養(yǎng)殖企業(yè)碳排放核算方法研究及實(shí)例分析

盧 聰，唐春熒，彭洪江

（1.東方國(guó)際集團(tuán)上海環(huán)境科技有限公司，上海 200082；2.自然資源部大都市區(qū)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，上海 200003）

我國(guó)是一個(gè)人口眾多的國(guó)家。農(nóng)業(yè)是我國(guó)的立國(guó)之本。畜禽養(yǎng)殖業(yè)在我國(guó)農(nóng)業(yè)中占有舉足輕重的地位。中國(guó)畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量一直居于世界首位[1-2]。畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量增加的同時(shí)，環(huán)境問(wèn)題也隨之而來(lái)。畜禽在大量飼養(yǎng)的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的碳排放。人為原因排放的CO2中畜禽養(yǎng)殖占5%，N2O 中畜禽養(yǎng)殖占53%，CH4中畜禽養(yǎng)殖占44%[3-4]。中國(guó)農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放的CH4中畜禽養(yǎng)殖占64.83%，N2O 中畜禽養(yǎng)殖占37.31%[5-6]。鑒于畜禽養(yǎng)殖是農(nóng)業(yè)活動(dòng)中重要一部分，對(duì)畜禽養(yǎng)殖中的碳效應(yīng)進(jìn)行核算具有重要意義。

1 碳核算基礎(chǔ)

《2006 年IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》是聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)出臺(tái)的國(guó)家層面的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)出版于2006 年，是為了各國(guó)采用統(tǒng)一方法進(jìn)行溫室氣體核算工作?！?006 年IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》分為一般指導(dǎo)及報(bào)告，能源，工業(yè)過(guò)程和產(chǎn)品使用，農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地使用，廢棄物5 個(gè)部分。

《溫室氣體核算體系：企業(yè)核算與報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)》是由世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)和世界資源研究所共同編制的，是為了對(duì)企業(yè)進(jìn)行碳排放核算而制定。《溫室氣體核算體系：企業(yè)核算與報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)》包括設(shè)定組織邊界、設(shè)定運(yùn)營(yíng)邊界及企業(yè)溫室氣體排放量計(jì)算方法。

《城市溫室氣體核算國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)》是由歐盟資助完成的，主要分為3 個(gè)部分。第一部分主要闡述了城市溫室氣體的核算邊界。第二部分列出了城市溫室氣體排放計(jì)算公式。第三部分提出了一些減排的建議。

《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》是國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)組織編寫(xiě)的。目的是指導(dǎo)各省進(jìn)行碳排放的核算工作。其內(nèi)容主要分為能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、農(nóng)業(yè)、土地利用變化和林業(yè)及廢棄物處理5 個(gè)部分。

《上海市區(qū)級(jí)溫室氣體排放清單編制技術(shù)文件》是由上海市生態(tài)局提出，上海市經(jīng)濟(jì)信息中心負(fù)責(zé)起草。《上海市區(qū)級(jí)溫室氣體排放清單編制技術(shù)文件》主要是為了對(duì)上海市內(nèi)溫室氣體清單編制工作進(jìn)行指導(dǎo)，主要分為技術(shù)指引、能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、土地利用變化和農(nóng)業(yè)和廢棄物處理6 個(gè)部分。本研究采用的碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)主要參考了《上海市區(qū)級(jí)溫室氣體排放清單編制技術(shù)文件》。

2 碳核算框架

碳核算體系基本框架如圖1 所示。

圖1 碳核算體系基本框架

2.1 基礎(chǔ)層級(jí)：核算方法

在進(jìn)行碳排放核算時(shí)，首先需要確認(rèn)核算方法。目前，國(guó)內(nèi)采用的核算方法主要分為排放因子法、質(zhì)量平衡法和實(shí)測(cè)法3 種。從大的方面講，涉及到碳核算的宏觀概念。從小的角度看，涉及具體的碳排放源及碳匯源。

2.2 中間層級(jí)：核算內(nèi)容

碳核算的內(nèi)容主要包括2 方面，分別為進(jìn)行碳核算時(shí)涉及的溫室氣體種類及涉及的活動(dòng)種類。

2.2.1 碳核算溫室氣體

溫室氣體是指能夠產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體。溫室氣體有很多種，主要的有6 種，如圖1 所示。在這6 種溫室氣體中，二氧化碳的溫室效應(yīng)最小，但是其量很大。在所有溫室氣體中，二氧化碳在大氣中含量最高，產(chǎn)生的總溫室效應(yīng)最大，所以對(duì)溫室氣體的核算也叫碳核算。本研究包含三大類溫室氣體：二氧化碳、甲烷和氧化亞氮，它們產(chǎn)生溫室效應(yīng)能力各不相同，換算成相同溫室效應(yīng)CO2質(zhì)量，即全球變暖潛勢(shì)值分別為1、25、298（聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)IPCC 第四次評(píng)估報(bào)告值）。

2.2.2 碳核算活動(dòng)

碳核算主要包括5 種活動(dòng)，分別為能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、林地和土地利用變化活動(dòng)及廢棄物處理活動(dòng)。

2.3 目標(biāo)層級(jí)：碳核算體系

碳核算是多層面的核算，從大的方面講是國(guó)家層面和地區(qū)層面。從小的層面包括城市層面和行業(yè)層面。

3 碳核算方法

鑒于當(dāng)前研究中的農(nóng)業(yè)碳排放測(cè)算方法以排放系數(shù)法為主[7]，本研究中將著重排放系數(shù)法的2 個(gè)關(guān)鍵方面，即確定碳排放來(lái)源及相關(guān)排放系數(shù)來(lái)源與測(cè)算。排放因子法，一般是通過(guò)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)之間的計(jì)算來(lái)獲得溫室氣體排放量的方法，基本計(jì)算式為：溫室氣體排放量=活動(dòng)數(shù)據(jù)×排放因子。其中活動(dòng)數(shù)據(jù)指的是活動(dòng)發(fā)生程度，即對(duì)活動(dòng)數(shù)量及規(guī)模的衡量；排放因子指的是單位活動(dòng)所引起的碳排放量或清除量。

4 碳核算的實(shí)踐路徑

4.1 能源碳排放效應(yīng)

能源碳排放效應(yīng)一般包括電能等消耗產(chǎn)生的碳排放。

4.2 養(yǎng)殖碳排放

養(yǎng)殖碳排放指畜禽動(dòng)物食入高纖維飼料。飼料在畜禽體內(nèi)消化后排出體外。糞便中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)甲烷菌發(fā)酵作用產(chǎn)生甲烷。糞便經(jīng)過(guò)硝化菌和反硝化菌作用生成氧化亞氮。

4.3 廢水處理碳效應(yīng)

廢水中氧化亞氮是由廢水中硝化菌和反硝化菌產(chǎn)生的。廢水中甲烷是有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)甲烷菌產(chǎn)生的。

5 核算體系

養(yǎng)雞場(chǎng)碳效應(yīng)主要是參考養(yǎng)雞場(chǎng)的能源消耗碳排放效應(yīng)、養(yǎng)雞場(chǎng)的糞便管理碳排放效應(yīng)、養(yǎng)雞場(chǎng)廢水中碳排放效應(yīng)。

5.1 養(yǎng)雞場(chǎng)的能源消耗碳排放效應(yīng)核算方法

養(yǎng)雞場(chǎng)能耗碳效應(yīng)可以通過(guò)養(yǎng)雞場(chǎng)最大能耗電能排放因子0.42 kgCO2/kW·h 和用電量按照公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

式中：EDR為電力消耗產(chǎn)生的二氧化碳間接排放量，kgCO2；ADDR，k為電力，kW·h 或GJ；EFDR，k為電力的二氧化碳排放因子，kgCO2/kW·h。

5.2 養(yǎng)雞場(chǎng)的糞便管理碳排放效應(yīng)核算方法

養(yǎng)雞場(chǎng)糞便產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮總量可以通過(guò)動(dòng)物數(shù)量，以及甲烷、氧化亞氮排放因子按照公式（2）、（3）計(jì)算。

式中：ECH4，糞便，i為第i種動(dòng)物甲烷排放量，tCH4/a；EFCH4，糞便，i為第i種動(dòng)物甲烷排放因子，kg/頭/a；APi為第i種動(dòng)物的數(shù)量，頭/a。

式中：EN2O，糞便，i為第i種動(dòng)物氧化亞氮排放量，tCH4/a；EFN2O，糞便，i為第i種動(dòng)物氧化亞氮排放因子，kg/頭/a；APi為第i種動(dòng)物的數(shù)量，頭/a。

根據(jù)SH/GHG-004-2022《上海市區(qū)級(jí)農(nóng)業(yè)活動(dòng)溫室氣體清單編制技術(shù)規(guī)范（試行）》，適用于上海市家禽糞便管理的甲烷和氧化亞氮排放因子分別為0.02 kg/只/a 和0.001 kg/只/a，因此，EFCH4，糞便，i取值為0.02 kg/只/a，EFN2O，糞便，i取值為0.001 kg/只/a。

5.3 養(yǎng)雞場(chǎng)廢水中碳排放效應(yīng)核算方法

廢水中甲烷排放量可以通過(guò)甲烷排放因子和有機(jī)物總量按公式（4）進(jìn)行計(jì)算。

式中：TOWSWS為清單年份的生活污水中有機(jī)物總量，kgBOD/a；EFSWS為排放因子，kgCH4/kgBOD；RSWS為清單年份的甲烷回收量，kgCH4/a。

其中排放因子（EF）的估算公式如下

式中：Bo為甲烷最大產(chǎn)生能力；MCFSWS為甲烷修正因子。

按照SH/GHG-006-2022《上海市區(qū)級(jí)廢棄物處理溫室氣體清單編制技術(shù)規(guī)范（試行）》中的推薦，MCFSWS取0.165，Bo取值為0.6 kgCH4/kgBOD。BOD 與COD 比值為0.43，可以由COD 計(jì)算出BOD 的含量。根據(jù)衛(wèi)博[8]推算，RSW取值為0。

廢水中氧化亞氮排放量可以根據(jù)氧化亞氮排放因子和污水中氮含量按照公式（6）進(jìn)行計(jì)算。其中總氮含量可以根據(jù)氨氮和總氮比例關(guān)系0.078[9]計(jì)算。

式中：EFS，N2O為清單年份氧化亞氮的年排放量，kgN2O/a；NE為廢水中氮含量，kgN/a；EFFS，E為廢水的氧化亞氮排放因子，kgN/kgN；44/28 為從氮到氧化亞氮的轉(zhuǎn)化系數(shù)。

按照SH/GHG-006-2022《上海市區(qū)級(jí)廢棄物處理溫室氣體清單編制技術(shù)規(guī)范（試行）》中的推薦，EFFS，E取0.005 kgN/kgN。

5.4 養(yǎng)雞場(chǎng)運(yùn)行期碳排放總量

養(yǎng)雞場(chǎng)運(yùn)行期碳排放總量為養(yǎng)雞場(chǎng)能源消耗碳排放、糞便管理碳排放、廢水中碳排放之和。

6 實(shí)例分析

6.1 企業(yè)基本情況

上海市某養(yǎng)雞場(chǎng)占地面積為13.2 畝（1 畝約等于667 m2），約為8 793.34 m2。主要業(yè)務(wù)是養(yǎng)雞，主要選用籠養(yǎng)技術(shù)。飼養(yǎng)流程分為引種繁育、孵化雛雞、雛雞育成、產(chǎn)蛋和產(chǎn)蛋期過(guò)后出售成雞，并采用清糞工藝。養(yǎng)殖工藝流程如圖2 所示。

圖2 養(yǎng)殖工藝流程圖

6.2 核算結(jié)果

6.2.1 能源消耗碳效應(yīng)核算

能源消耗碳效應(yīng)在進(jìn)行核算時(shí)可以根據(jù)電力排放因子0.42 kgCO2/kW·h 和用電量進(jìn)行計(jì)算。養(yǎng)雞場(chǎng)能耗主要是電力，其電力年消耗量為50 000 kW·h。參照公式（1），計(jì)算得出養(yǎng)雞場(chǎng)因能源消耗產(chǎn)生的碳效應(yīng)為21 t。具體核算參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 養(yǎng)雞場(chǎng)能源消耗碳排放量核算

6.2.2 糞便管理碳效應(yīng)核算

糞便管理碳效應(yīng)可以根據(jù)排放因子和動(dòng)物數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)資料收集結(jié)果，養(yǎng)雞場(chǎng)年養(yǎng)殖規(guī)模在8 萬(wàn)只左右。又根據(jù)SH/GHG-004-2022《上海市區(qū)級(jí)農(nóng)業(yè)活動(dòng)溫室氣體清單編制技術(shù)規(guī)范（試行）》，適用于上海市家禽糞便管理的甲烷和氧化亞氮排放因子分別為0.02 kg/只/a 和0.001 kg/只/a，參照公式（2）、公式（3）計(jì)算得出養(yǎng)雞場(chǎng)因糞便管理產(chǎn)生的碳排放為63.8 t，其具體核算參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 養(yǎng)雞場(chǎng)糞便管理碳效應(yīng)核算

6.2.3 養(yǎng)雞場(chǎng)廢水中碳效應(yīng)核算

1）廢水中甲烷排放碳效應(yīng)核算。廢水中甲烷排放可以根據(jù)排放因子和BOD 排放量計(jì)算。養(yǎng)雞場(chǎng)廢水中COD 年排放量為4.08 t。又根據(jù)我國(guó)SH/GHG-006-2022《上海市區(qū)級(jí)廢棄物處理溫室氣體清單編制技術(shù)規(guī)范（試行）》，BOD 和COD 比例系數(shù)為0.43，適用廢水處理甲烷排放因子為甲烷最大生產(chǎn)能力0.6 tCH4/tBOD和甲烷修正因子0.165 的乘積0.1 tCH4/tBOD，帶入公式（4）計(jì)算得出廢水中因甲烷產(chǎn)生的碳排放為4.4 t，其具體核算參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 養(yǎng)雞場(chǎng)廢水中甲烷碳排放碳效應(yīng)核算

2）廢水中氧化亞氮碳排放碳效應(yīng)核算。廢水中氧化亞氮碳排放可以根據(jù)排放因子和氮排放量進(jìn)行計(jì)算。養(yǎng)雞場(chǎng)廢水中氨氮年排放量為0.052 t，與之對(duì)應(yīng)的總氮年排放為0.67 t。又根據(jù)我國(guó)SH/GHG-006-2022《上海市區(qū)級(jí)廢棄物處理溫室氣體清單編制技術(shù)規(guī)范（試行）》標(biāo)準(zhǔn)，適用廢水中氧化亞氮排放因子為0.005 kgN/kgN，帶入公式（6）計(jì)算得出廢水中因氧化亞氮產(chǎn)生的碳排放為1.6 t，其具體核算參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 廢水中氧化亞氮碳效應(yīng)核算

綜上，上海某養(yǎng)雞場(chǎng)年碳排放量為90.8 t。

7 結(jié)論

1）上海某養(yǎng)雞場(chǎng)消耗能源主要為電力。根據(jù)能源排放因子和能源消耗量，即可得到養(yǎng)雞場(chǎng)用能產(chǎn)生的碳排放為每年21 t。

2）養(yǎng)雞場(chǎng)碳排放主要包括糞便管理甲烷排放和糞便管理氧化亞氮排放。根據(jù)禽類排放因子與數(shù)量，計(jì)算得到雞場(chǎng)每年糞便管理碳排放量為63.8 t。

3）養(yǎng)雞場(chǎng)廢水中溫室氣體排放主要包括甲烷和氧化亞氮排放，排放量為6 t。

4）養(yǎng)雞場(chǎng)每年總碳排放量為90.8 t。