE403);黑龍江省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重點(diǎn)研究課題(17038)*通訊作者,E-mail：harbin_zhoujia@163.com

F121.3

A

1000-2537(2017)06-0009-08

(編輯 HWJ)