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1引言
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第5次評估報告,以新氣候觀測、時間序列更長的氣候數(shù)據(jù)集和更多的古氣候信息,證明在最近的三個十年中,每個十年均已平均暖于自1850年以來之前的任何一個十年,地表到對流層普遍變暖,平流層變冷,全球氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的。并進一步證明20世紀中葉以來全球氣候變暖95%的可能是人類活動造成的。2006年以后,我國超過美國成為世界第一排放大國,2012年中國排放總量超過歐盟與美國的總和,在國際氣候談判形勢越來越不利、壓力越來越大的情況下,2008年北京、上海、天津成立交易所開始探索國內(nèi)碳排放權(quán)交易市場。企業(yè)碳排放信息報告是碳排放權(quán)交易的公平、公正、有效開展的基礎(chǔ)。
雖然,歐盟碳排放權(quán)交易給我國提供很好的借鑒經(jīng)驗,包括企業(yè)碳排放報告方法,但是,適合我國國情的行業(yè)企業(yè)碳排放信息報告指南還有待于加快研究完善?!段覈饕袠I(yè)溫室氣體檢測與核算技術(shù)研究》課題旨在研究編制行業(yè)企業(yè)碳排放信息報告指南,并通過相關(guān)行業(yè)企業(yè)試用加以修改完善,最終,以國家標準形式實施。云南省承擔了鋼鐵行業(yè)的碳排放信息指南試用、評估。
2 溫室氣體核算指南與標準
目前,現(xiàn)行的溫室氣體清單指南和排放核算標準根據(jù)不同對象分為國家、區(qū)域、企業(yè)、項目、產(chǎn)品和服務(wù)等多種層級[1]。
國家級層面以政府間氣候變化專門委員會幫助締約方編制的《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》[2]為代表,涉及能源,工業(yè)過程和產(chǎn)品使用,農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其它土地利用、廢棄物五個領(lǐng)域溫室氣體排放的活動水平、排放因子、全球變暖潛勢選擇和核算方法。
根據(jù)《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》,我國了《省級溫室氣體清單指南(試行)》,屬于區(qū)域級層面的溫室氣體指南,包括能源活動、工業(yè)過程、農(nóng)業(yè)、土地利用變化和林業(yè)、廢棄物處理等五個領(lǐng)域的溫室氣體清單。在國家的指導下,各省市已完成了2005年和2010年省級溫室氣體清單。
針對企業(yè)法人或視同法人的組織邊界,即行業(yè)企業(yè)級層面的溫室氣體核算指南,國際標準主要是溫室氣體核算體系(GHG Protoco1)、ISO14064-1[3],涉及邊界內(nèi)的排放源廣,例如包括滅火器等。國內(nèi)除七個試點了各自不同行業(yè)企業(yè)的溫室氣體核算指南,包括電力、熱力、制造、建筑、航空、服務(wù)等行業(yè)。國家發(fā)展改革委已兩批行業(yè)企業(yè)溫室氣體核算指南,共計14個工業(yè)行業(yè)企業(yè)核算方法。
項目級層面的溫室氣體核算指南或標準運用于碳減排項目,主要包括ISO14064-2、PAS:2050、清潔發(fā)展機制方法學等。
3 鋼鐵行業(yè)企業(yè)溫室氣體核算標準分析
ISO14064-1行業(yè)企業(yè)溫室氣體核算指南是一種通用型的行業(yè)企業(yè)溫室氣體核算指南,不再細分鋼鐵、電力等行業(yè)。國內(nèi)七個碳排放權(quán)交易試點僅北京、深圳未涉及鋼鐵行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算指南。國家發(fā)展改革委了《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》?!段覈饕袠I(yè)溫室氣體檢測與核算技術(shù)研究》主要針對電力、鋼鐵、水泥、化工、石油等行業(yè)進行了溫室氣體核算指南編制并進行了試用。
3.1 ISO14064指南
溫室氣體核算體系(GHG Protoco1)提供不同層面的溫室氣體核算標準和計算工具,包括企業(yè)組織層面的《企業(yè)標準》、項目層面的《溫室氣體核算體系:項目核算方法》,以及2011年出版的《溫室氣體核算體系:產(chǎn)品核算與報告標準》和《溫室氣體核算體系:企業(yè)價值鏈核算標準》。2006年,國際標準化組織(International Organization for Standardization)根據(jù)《企業(yè)標準》的相關(guān)要求,制定了組織層面溫室氣體核算標準(ISO14064-1),ISO14064-1標準與《企業(yè)標準》相兼容。ISO14064-1是一種通用行業(yè)的溫室氣體核算方法,不再細分鋼鐵、水泥、電力等,也不再分工序。核算邊界指組織擁有的一個或多個設(shè)施上的一個或多個GHG源或匯。核算的溫室氣體包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)六種溫室氣體。核算排放邊界包括從財務(wù)和運行控制的角度確定組織運行邊界內(nèi)的直接溫室氣體排放,消耗的外部電力、熱力或蒸汽的生產(chǎn)而造成間接溫室氣體排放,以及因組織的活動引起的而被其他組織擁有或控制的溫室氣體源所產(chǎn)生的溫室氣體排放,但不包括能源間接溫室氣體排放。
3.2 國家發(fā)展委試行鋼鐵指南
根據(jù)“十二五”規(guī)劃《綱要》提出的“建立完善溫室氣體統(tǒng)計核算制度,逐步建立碳排放交易市場”和《“十二五”控制溫室氣排放工作方案》(國發(fā)〔2011〕41號)提出的“加快構(gòu)建國家、地方、企業(yè)三級溫室氣體排放核算工作體系,實行重點企業(yè)直接報送溫室氣體排放和能源消費數(shù)據(jù)制度”的要求,為保證實現(xiàn)2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%的目標,國家發(fā)展改革委組織編制了《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》[4]。
核算邊界包括凈消耗的化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2排放,如鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)固定源排放(如焦爐、燒結(jié)機、高爐、工業(yè)鍋爐等固定燃燒設(shè)備),以及用于生產(chǎn)的移動源排放(如運輸用車輛及廠內(nèi)搬運設(shè)備等);鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)在燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等工序中由于其他外購含碳原料(如電極、生鐵、鐵合金、直接還原鐵等)和熔劑的分解和氧化產(chǎn)生的CO2排放;企業(yè)凈購入電力和凈購入熱力(如蒸汽)隱含產(chǎn)生的CO2排放。該部分排放實際發(fā)生在電力、熱力生產(chǎn)企業(yè);鐵生產(chǎn)過程中有少部分碳固化在企業(yè)生產(chǎn)的生鐵、粗鋼等外銷產(chǎn)品中,還有一小部分碳固化在以副產(chǎn)煤氣為原料生產(chǎn)的甲醇等固碳產(chǎn)品中,應予以扣除。
根據(jù)《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放報告》可知,企業(yè)溫室氣體排放邊界作為一個整體,僅分化石燃料燃料直接排放、工業(yè)過程直接排放、電力熱力間接排放及固碳量,而不再從工序過程分為煉焦、燒結(jié)-煉鐵-煉鋼、軋鋼等分別計算。
同時,《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》也僅提供了基于計算的核算方法,沒有提供基于測量的核算方法。
3.3 本課題鋼鐵指南
排放主體原則上為獨立法人,與能源統(tǒng)計報表制度中規(guī)定的統(tǒng)計邊界基本一致。排放主體的核算范圍包括預期生產(chǎn)經(jīng)營活動相關(guān)的直接排放和間接排放。其中,直接排放是指化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的溫室氣體排放;間接排放是指因使用外購的電力、熱力等所導致的溫室氣體排放。生活能耗導致的排放原則上不計入核算范圍內(nèi)。鋼鐵行業(yè)具體核算范圍包括:
(1)固定燃燒設(shè)備(如焦爐、燒結(jié)機、高爐和工業(yè)鍋爐等固定燃燒設(shè)備)及廠界內(nèi)用于生產(chǎn)的移動運輸?shù)壬a(chǎn)輔助設(shè)備使用化石燃料燃燒產(chǎn)生的直接排放;
(2)生產(chǎn)過程中石灰石和白云石等含碳熔劑分解產(chǎn)生的直接排放;
(3)使用外購電力、熱力導致的間接排放;
(4)余熱回收發(fā)電上網(wǎng)、副產(chǎn)煤氣制外銷其他產(chǎn)品所蘊含的CO2排放量應被扣除。
根據(jù)《鋼鐵企業(yè)溫室氣體排放監(jiān)測、核算與報告指南》,同時提供了基于計算的核算方法和基于測量的核算方法。基于計算的核算方法,首先分煉焦、燒結(jié)至煉鋼、鋼材深加工三個環(huán)節(jié)。煉焦環(huán)節(jié)分化石燃料燃燒直接排放、電力熱力間接排放及外購焦炭間接排放;燒結(jié)至煉鋼環(huán)節(jié)分化石燃料燃燒排放、工業(yè)過程排放(包括石灰石、白云石使用過程排放,電極消耗產(chǎn)生的排放,煉鋼降碳過程含碳量變化產(chǎn)生的排放)、電力熱力間接排放及其他外購材料間接排放;鋼材深加工環(huán)節(jié)分副產(chǎn)煤氣燃燒排放、電力熱力間接排放。
分三個環(huán)節(jié)分別核算溫室氣體排放是與《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》核算方法的最大區(qū)別。其優(yōu)勢是能夠清晰的識別出鋼鐵企業(yè)的流程長短,屆時實施全國統(tǒng)一碳排放權(quán)交易市場時,以保證分配給流程長短不同鋼鐵企業(yè)的配額公平、公正。
4 鋼鐵行業(yè)企業(yè)溫室氣體試用
經(jīng)與鋼鐵企業(yè)多次交流培訓,一家鋼鐵企業(yè)積極參與溫室氣體報告試用。
4.1 工藝流程
經(jīng)調(diào)研,該鋼鐵企業(yè)屬于短流程工藝,僅有燒結(jié)-煉鐵-煉鋼過程,無煉焦和軋鋼過程。
溫室氣體直接排放源包括:一是與生產(chǎn)相關(guān)的固定燃燒設(shè)備類型、數(shù)量:2臺燒結(jié)機、3座高爐;廠區(qū)內(nèi)運輸車輛類型、數(shù)量:鏟車4臺、汽車4臺、火車3臺;使用的化石燃料類型:無煙煤、洗精煙、柴油、全焦、二次能源(高煉煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣)。二是生產(chǎn)過程中使用白云石、石灰石。三是焦炭外購。溫室氣體間接排放源包括:部門電力外購。
4.2 活動水平
因該鋼鐵企業(yè)還不具備時時測量溫室氣體排放量的能力,采用基于計算的方法核算該企業(yè)的溫室氣體排放量。溫室氣體排放源活動水平采用層級一數(shù)據(jù),其計算方法是根據(jù)年度購買量或銷售量以及庫存的變化來確定實際消耗或產(chǎn)出的數(shù)據(jù)。購買量或銷售量采用采購單或銷售單等結(jié)算憑證上的數(shù)據(jù),庫存變化數(shù)據(jù)采用計量工具讀數(shù)或其他符合要求的方法來確定。計算公式如下:
消耗量=購買量+(期初存儲量-期末儲存量)-其他用量
產(chǎn)出量=銷售量+(期末庫存量-期初庫存量+其他用量
該鋼鐵企業(yè)按照指南要求,提供了化石燃料(無煙煤、洗精煙、柴油、全焦、二次能源(高煉煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣)、碳酸鹽(白云石、石灰石)、凈購電力及自發(fā)電年活動水平數(shù)據(jù)。
從該鋼鐵企業(yè)提供的活動水平數(shù)據(jù)來看,除高煉煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣混合自發(fā)電使用比例沒有測量外,其它數(shù)據(jù)均能與該企業(yè)自身能源、原材料等統(tǒng)計相吻合,企業(yè)基本能夠提供相關(guān)溫室氣體排放源活動數(shù)據(jù)。
4.3 數(shù)據(jù)分析
2013年,該鋼鐵企業(yè)燃燒直接排放包括燃結(jié)-煉鐵-煉鋼和高爐煤氣發(fā)電等化石燃料燃燒排放,各占總排放量的30.3%和58.9%,共計89.2%,該短流程鋼鐵企業(yè)溫室氣體排放主要來自化石燃料;工業(yè)工程排放包括石灰(包括白云石)及電極消費直接排放,各占總排放量的2.9%和3.7%;間接排放僅電力,占總排放量的4.2%。在煉鋼工程中,有1.1萬噸被固定在鋼錠中。
一、方法學的技術(shù)概要
(一)核算邊界
本方法的溫室氣體排放核算邊界,是以皮江法鎂冶煉生產(chǎn)為主營業(yè)務(wù)的獨立法人企業(yè)或視同法人單位。核算邊界內(nèi)的次級排放主體包括原鎂生產(chǎn)工序和生產(chǎn)輔助附屬設(shè)施,部分企業(yè)可能還包括硅鐵生產(chǎn)、后續(xù)產(chǎn)品加工等其他的上下游生產(chǎn)經(jīng)營活動。
(二)排放源
鎂冶煉企業(yè)核算邊界內(nèi)的關(guān)鍵溫室氣體排放源包括:
1、燃料燃燒排放:鎂冶煉生產(chǎn)中使用的燃料包括各種煤氣、天然氣、煤等,燃料燃燒會導致CO2排放。
2、能源作為原材料用途的排放:對于同時從事原料硅鐵生產(chǎn)的鎂冶煉企業(yè),硅鐵生產(chǎn)以焦炭或蘭炭(能源產(chǎn)品)作為還原劑,會導致CO2排放。我國對硅鐵生產(chǎn)的焦炭或蘭炭消耗量計入能源的原材料用途進行統(tǒng)計,此類排放屬于能源作為原材料用途的排放。
3、工業(yè)生產(chǎn)過程排放:指工業(yè)生產(chǎn)活動中,除能源的使用以外所發(fā)生的物理變化或化學反應,導致溫室氣體排放。鎂冶煉生產(chǎn)中的白云石煅燒工藝,由于碳酸鹽原料的分解反應而導致CO2排放,屬于工業(yè)生產(chǎn)過程排放。
4、其他排放:指企業(yè)凈購入電力和凈購入熱力所隱含的燃料燃燒產(chǎn)生的溫室氣體排放。此類排放實際發(fā)生在其他企業(yè)所控制的發(fā)電和供熱設(shè)施上。
(三)量化計算方法
鎂冶煉企業(yè)的溫室氣體排放量是其各項排放源的排放量之和,按公式(1)計算。
EM = (EMi) (1)
式中:
EM——企業(yè)溫室氣體排放總量;
EMi——企業(yè)核算邊界內(nèi)某項排放源的溫室氣體排放量;
i——排放源類型,包括燃料燃燒、能源的原材料用途、工業(yè)生產(chǎn)過程、外購電力和外購熱力等。
按照以下內(nèi)容核算各類排放源的溫室氣體排放量。
1、燃料燃燒排放
所需的活動水平是統(tǒng)計期內(nèi)各種燃料消耗量,以熱量單位計,按公式(2)計算。
ACf = Qf ×HVf /106 (2)
式中:
AC——燃料的活動水平,單位為太焦(TJ);
Q ——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)計量的燃料消耗量,單位為噸(t)或立方米(m3),相關(guān)計量器具應符合《GB17167用能單位能源計量器具配備和管理通則》要求;
HV——燃料的熱值,單位為兆焦/噸(MJ/t)或兆焦/立方米(MJ/m3),推薦采用缺省值,也可委托有資質(zhì)的專業(yè)機構(gòu)進行檢測,檢測應遵循《GB/T213煤的發(fā)熱量測定方法》、《GB/T384石油產(chǎn)品熱值測定法》、《GB/T 22723天然氣能量的測定》等要求;
f——燃料類型代號。
燃料燃燒的二氧化碳排放因子按公式(3)計算。
EFf = Cf ×OXf × 44/12 (3)
式中:
EFf——燃料類型f的二氧化碳排放因子,單位為噸二氧化碳/太焦(tCO2/TJ);
Cf——統(tǒng)計期內(nèi),燃料類型f的平均含碳量,單位為噸碳/太焦(tC/TJ),推薦采用缺省值,也可委托有資質(zhì)的專業(yè)機構(gòu)進行檢測,檢測應遵循《GB/T476煤的元素分析方法》、《SH/T0656石油產(chǎn)品及劑中碳、氫、氮測定法》、《GB/T13610天然氣的組成分析》等要求;
OXf——統(tǒng)計期內(nèi),燃料類型f的平均碳氧化率,單位為%,推薦采用缺省值,也可采用國家權(quán)威機構(gòu)的行業(yè)采樣檢測數(shù)據(jù)。
燃料燃燒導致的二氧化碳排放量(EMf,單位t),是各種燃料燃燒排放量的加總,按公式(4)計算
EMf = (EFf × ACf) (4)
2、能源作為原材料用途的排放(僅針對硅鐵生產(chǎn))
所需的活動水平是統(tǒng)計期內(nèi)硅鐵的產(chǎn)量,企業(yè)計量數(shù)據(jù),單位為噸(t)。由于硅鐵生產(chǎn)不是鎂冶煉企業(yè)的主要生產(chǎn)活動,因此本部分的排放因子采用有色金屬工業(yè)協(xié)會提供的缺省值,2.79噸二氧化碳/噸硅鐵(tCO2/t-FeSi)。硅鐵生產(chǎn)的二氧化碳排放量計算公式見式(5)。
EMS = S × 2.79 (5)
式中:
EMS——硅鐵生產(chǎn)的二氧化碳排放量,單位為噸二氧化碳(tCO2);
S——統(tǒng)計期內(nèi)硅鐵的產(chǎn)量,單位為噸(t)。
3、工業(yè)生產(chǎn)過程排放
所需的活動水平是統(tǒng)計期內(nèi)白云石原料的消耗量,企業(yè)計量數(shù)據(jù),單位為噸(t)。
煅燒白云石的二氧化碳排放因子按公式(6)計算。
EFD = DX × 0.478 (6)
式中:
EFD——煅燒白云石的二氧化碳排放因子,單位為噸二氧化碳/噸白云石(tCO2/t-D);
DX——統(tǒng)計期內(nèi),白云石原料的平均純度,即碳酸鎂和碳酸鈣在白云石原料中的質(zhì)量百分比,單位為%,中國有色金屬工業(yè)協(xié)會推薦的缺省值為98%,也可按照《GB/T 3286.1-2012 石灰石及白云石化學分析方法 第1部分:氧化鈣和氧化鎂含量的測定》進行檢測;
0.478是煅燒白云石的二氧化碳理論排放系數(shù),單位為噸二氧化碳/噸白云石(tCO2/t-D)。
鎂冶煉生產(chǎn)中煅燒白云石的二氧化碳排放量計算公式見式(7)。
EMD = EFD × D (7)
式中:
EMD——煅燒白云石的二氧化碳排放量,單位為噸二氧化碳(tCO2);
EFD——煅燒白云石的二氧化碳排放因子,單位為噸二氧化碳/噸白云石(tCO2/t-D);
D——統(tǒng)計期內(nèi)的白云石原料消耗量,單位為噸(t)。
4、其他排放
(1)外購電力
所需的活動水平是統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)測量和計算的凈外購電量,按照公式(8)計算,相關(guān)計量器具應符合《GB17167用能單位能源計量器具配備和管理通則》要求。
ACe = ELim – ELex (8)
式中:
ACe——統(tǒng)計期內(nèi)的凈外購電量,單位為千瓦時(kWh);
ELim——統(tǒng)計期內(nèi)從其他企業(yè)購買的電量,單位為千瓦時(kWh);
ELex——有自備電廠的企業(yè)在統(tǒng)計期內(nèi)外銷的電量,單位為千瓦時(kWh)。
排放因子推薦采用區(qū)域電網(wǎng)平均排放因子,由國家主管部門每年。企業(yè)應選用最近年份公布的區(qū)域電網(wǎng)平均排放因子進行計算。
按公式(9)計算外購電力導致的二氧化碳排放量。
EMe = EFe × ACe /1000 (9)
式中:
EMe——統(tǒng)計期內(nèi),外購電力導致的CO2排放量,單位為噸(t);
EFe——中國區(qū)域電網(wǎng)排放因子,單位為千克/千瓦時(kg/kWh)。
(2)外購熱力
所需的活動水平是統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)測量和計算的凈外購熱量,按照公式(10)計算,相關(guān)計量器具應符合《GB17167用能單位能源計量器具配備和管理通則》要求。
ACh = HTim –HTex (10)
式中:
ACh——統(tǒng)計期內(nèi)的凈外購熱量,單位為吉焦(GJ);
HTim——統(tǒng)計期內(nèi)從其他企業(yè)購買的熱量,單位為吉焦(GJ);
HTex——統(tǒng)計期內(nèi)外銷的熱量,單位為吉焦(GJ)。
外購熱力的CO2排放因子數(shù)值由國家統(tǒng)一規(guī)定確定,現(xiàn)采用0.11 t/GJ。按公式(11)計算外購熱力導致的二氧化碳排放量(EMh,單位為噸二氧化碳)。
EMh = ACh × 0.11 (11)
二、主要結(jié)論
(一)方法學具有中國特色
我國鎂冶煉生產(chǎn)在能源和原材料的使用方面與發(fā)達國家存在較大的差別。在能源方面,我國有一部分企業(yè)回收利用附近蘭炭生產(chǎn)企業(yè)的尾氣(半焦氣)作為鎂冶煉的燃料,因此本方法參考國內(nèi)一些機構(gòu)的研究成果,給出了蘭炭和半焦氣的熱值、含碳量等缺省值數(shù)據(jù)。在原材料方面,國外通常采用六氟化硫(SF6)作為鎂冶煉的澆鑄過程保護氣,使用完畢之后直排至大氣中,產(chǎn)生溫室氣體排放問題;然而,由于我國的SF6售價很高,因此目前在運行的鎂冶煉企業(yè)均不使用其作為保護劑,而是采用其他的代用品,不會導致溫室氣體的排放問題,因此,本方法未納入SF6的排放內(nèi)容。
(二)核算邊界與統(tǒng)計接軌
發(fā)達國家碳排放權(quán)交易市場大都以生產(chǎn)設(shè)施為核算邊界,但我國現(xiàn)行統(tǒng)計和計量制度采用的則是企業(yè)級別的報告邊界,很多企業(yè)無法達到設(shè)施級的計量器具配置水平。本方法以企業(yè)為核算邊界,符合我國目前的統(tǒng)計和計量水平,在數(shù)據(jù)獲取方面不增加企業(yè)的負擔,得到了業(yè)內(nèi)企業(yè)和專家認同。
(三)量化方法與國際接軌
采用國際通用的活動數(shù)據(jù)法,即按照不同排放機理識別溫室氣體排放源,選擇各類能源的消耗量、原材料消耗量或主要產(chǎn)品產(chǎn)量等作為分排放源的活動水平數(shù)據(jù),排放量等于活動水平與排放因子的乘積。方法原理具有權(quán)威性。
(四)排放源篩選力求完整
【關(guān)鍵詞】能源消費結(jié)構(gòu),溫室氣體排放,新能源
我國近幾年氣象問題頻發(fā),如:酸雨,霧霾等,嚴重影響了人們的日常生活。那么是什么導致全球變暖呢?溫室氣體排放問題出現(xiàn)在我們眼前,而能源消費結(jié)構(gòu)與溫室氣體排放息息相關(guān)。因此,基于能源消費結(jié)構(gòu)的我國溫室氣排放問題的統(tǒng)計分析顯得尤為重要。研究能源消費結(jié)構(gòu)與溫室氣體排放的關(guān)系也為我國調(diào)整能源戰(zhàn)略,引導我國國民經(jīng)濟朝著新的能源消費結(jié)構(gòu)方向理性發(fā)展提供了理論支持。
一、我國能源消費結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
2010年至今,我國不斷優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu),持續(xù)加快推進大型煤炭基地、大型煤電基地建設(shè),并著重推進大型核電、西電東送、西氣東輸工程等方面的建設(shè),加強新能源的開發(fā)和利用。
本文主要研究的能源有:煤炭,石油,天然氣,水電、風電、核電。
如表1所示,2010-2012年, 中國煤炭消費量占能源消費總量均占66%以上, 雖然在2012年有所下降,但是從能源消費結(jié)構(gòu)來看, 煤炭依然在中國能源消費總量中占主導地位,這與中國煤炭資源豐富有著必然的關(guān)系。隨著中國天然氣工業(yè)和水電、核電、風電事業(yè)的發(fā)展, 煤炭消費比例呈下降的趨勢,但是全國能源消費總量都超過32000億噸, 逐年增長, 從能源消費總量環(huán)比增長速度來看,增長趨勢不明顯,但仍應引起重視,一個事實即是:能源消費總量在持續(xù)增加,能源消費結(jié)構(gòu)仍有優(yōu)化的空間。
二、能源消費結(jié)構(gòu)與溫室氣體排放的關(guān)系
與能源消費結(jié)構(gòu)相關(guān)的溫室氣體主要包括三種氣體:二氧化碳,甲烷,氧化亞氮。下面分別分析了能源消費結(jié)構(gòu)與這三種主要溫室氣體排放的關(guān)系。
(一)能源消費結(jié)構(gòu)與二氧化碳
如表2所示,2011-2012年,隨著煤炭消費比重的下降,新能源消費比重的增加,我國二氧化碳平均濃度下降,溫室氣體排放情況有所改善。CO2是最重要的溫室氣體,對溫室效應的貢獻約占全部溫室氣體的67%,目前在大氣中濃度已達389.6ppm,比工業(yè)革命前的濃度(278ppm)高41%,在2011年至2012年間,二氧化碳濃度約390ppm,是造成氣候變暖的主要原因,也是目前全球最關(guān)注的溫室氣體?,F(xiàn)在普遍認為,人類活動造成了大氣中二氧化碳的快速增長,其中一次能源燃料是產(chǎn)生二氧化碳的最多來源,一次能源燃燒中以含碳量最多的煤炭燃燒貢獻最大,中國作為發(fā)展中國家,雖然與美國、日本、德國等發(fā)達國家相比,中國人均能源消費量和由此而產(chǎn)生的人均二氧化碳排放量遠低于這些國家,但單位能源所創(chuàng)造的產(chǎn)值也仍處于較低的水平,這就是中國能源消費總量始終保持較高的水平的原因。
(二)能源消費結(jié)構(gòu)與甲烷
如表3所示,2011-2012年隨著天然氣消費比重的增加,我國甲烷平均濃度增加,說明甲烷的排放與天然氣的消費比重有關(guān),隨著天然氣消費比重的增加而上升。甲烷是僅次于二氧化碳的重要溫室氣體,甲烷的濃度繼續(xù)保持著穩(wěn)定的增長,濃度達到1809ppb,目前大氣甲烷濃度已達到如此高的水平,并且仍在繼續(xù)增加?,F(xiàn)在甲烷對溫室效應的貢獻約為26%僅次于二氧化碳,且相對增溫潛力卻為二氧化碳的21倍。在甲烷氣體的各種排放源中,一次能源的開發(fā)和利用是重要來源。從全球范圍來看,人為源約占總釋放量的58%~79%,而其中的21%左右又與一次能源燃料的生產(chǎn)和使用有關(guān)。總體來說全球能源方面,甲烷在空氣中排放主要來源于煤礦、石油、天然氣開采過程的泄漏。,生物質(zhì)燃燒排放是中國能源領(lǐng)域的第二大甲烷排放源。生物質(zhì)燃燒排放的甲烷主要來自于生物體的不完全燃燒過程。甲烷排放到空氣中是多方面的,我們需要控制其源頭,防止其排放超標。
(三)能源消費結(jié)構(gòu)與氧化亞氮
如表4所示,2011-2012年,隨著煤炭消費比重的下降,石油消費比重大致不變,我國氧化亞氮平均濃度下降,說明氧化亞氮的排放會隨著一次能源消費比重的下降而減少。氧化亞氮也是大氣的微量氣體成分,其平均濃度有所下降。且氧化亞氮對溫室效應的貢獻同樣有所下降。氧化亞氮在大氣中的濃度相對較低。但它對全球變暖的貢獻不可小視。因此,應高度重視氧化亞氮在大氣中濃度的增加。氧化亞氮排放同樣來自一次能源。雖遠小于自然土壤、水體等天然排放源,但它也是主要排放源,并且進行氧化亞氮減排較調(diào)控天然源見效更快。中國對一次能源燃燒和生物質(zhì)燃燒過程氧化亞氮排放量約占全國氧化亞氮排放量的12.4%和1.9%。總的來說,中國對能源領(lǐng)域氧化亞氮排放量研究較其他兩種氣體要薄弱得多,目前關(guān)注較多的是循環(huán)流化床燃燒過程氧化亞氮的排放研究,對于其它氧化亞氮排放源則研究相對較少,因此,在利用有限數(shù)據(jù)進行氧化亞氮排放量的估算時存在著很大的不確定性。因此,我國一方面與要需要精確氧化亞氮排放量,一方面要減少及控制氧化亞氮排放量。
三、結(jié)論
由于我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,我國不暇顧及能源消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題,導致能源消費結(jié)構(gòu)未能適應當前新能源、可再生能源及清潔能源開始大力開發(fā)和利用的情況,從而使得我國溫室氣體排放問題日益嚴重。綜合上述研究,得出結(jié)論:能源消費結(jié)構(gòu)與我國溫室氣體排放問題有關(guān),2012年與2011年的能源消費結(jié)構(gòu)的變化使二氧化碳平均濃度(ppm)、甲烷平均濃度(ppb)上升, 氧化亞氮平均濃度(ppb)有所下降。
四、能源消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施
中國能源消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化主要在于能源系統(tǒng)的優(yōu)化,能源系統(tǒng)優(yōu)化是一個長久工程,也是一項非常艱巨而繁瑣的工作。
大力開發(fā)和完善風電、水電、核電技術(shù),進一步發(fā)展風電、水電和核電工程。我國這方面的經(jīng)驗豐富,且具有豐富的資源。現(xiàn)在我國各方面技術(shù)取得了長足的進步,但仍需要各方面的支持和廣大民眾的理解。核電雖然有泄漏的危險。但只要做好安全措施,并有效的利用,都是利國利民的。水電是我國長久以來比較關(guān)注,我國水電工程日趨完善。大力發(fā)展這三種能源,提高其消費比重,降低煤炭、石油的消費比重,可以減少溫室氣體排放。
著重研究和推廣煤清潔技術(shù)。我國煤炭消費比例常年高居不下,那么我們可以從降低污染的角度出發(fā),降低其對空氣的污染。煤炭的清潔處理主要是煤凈化。煤凈化后,溫室氣體排放量就能得到有效控制。不管是從近期還是從長遠來看,都能夠?qū)崿F(xiàn)能源消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
參考文獻:
關(guān)鍵詞 農(nóng)用地;非CO2溫室氣體;排放量;估算;問題;對策;遼寧大連
中圖分類號 X196 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)01-0233-04
Estimation of Non-CO2 Greenhouse Gas Emissions of Agricultural Land in Dalian City and Control Countermeasure
ZHAO Yang DOU Ying-ying WANG Ni
(Dalian Environmental Science Design Research Institute,Dalian Liaoning 116023)
Abstract Based on the estimation methods of agricultural carbon emissions from ″provincial greenhouse gas inventory guidelines″ established by China,agricultural methane and nitrogen oxide emissions quantity of Dalian City during recent 12 years(2001―2012) were estimated and converted into CO2 equivalent. Through calculation,it′s indicated methane CO2 equivalent emissions of Dalian City increased by 110.8%,which reached 97 704 tons in 2012 from 46 344 tons in 2001. N2O and CO2 equivalent emissions of agricultural land grew in fluctuation,which was 360 488 tons in 2012,and increased by 3.2% during 12 years. The utilization of chemical fertilizer was excessive and unreasonable,the utilization rate of straw was low,and the utilization of straw was simple,which hindered the development of low-carbon agriculture.
Key words agricultural land;non-CO2 greenhouse gas;emissions;estimation;problem;countermeasure;Dalian Liaoning
2 目前存在的問題
2.1 管理體制、技術(shù)、思想方面存在一定的問題
我國對低碳農(nóng)業(yè)方面建設(shè)的法律不健全,經(jīng)濟調(diào)節(jié)手段不夠完善。從技術(shù)層面上看,我國低碳農(nóng)業(yè)科學技術(shù)的研究和應用明顯滯后,多數(shù)企業(yè)還沒有能力開發(fā)大幅度提高資源利用效率關(guān)鍵技術(shù)。此外,人類對于發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)帶來的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益的認識不足,思想上存在局限性。
2.2 化肥施用過量且不合理
自2001年以來大連市的農(nóng)藥化肥施用量逐年增加,其種植業(yè)平均使用量446 kg/hm2(播種面積按335 223 hm2計),超過發(fā)達國家防止化肥污染水體而設(shè)置的225 kg/hm2的安全上限。據(jù)世界糧農(nóng)組織(FAO)[2]統(tǒng)計分析,目前世界平均耕地化肥施用量約為120 kg/hm2,荷蘭為623 kg/hm2,日本為270 kg/hm2,英國為290 kg/hm2,美國為110 kg/hm2,德國為212 kg/hm2。目前,大連市的化肥使用過量且不合理。同時,氮、磷、鉀施用比例是衡量一個國家或地區(qū)化肥施用結(jié)構(gòu)合理與否的重要指標。這一比例在發(fā)展中國家平均為1.00∶0.39∶0.18,在發(fā)達國家為1.00∶0.42∶0.42。大連市氮、磷、鉀化肥施用比例為1.00∶0.20∶0.28,與全國平均比例1.00∶0.31∶0.13相比,化肥施用結(jié)構(gòu)仍然不合理,導致化肥利用率低。過量的化肥往往隨大氣降水或灌溉退水進入地表徑流,造成土壤退化、破壞水資源、肥力損失、加重地表徑流污染,形成硝酸鹽污染。
2.3 秸稈利用率低,利用方式簡單
目前大連市秸稈綜合利用值還處于較低水平,秸稈主要作為農(nóng)村居民生活燃料、有機肥料、大牲畜飼料,少量用作工業(yè)原料和食用菌基料。大連市秸稈有效利用率達到57.81%,秸稈焚燒率42.19%(包括家庭燃用秸稈),秸稈商業(yè)化利用率僅為8.98%(圖10),仍處于較低的水平[3]。
2.4 灌溉方式傳統(tǒng),灌區(qū)設(shè)備老化
大連市農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積約占灌溉面積的45%左右,大部分仍采用傳統(tǒng)灌溉方式,大連市主要有莊河灌區(qū)、東風灌區(qū)(瓦房店市)、普蘭店灌區(qū)三大灌區(qū),灌溉類型為自流式,灌溉作物主要以水田為主,其余為果樹和菜田。目前,三大灌區(qū)都面臨著工程老化失修,渠系有效利用系數(shù)低的問題。另外,部分渠道為土渠,存在坍塌、滲漏、雜草叢生等問題,部分渠系建筑物存在不同程度破壞。
3 對策
3.1 改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,樹立低碳農(nóng)業(yè)意識
意識是行動的先導,要樹立并強化低碳農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實選擇。因此,要切實轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,摒棄四位一體(高排放、高污染、高能耗、高物耗)的高碳農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,向集約農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)、低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變,進而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1-2]。
3.2 建立農(nóng)業(yè)低碳補償機制,加大低碳農(nóng)業(yè)投入和政策支持力度
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有較強的外部性,低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式能帶來環(huán)境的改善。因此,實施低碳補償,以引導和強化農(nóng)戶低碳農(nóng)業(yè)的方式。建立低碳補償執(zhí)行和監(jiān)督機制,建立低碳農(nóng)業(yè)補償標準,建立低碳農(nóng)業(yè)認證制度。加大財政投入力度,逐步建立財政支農(nóng)資金,保證財政支農(nóng)資金投入的穩(wěn)定增長。
3.3 加強技術(shù)指導,提高農(nóng)業(yè)投入品的利用率
采用緩釋肥、提高氮肥利用率、減少化肥使用量是減少農(nóng)田N2O排放的主要途徑。應加強對農(nóng)民實用技術(shù)培訓,積極引導農(nóng)民科學施肥,努力提高農(nóng)民的科學生產(chǎn)技能。充分抓住農(nóng)業(yè)部實施的測土配方施肥這一有利契機,引導廣大農(nóng)民實施配方施肥,優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)、改進施肥方法、確定施肥數(shù)量、合理選用肥料品,提高肥料利用率,減輕化肥面源污染,提高土壤肥力,減少農(nóng)田氧化亞氮排放[3]。
3.4 多措并舉,減少稻田甲烷排放
推廣間歇灌溉、施用農(nóng)家有機肥、種植適宜品種可減少甲烷排放??赏ㄟ^改變稻田的水分管理、利用沼渣替代農(nóng)家有機肥、種植和選育新的品種以減少甲烷排放。一般情況下,稻田甲烷排放和水稻的生物總量呈反比關(guān)系,生物量大的水稻品種可以把更多的碳固定在水稻植株中,從而減少甲烷排放。應用稻鴨共作等生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,可減少甲烷排放。鴨子在稻田中活動,可以增加水體溶解氧,改善稻田土壤的氧化還原狀況,進而可降低甲烷排放[4]。
3.5 發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟,提高農(nóng)業(yè)廢棄物利用效率
應結(jié)合大連市的實際情況,提高秸稈利用的經(jīng)濟附加值,重點推廣的技術(shù)領(lǐng)域為秸稈青貯(黃貯)飼料技術(shù)、秸稈生物反應堆技術(shù)。同時,大連市屬于能源匱乏型城市,所需能源資源全部需要從外部輸入。因此,因地制宜地開發(fā)利用大連市農(nóng)村地區(qū)的秸稈生物質(zhì)能源,可以緩解大連市能源供需矛盾,改善農(nóng)村環(huán)境,建議大連市將推廣干餾裂解法秸稈氣化技術(shù)[5]。另外,農(nóng)業(yè)廢棄物中的高蛋白質(zhì)資源和纖維性材料生產(chǎn)多種生物質(zhì)材料和生產(chǎn)資料是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的重要領(lǐng)域,應大力發(fā)展,提高資源利用率及整體效益[6]。
4 參考文獻
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關(guān)鍵詞:能源效率協(xié)同效益;氣候變化政策協(xié)同效益;定量方法;國際實踐
中圖分類號:X-1 文獻標識碼:A DOI: 10.3969/sn1003-8256.2013.03.001
概要
提高能源生產(chǎn)和消費的效率并改用低碳的能源可大幅減少二氧化碳的排放量和減少其對氣候變化所造成的影響。越來越多的研究發(fā)現(xiàn),這些措施也可以直接減少許多由氣候變化以外因素所引起的但是有危害人類健康和環(huán)境的可能性。協(xié)同效益指除主要政策目標以外,由該政策方案帶來的其他正面影響。進行政策分析時,要對政策方案的實施成本以及實施后對社會帶來的積極影響進行預測和比較分析。實施節(jié)能減排政策方案之所以會面臨政治阻力,原因之一是很難對政策方案能帶來的益處進行量化。一方面,氣候變化減緩政策帶來的好處往往是全球范圍內(nèi)的、長期的、以及不確定的。由于實施成本高,能源價格補貼往往減損能效政策可能帶來的成本效益。另一方面,實施這些政策方案除可直接改善空氣污染情況,其產(chǎn)生的協(xié)同效益(如健康狀況獲得的改善、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高、基礎(chǔ)設(shè)施損壞情況的減少、當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)獲得改善),通常是短期的、當?shù)乜梢灾苯邮芑莸?。其效果相比于減緩氣候變化政策帶來的好處,確定性要高,成本效益通常也高于節(jié)能本身的成本效益。所以,如果提高能效和減緩氣候變化的政策能夠納入?yún)f(xié)同效益概念,這些政策的公眾接受度可得到大幅度的提高。對發(fā)展中國家而言,政策方案能否盡早被接受 尤其重要。因為在發(fā)展過程中如不考慮協(xié)同效益,可能因為固守在次優(yōu)的技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施,長遠來看,成本反而更高。
提高能效和燃料轉(zhuǎn)換效率是溫室氣體減排戰(zhàn)略的一部分。過去二十年,很多研究顯示這兩方面帶來氣候變化以外的好處,多半介于這些政策方案實施成本的30%到超過100%。國際上,政策制定者對于分析能效政策和燃料轉(zhuǎn)換效率政策同時納入對溫室氣體和非溫室氣體兩方面影響的探討愈來愈感興趣。歐盟、美國與日本已開發(fā)出一套相當成熟的方法。
1 協(xié)同效益定量方法的一般步驟
本報告使用定量方法計算節(jié)能減排政策的協(xié)同效益時,采取四個步驟:(1)計算政策的基本情景與其他可能發(fā)生的情景以及彼此在排放量上的差異。(2)使用空氣污染擴散模型或以簡化的方式對污染物濃度進行描述和比較。(3)對每個情景可能會產(chǎn)生的影響進行預測和相互比較(例如使用人口經(jīng)過調(diào)整的C-R方程,找出對健康的影響)。(4)計算這些影響產(chǎn)生的經(jīng)濟效益,并與其它政策方案情景的實施成本進行比較,從而預估由特定的污染物造成的成本。
2 協(xié)同效益的模型、指南和應用研究
通常,協(xié)同效益的定量工作可分為三類:(1)協(xié)同效益模型;(2)事前的政策評估方法;(3)由學者建立的框架,意在改善這方面的研究,并將協(xié)同效益應用到更多的地區(qū)和政策方案上。 表ES-1將協(xié)同效益定量方面的幾個重點模型、指南和框架做了摘要。
3 降低不確定性和簡化方法
協(xié)同效益的理論和研究仍在發(fā)展中,即使是最先進的研究,在許多方面仍然存在著不足。用于預測能耗與溫室氣體排放增長情況的模型在開發(fā)時就包含了高度的不確定性,這是因為能源需求量的增長與經(jīng)濟環(huán)境的變化會受到很多因素的影響。所以對這兩方面進行的預測,從科學的角度而言并不是十分精確的。數(shù)據(jù)的有效性是引起不確定性的重要因素,尤其是將流行病學中的數(shù)據(jù),應用到數(shù)據(jù)采集地點以外的地區(qū)。但是,政策制定者經(jīng)常面臨不確定性,即便協(xié)同效益研究也含有不確定性,因此,不確定性不應該成為進一步發(fā)展與使用協(xié)同效益分析方法的阻力。敏感性分析可以作為探討不確定性來源的重點戰(zhàn)略,我們建議所有的協(xié)同效益研究都應該包括敏感性分析。
此外,用于簡化協(xié)同效益分析的幾種方法已證明對發(fā)展中國家有助益。 根據(jù)事前確定的評分標準進行的定性影響評估,可作為評估潛在協(xié)同效益的第一步,從而研究人員可以確定問題的優(yōu)先順序,然后決定要使用何種定量方法。簡化定量工作,可使用簡化的線性方程和指標如吸入因子來替代大氣擴散模型。但使用時要注意,因為會大幅降低輸出的準確性和透明度。限縮研究范圍有幾種做法,例如限制協(xié)同效益分析只能用在優(yōu)先考慮地區(qū)(如重點都會區(qū));在大范圍的地區(qū)使用解析度較高的模型以找出平均的影響幅度;只研究重點污染物如十微米懸浮微粒物質(zhì)(PM10) 和二點五微米懸浮微粒物質(zhì)(PM2.5);對人口結(jié)構(gòu)的描述不必過于詳盡、縮小調(diào)研的人口類型和人口數(shù)(例如只調(diào)研成人,并視這些人具有同質(zhì)性);以及面對交通運輸?shù)葟碗s的行業(yè)部門時,則要根據(jù)經(jīng)驗法則。要簡化分析方法,也可從影響層面的檢驗數(shù)量下手。嘗試對生態(tài)系統(tǒng)造成的高度不確定影響進行定量分析和計算成本效益,協(xié)同效益分析可以僅專注于流行病學上已知對人類健康危害最大的部分。一個建議的做法是:開發(fā)一套與當?shù)叵嚓P(guān)、涵蓋所有流行病相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,某些領(lǐng)域已有針對地方所開發(fā)的模型。這類模型僅專注于優(yōu)先重點行業(yè)部門與技術(shù)并考量經(jīng)驗法則、缺省值以及適用于當?shù)氐慕?jīng)濟效益標準。不過,經(jīng)驗較豐富的國家在推廣國際最佳實踐模型軟件工具包,如中國和印度等發(fā)展中國家使用的“溫室氣體―空氣污染相互作用和協(xié)同效益模型”(GAINS)時,收獲通常比較多。再者,制定一本全國適用的指南 (參見美國和日本近幾年的做法),將有助于將協(xié)同效益研究納入國家政策方案的做法標準化和將輸出結(jié)果標準化,從而利于不同研究間的相互比較。
最后,由于針對影響程度進行成本效益分析和采用簡化方法的爭議很多,在應用到不同對象時,研究結(jié)果可能有很大的出入。對健康影響進行定量分析的最新方法,如Disability-Adjusted Life Years (DALYs) 和 Quality-Adjusted Life Years (QALYs)有望消除關(guān)于成本效益方面的爭議,并建立一套統(tǒng)一的、具全球可比性的影響評估方法。一些簡易的協(xié)同效益計算方法對中國與其他發(fā)展中國家有幫助作用,不過,在采用大多數(shù)的簡易方法前,必須先投入大量心力進行標準化,從而確保使用簡化方法但不會導致研究結(jié)果的錯誤或者相互矛盾的問題出現(xiàn)。
表ES-1協(xié)同效益定量方面的幾個重點模型、指南和框架摘要
模型、指南或研究 類別 模擬空氣污染物 建模步驟
溫室氣體-空氣污染相互作用和協(xié)同效益模型
(英文簡稱GAINS) 模型 二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氨 (NH3)、揮發(fā)性有機污染物(VOCs)、總懸浮顆粒 (TSPs)、粒子狀物質(zhì) (PM10和 PM2.5)、二氧化碳(CO2)、 甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、六氟化硫(SF6)、烴(HFCs)和 全氟化碳(PFCs) 一個由上至下的模型,可對空氣污染排放活動進行預測;
使用者可從中選擇多個污染控制技術(shù)、節(jié)能措施、燃料轉(zhuǎn)換措施,模型可據(jù)以預測排放水平;
使用大氣擴散模型進行排放水平預測,用以找出新的濃度;
對多方面的影響進行建模:包括通過曝露于細顆粒和地面臭氧方法,從而減少對人體健康的負面影響;通過注入大量酸化和營養(yǎng)素豐富的化合物,從而減緩對植被的破壞;京都議定書考慮減少六種溫室氣體的排放量。人類健康損害的計算基礎(chǔ)是減損的壽命、統(tǒng)計學上減損的壽命與每年死于非命的人數(shù)。
改善空氣質(zhì)量的簡易互動模型
(英文簡稱SIM-Air) 模型 PM10、PM2.5、NOx、SO2、VOCs、CO2. 1. 使用者自己可對推升排放量的活動,進行預測;
2. 一個由下至上的模型,使用者可選擇不同的交通工具、節(jié)能技術(shù)和措施、不同的燃料、改變排放源的地點;
3. 使用者可將排放數(shù)值輸入外部污染物擴散模型,從而找出新的濃度;
4. 可計算對人類健康的影響和超過空氣污染限度的程度;可計算健康影響的經(jīng)濟效益。
綜合全球系統(tǒng)模型
(英文簡稱IGSM) 模型 CO、VOCs、 NOx、 SO2、NH3、炭黑和有機碳、CO2、CH4、 N2O、SF6、 HFCs、PFCs. 一個由上至下的模型,可對空氣污染排放活動進行預測;
使用者可選擇不同種類的燃料、節(jié)能技術(shù)和措施、污染控制技術(shù)、能效以外的技術(shù)、調(diào)整家庭活動和技術(shù)、選擇碳封存和整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)技術(shù),從而預測溫室氣體排放水平;
使用大氣擴散和海洋系統(tǒng)模型,進行排放水平預測,從而找出新的濃度;
對環(huán)境質(zhì)量改善進行建模,并模擬改善后對主要生產(chǎn)力的影響,但未對健康造成的影響進行建模。
美國環(huán)保署綜合環(huán)境戰(zhàn)略計劃
(英文簡稱IES) 事前評估指南 CO2、PM10、PM2.5、臭氧、SO2、 CO、NOx、鉛 使用多種井然有序的方法,對排放量進行預測;
使用者可選擇不同的技術(shù)和措施,多半是應用于交通運輸部門的空氣污染控制技術(shù)或活動;
使用空氣擴散模型或更簡化的方法;
根據(jù)當?shù)鼗蚱渌貐^(qū)的有關(guān)于影響方面的數(shù)據(jù),計算對人類健康的影響;也可用于計算成本效益。
日本氣候變化項目協(xié)同效益定性評估方法手冊 事前評估指南 SOx,、NOx、煙塵、粉塵、CO2.
使用者評估影響時,可選擇要使用定性或定量方法;
使用者進行定量分析時,可選擇不同的技術(shù)和活動,并依據(jù)數(shù)據(jù)輸入要求選擇合適的計算公式 ;
模型提供空氣、水和廢棄物污染方面措施的輸出值,但不對影響評估使用擴散模型或定量分析。
黃金標準程序模型 事前評估指南 NOx、 SOx、 鉛、一氧化碳、 O3、持久性有機污染物 (POPs)、 汞(Hg)、氯氟烴 (CFCs)、鹵素、可吸入的懸浮顆粒物(RSPM)、NH3、PM10、揮發(fā)性有機物、 TSP、灰塵、異味
符合技術(shù)和活動(可再生能源、能效或?qū)U棄物的處理)相關(guān)規(guī)定的CDM 項目開發(fā)人員,可在黃金標準程序模型項目注冊內(nèi)設(shè)立一個項目賬戶;
項目規(guī)劃人員與當?shù)厣鐓^(qū)合作,根據(jù)多項評估影響程度的標準,確立社區(qū)欲達成的目標;
申設(shè)項目賬戶一旦獲準,項目開發(fā)人員可根據(jù)項目指南,設(shè)立基準線并規(guī)劃如何對影響程度進行計算;
項目開發(fā)人員針對各項標準,建立監(jiān)測系統(tǒng);項目獲得當?shù)厣鐓^(qū)或第三方審計人員核準后,該項目會收到由注冊區(qū)寄出的證書。
讓交通運輸協(xié)同效益方法成為主流:交通運輸政策評估指南 事前評估指南 NOx、PM、 CO、CO2 使用者會看到多個由下至上的建模方程,這些方程可計算實施交通運輸相關(guān)技術(shù)、更換燃料種類和方法(如狀態(tài)切換措施)后所產(chǎn)傷的協(xié)同效益;
在入選措施的執(zhí)行力度上,將取自經(jīng)驗或來自使用者的數(shù)據(jù),套入方程中,從而預估排放量或調(diào)整的活動內(nèi)容;
使用者可使用簡易的定量公式,對影響程度進行評估。
氣候成本項目 事前評估中
應用研究 SO2、 NOx、VOCs、 NH3、PM2.5 使用由上至下的” 溫室氣體-空氣污染相互作用和協(xié)同效益模型,對推升排放量的活動,進行預測;
使用不同的節(jié)能技術(shù)、換用不同的燃料、使用傳統(tǒng)的污染控制技術(shù)等技術(shù)措施,要符合既有的節(jié)能規(guī)定以及控制非溫室氣體污染的相關(guān)規(guī)定;
使用大氣擴散模型;
計算對人類健康、實體基礎(chǔ)建設(shè)與主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力等方面的影響,并計算經(jīng)濟效益。
歐洲環(huán)保署對溫室氣體減排政策在空氣質(zhì)量方面的協(xié)同效益之分析 事前評估中
應用研究 NOx、 SO2、PM10、PM2.5、CO2、CH4、N2O、SF6、HFCs、PFCs、NH3、非甲烷揮發(fā)性有機化合物 一個由上至下的模型,用于預測推升排放量原因;
一個由上至下的模型,可根據(jù)二氧化碳排放量上限、用盡所有可用的技術(shù)、持續(xù)使用空氣污染控制技術(shù)等條件,預測排放量的變化;
使用空氣污染擴散模型,從而找出新的濃度;
每個情景涵蓋的影響層面包括:人類健康、植被受損面積、由于酸化受損的森林面積、由于水體富營養(yǎng)化受損的土地面積。有關(guān)于人類健康影響方面的經(jīng)濟效益計算。
ExternE 項目模型 事前評估中
應用研究 SO2、NOx、PM10、PM2.5 、非甲烷揮發(fā)性有機化合物、NH3、 特定重金屬、 CO2、 CH4、 N2O、SF6、 HFCs、PFCs 能耗需求數(shù)據(jù)來自”政府間氣候變化灣門委員會”(IPCC)的估測值;
使用者可根據(jù)換用不同燃料,選擇能夠符合用能需求的燃料組合;
使用大氣、土壤、水污染擴散模型;
就健康、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量、造林進度、地球暖化與其他危害方面,進行定量分析;并對健康、農(nóng)業(yè)、實體基礎(chǔ)設(shè)施成本、氣候變化和對生態(tài)系統(tǒng)的破壞等方面造成的影響,進行成本效益分析。
看不見的能源成本 學術(shù)框架 SO2、NOx、PM2.5、PM10 根據(jù)現(xiàn)有的用能需求,對四個行業(yè)部門的發(fā)電做法,進行建模,并對建模結(jié)果互為比較;
根據(jù)使用的燃料組合,計算工廠的用能和排放量;
使用大氣擴散模型分析排放量;
對人類健康、谷物與木材的收成情況、建筑材料、休閑、能見度、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與氣候變化等方面的影響,進行評估。
中國模型內(nèi)的溫室氣體減排政策的協(xié)同效益 學術(shù)框架 PM、 SO2、NOx、CO2 根據(jù)發(fā)電成本,使用混合模型對用能需求與用能需求趨勢,進行預測;
由于本模型對價格做出約束,所以可以根據(jù)選用的技術(shù),預測排放量;
使用大氣擴散模型估算排放量;
使用吸入因子找出健康受損程度并從成本效益角度進行分析。
美國電力行業(yè)減碳政策使用Future模型進行協(xié)同效益評估的相關(guān)資源 學術(shù)框架 NOx、SO2 一個由上至下的模型,用于找出電力需求量;
更換燃料種類造成排放量的變化;根據(jù)對碳價格的預期和必須符合污染相關(guān)規(guī)定的前提下,高效發(fā)電技術(shù)的執(zhí)行情況;
使用大氣擴散模型,找出污染物濃度的變化情況;
對人類健康的影響程度進行建模與成本效益分析;其他影響包括減少使用傳統(tǒng)污染控制技術(shù)的成本。
參考文獻:
Abstract: Methodologies for estimation based on the Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories and for decomposition based on energy use are systematically combed in this paper. Finally, the great meaning of these methodologies used in GHG emission estimation and decomposition for low carbon economy research is boldly affirmed.
關(guān)鍵詞: 溫室氣體排放量;清單指南;估算方法;因素分解法
Key words: greenhouse gas emission amount;guidelines for inventories;estimation methodology;decomposition methodology
中圖分類號:X322 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)19-0223-02
0引言
自1990年開始至今,聯(lián)合國氣候變化政府間專家委員會(IPCC)連續(xù)了四次全球氣候評估報告,逐漸明確了“人類活動是引起大氣中溫室氣體排放增加,并進而引起全球氣候變暖的主要原因”這一基本認識。1992年,聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(簡稱《公約》)。這是世界上第一個旨在“將大氣中溫室氣體的濃度穩(wěn)定在防止氣候系統(tǒng)受到危險的人為干擾的某一水平上”以應對氣候變(暖)化的國際公約,具體而言就是“個別地或共同地使溫室氣體的人為排放回復到1990年的水平”。而要實現(xiàn)這一目標,首要的任務(wù)就是對各國溫室氣體排放情況――包括歷史的和現(xiàn)實的排放量進行估算,并在此基礎(chǔ)上識別影響溫室氣體排放的主要因素。
1基于《國家溫室氣體排放清單指南》的溫室氣體排放量估算
1.1 《國家溫室氣體排放清單指南》的出現(xiàn)及發(fā)展溫室氣體(greenhouse gas, GHG)是指大氣中那些吸收和重新放出紅外輻射的自然的和人為的氣態(tài)成分。它以二氧化碳(CO2)為主,同時包括甲烷 (CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物 (HFCS)、全氟化碳 (PFCS)、六氟化硫(SF6)。
早在二十世紀八十年代晚期,各種國家溫室氣體清單就開始大量出現(xiàn),但由于參照標準和應用范圍不同,這些清單存在很大的不確定性。為促進有關(guān)氣候變化和應對氣候變化的信息交流,加快對歷史及未來溫室氣體排放量的估算和預測,1996年,IPCC編寫并了第一版《國家溫室氣體排放清單指南》(簡稱《指南》),首次界定了溫室氣體、排放源與匯的類別,從而為各國溫室氣體排放量估算確立了基本一致的范圍。隨后幾年,IPCC又相繼編寫了《1996年IPCC國家溫室氣體清單指南修訂本》、《國家溫室氣體清單優(yōu)良作法指南和不確定性管理》、《土地利用、土地利用變化和林業(yè)優(yōu)良作法指南》等。這些規(guī)定最終匯集成《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》。
《2006年國家溫室氣體排放清單》包括一般指導及報告、能源、工業(yè)過程和產(chǎn)品使用、農(nóng)業(yè)林業(yè)和其他土地利用、廢棄物共6卷。總的看來,IPCC《指南》提供了編制清單通用的基本方法、表式和可供參考的基本參數(shù),具有較高的參考價值和指導意義,目前各國正嘗試用這些標準來制定適用于本國的溫室氣體人為源排放和匯清除估算清單,以便向《公約》組織匯報。但由于IPCC《指南》對實際數(shù)據(jù)的可獲得性考慮不足,使得該《指南》用于各個國家或地區(qū)時仍然面臨較大的不確定性。其中,所提供的排放系數(shù)與各國實際排放系數(shù)的差異是影響溫室氣體排放量估算質(zhì)量的重要原因。目前,只有美國芝加哥、韓國Chuncheon(春川市)等地區(qū)對石油、煤油、柴油、型煤、天然氣和火力發(fā)電行業(yè)的CO2排放系數(shù)進行了實測。2006年,我國根據(jù)ACM0002方法指南確定了中國區(qū)域電網(wǎng)的基準線排放因子,從而促進了CDM項目的開發(fā)。
1.2 溫室氣體排放量估算方法對溫室氣體排放量估算的廣泛關(guān)注基本上是從1992年《公約》建立前后開始的。有關(guān)全球變暖和溫室效應的熱烈討論以及對保持氣候穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展必要性的認識促使一些組織機構(gòu)開始設(shè)計溫室氣體排放量和大氣污染物排放量的估算方法和手段,以便評價組織對環(huán)境造成的影響。Paul等人開發(fā)出一個根據(jù)可獲得燃料清單信息來估算組織機構(gòu)排放量的軟件系統(tǒng)。由于人為活動(如能源利用)造成的排放源容易準確計算,但土地使用及其他自然現(xiàn)象引起的排放量卻很難獲得,因此有關(guān)溫室氣體排放量的估算研究更多集中在化石能源利用領(lǐng)域。David等對1988年國內(nèi)化石燃料消耗排放的溫室氣體占全國溫室氣體的比例進行估算發(fā)現(xiàn),能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計來源不同以及對溫室氣體成分界定的不同導致計算結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。
從基于能源利用的溫室氣體(碳)排放估算方法來看,目前主要有實測法、物料衡算法和排放系數(shù)法。這三種方法是估算的基本工具,在使用過程中各有所長,互為補充。排放系數(shù)法的應用由于有IPCC《指南》可供參考,相對而言是最多的。這種方法往往與碳排放分解技術(shù)相結(jié)合,用于對各地區(qū)、行業(yè)某一時期內(nèi)基于能源利用的CO2排放量進行估算和分解,剖析影響CO2排放較大的因素,從而為相關(guān)政策的制定提供指導。另外,也有部分研究機構(gòu)采用AIM/排放模型估算和預測溫室氣體排放量。
從基于非能源的CO2排放估算方法來看,目前單獨研究的不多。M.L. Neelis開發(fā)出一種基于非能源消耗的CO2排放估算表格模型(NEAT),可以用于幫助政府根據(jù)IPCC《指南》進行碳儲量計算。同期,意大利的S. La Motta將NEAT模型及IPCC方法應用到了本國基于非能源消耗的CO2排放量估算中。
2有關(guān)碳排放量影響因素的分解方法
有關(guān)溫室氣體排放(主要是碳排放)量的分解研究始于二十世紀末。1991年,Torvanger使用迪氏指數(shù)分解法對9個經(jīng)合組織國家制造業(yè)在1973-1987年間基于能源消費的CO2排放量進行因素分解,首次提出了能源強度的概念及其對CO2排放的重要影響。隨后,B. W. Ang對行業(yè)層面的能源消費和能源需求進行分解分析,構(gòu)建了因素分解分析的方法論,并提出一種不留殘差的分解方法――對數(shù)平均迪氏指數(shù)分解法(Log Mean Divisia Index method,LMDI),從而為后來基于能源使用的碳排放影響因素研究及其在地區(qū)、部門及行業(yè)等范疇的應用奠定了模型基礎(chǔ)。
目前關(guān)于CO2排放分解的研究相對較多,從這些研究來看,發(fā)達國家的研究較多,發(fā)展中國家的研究相對較少。大多數(shù)研究呈現(xiàn)的觀點基本相似,即:從某一時段看,某一地區(qū)或部門基于能源利用的碳(或CO2)排放量的變化與其經(jīng)濟發(fā)展速度有關(guān),影響CO2排放的因素主要包括:燃料(主要是指化石燃料,如煤、石油、天然氣)排放系數(shù)、燃料消費結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、部門或地區(qū)能源強度、人均GDP等。每一種因素對CO2排放的貢獻不同,其中能源強度的貢獻相對較大。
3結(jié)語
通過多年來全球科學家、專家學者及政府部門的共同努力,有關(guān)溫室氣體排放的估算與因素分解研究已經(jīng)建立起一套較為完整的方法論體系。在此基礎(chǔ)上,發(fā)展低碳經(jīng)濟也有了較為科學的評價方法和控制依據(jù)。
參考文獻:
[1]Katrina Brown and Neil Adger, Estimating National Greenhouse Gas Emissions Under The Climate Change Convention, Global Environmental Change, Volume 3, Issue 2, June 1993, Pages 149-158.
[2]David Von Hippel; Paul Raskin; Susan Subak; Dmitry Stavisky. Estimating Greenhouse Gas Emissions From Fossil Fuel Consumption Two Approaches Compared,Nergy Policy, Volume 21, Issue 6, June 1993, Pages 691-702.
傅秀潔 薛成義
日出東方太陽能股份有限公司江蘇連云港 222000
摘要:本文結(jié)合高層建筑消防、給排水現(xiàn)場管理的實踐,分析了消防、給排水施工階段存在的問題,提出了一些解決工程實際問題的具體措施。
關(guān)鍵詞:消防、給排水管道;問題;防治措施
中圖分類號:TU998文獻標識碼: A
隨著現(xiàn)代人生活水平和對感觀質(zhì)量的提高,人們對生活質(zhì)量的要求越來越高,在滿足使用要求的同時,對美觀和舒適度的需求逐步增大,對建筑消防、給排水的要求也逐步提高,消防、給排水工程是建筑工程的重要組成部分,也是影響建筑物使用質(zhì)量的重要因素,其施工質(zhì)量的好壞將直接影響到建筑物消防、給排水系統(tǒng)的正常運行,給生活與工作帶來了很大的麻煩,因此必須嚴格把好建筑物消防、給排水施工質(zhì)量關(guān)。
1應注意消防給水系統(tǒng)安裝的規(guī)范性
消防給水系統(tǒng)主要存在以下問題:首先是管網(wǎng)試壓沒有按施工方案和規(guī)范要求進行,管網(wǎng)試壓分強度試驗和嚴密性試驗兩步進行,強度試驗壓力一般按設(shè)計要求或規(guī)范要求進行;嚴密性試驗壓力是指工作壓力,一般是指水泵揚程來進行。目前有些工地只對管網(wǎng)進行試漏試驗或試驗壓力不符合設(shè)計和規(guī)范要求,這樣給系統(tǒng)的正常運行帶來了隱患。
按照規(guī)范的要求,管網(wǎng)安裝完畢后,應進行強度試驗和嚴密性試驗。對于生活給水和消防給水管道,試驗壓力為管道工作壓力的1.5倍,并且不小于0.6MPa。強度試驗是管網(wǎng)在試驗壓力下10min內(nèi),壓力降不大于0.05MPa為合格。然后將試驗壓力緩慢降至工作壓力,經(jīng)檢查無滲漏,則嚴密性試驗為合格。對于自動噴水滅火系統(tǒng),當設(shè)計工作壓力小于等于1.0MPa時,水壓強度試驗壓力為設(shè)計工作壓力的1.5倍,并且不低于1.4 MPa;當設(shè)計壓力大于1.0MPa時,水壓強度試驗壓力應為該工作壓力加0.4MPa。水壓強度試驗是管網(wǎng)在試驗壓力下穩(wěn)壓30min,壓力降不大于0.05MPa為合格,而水壓嚴密性試驗應在水壓強度試驗和管網(wǎng)沖洗合格后進行,試驗壓力應為設(shè)計工作壓力,穩(wěn)壓24h,無泄漏為合格。
其次是消防管道連接方式一般是按大于等于DN100的采用卡箍連接,小于DN100的一般采用螺紋連接。有許多工程由于6米長管材無法運到各樓層施工現(xiàn)場,只有將管材切為二半,采用施工梯運到各樓層。這就造成在管道安裝時,管道支、吊架就不能按規(guī)范要求的間距施工,因為卡箍連接為柔性連接,卡箍兩邊必須有一個支、吊架,否則管道接口處容易造成變形或脫口。還有許多工程不重視管道支、吊架的管卡安裝完整性,有支、吊架但無卡、或管卡螺母上不到位,也將造成變形或脫口現(xiàn)象的發(fā)生。解決措施是檢查、整改到位,特別是隱蔽之前。
再次是感溫噴頭與周圍物體的距離不符合規(guī)范要求,造成火災時由于噴頭與樓板距離太遠,感溫元件不能及時動作,延誤噴水時間而使火勢蔓延;或者噴頭距周圍障礙物體太近,而使噴灑不到其保護范圍的隱患存在;或是由于設(shè)計考慮欠周全,部分工程噴淋系統(tǒng)的末端試水裝置安裝在公共走廊處,附近沒有排水管或地漏,造成試驗過程中流出的水無法從排水系統(tǒng)中迅速排走;對于不吊頂?shù)姆块g,噴頭設(shè)置為上噴時,當通風管道或排管寬度大于1.2m時,按規(guī)范要求,其下方必須設(shè)置噴頭,以保證使用要求;水力警鈴未設(shè)置在公共通道或值班室的外墻上,當使用場所發(fā)生火災,自動噴水滅火系統(tǒng)啟動后,所發(fā)出的振警聲響不能被值班人員或保護場所內(nèi)其它人員及時發(fā)現(xiàn),可能造成不必要的財產(chǎn)損失和人員傷亡,而且火災撲滅后不方便關(guān)閉水源控制閥和維修檢查。對于以上問題防治措施,一是要加強現(xiàn)場檢查并及時整改,二是如是設(shè)計問題,應及時與設(shè)計人員溝通,如需變更應及時變更。
2應注意生活給水系統(tǒng)安裝的合理性
生活給水系統(tǒng)主要存在下列問題:首先是水表安裝不符合要求,各戶水表、閥門明裝在首層的公共地方,有些工程為考慮抄表方便和美觀,將各樓層各戶的管道總閥門和水表均設(shè)置在首層的公共地方,無任何防護措施。當住戶維修室內(nèi)管件或被人誤關(guān)總閥門時必須到樓下檢查處理,造成不必要的糾紛和麻煩。當樓層各戶水表集中布置在水管井處時,由于管井尺寸的限制或者施工工藝欠佳,使得水表相鄰距離或水表外殼距墻內(nèi)表面距離過小,造成了抄表和維修的不便。并且水表前后直線管段長度不符合規(guī)范規(guī)定,影響了水表運行的準確度。水表應安裝在便于檢修、不受曝曬和污染的地方。
其次是生活水池的溢流管管徑選擇不當,并且無防污染措施:部分工程水池溢流管的管徑小于進水管,出口直接伸入集水井中,而且無設(shè)置網(wǎng)罩。這樣當水位控制器失靈時,不能保證將多余的水從溢流管順利排出,導致從水池頂蓋滿溢。另外出口伸入集水井中無設(shè)置存水彎,會使積存的臭氣回流至水池或者老鼠等動物順著管道進入水池,污染水質(zhì)。合理的做法是溢流管的管徑應按排泄貯水池最大流量確定,并宜比進水管大一級。溢流管的出口應設(shè)置存水彎和網(wǎng)罩,溢流管的排水方式宜采取二次排水方式,即先流至地面水溝,再經(jīng)過水溝流入集水井內(nèi),通過空氣隔斷來防止污穢氣體污染水池水質(zhì)。
再次是部分工程采用塑料管作為冷、熱水管,暗敷在樓層混凝土樓板內(nèi)。由于塑料管的線膨脹系數(shù)相對鋼管要大,因水溫或環(huán)境溫度變化,其熱脹冷縮的長度變化值較大,對于有分支管或管接頭的管道來說,產(chǎn)生滲漏的機會較高。因此在衛(wèi)生器具集中的廚房、衛(wèi)生間內(nèi),宜采用分水器多支路單向布管方式,將每一根配水支管直通到配水點與衛(wèi)生器具和從龍頭等連接處,以減少或取消在暗敷管道中使用劣支管或管接頭。
最后是生活給水管材仍使用鍍鋅鋼管,由于給水管道中鍍鋅鋼管與水中雜質(zhì)發(fā)生化學反應,管道內(nèi)表面和接口處容易產(chǎn)生銹蝕,影響供水水質(zhì),并且使得管道壽命縮短。所以有關(guān)部門在設(shè)計、選擇生活給水管材時,應禁止使用鍍鋅鋼管,并且要根據(jù)各類建筑的不同要求,結(jié)合各種類型給水管的特點,選擇適用的管材,還有管道穿越屋面樓板時未設(shè)置套管,穿屋面時未采用金屬套管,或者設(shè)置了套管但伸出完成面高度不符合規(guī)范的要求,套管與管道縫隙無灌注細石混凝土搗實,不使用瀝青油。
3應注意排水系統(tǒng)安裝的實用性
水生植物修復污染水體過程中,因有機物的降解及氮磷的去除,釋放溫室氣體,對環(huán)境造成二次污染。溫室效應造成的氣候變化引起了人們的廣泛關(guān)注,溫室氣體濃度的增加是引起溫室效應的主要原因,因此溫室氣體的“源一匯”受到了廣泛的關(guān)注。大氣中CO2,CH4、和N2O的濃度增加對溫室效應增強的總貢獻率占了將近80 %,是溫室效應的主要貢獻者,且其大氣濃度仍分別以年均0.5% ,0.8%和0.3%的速率在增長。目前,對于溫室氣體排放的研究多集中于農(nóng)田、水庫、湖泊及天然濕地等方面,對于污水處理過程中溫室氣體(CO2,CH4、和N2O)排放研究很少,而水生植物修復污染水體過程中溫室氣體排放的研究鮮見。
依托生態(tài)治理工程,采用江蘇省農(nóng)業(yè)科學院自主研發(fā)的原位收集和釋放氣體裝置,監(jiān)測鳳眼蓮( Eachhornaa crassapes)深度凈化污水廠尾水過程中溫室氣體(CO2,CH4、和N2O)排放通量的季節(jié)變化特征和沿程變化特征,并探討溫室氣體排放通量的相關(guān)環(huán)境因素,為鳳眼蓮深度凈化污水廠尾水生態(tài)工程提供理論支撐。
1 材料與方法
1.1 污水處理廠與深度凈化塘概況
南京市高淳區(qū)東壩污水處理廠(31。17'28.0" N ,119。02'29.3" E),主要污水來源于東壩鎮(zhèn)及附近的生活污水,采用A20工藝處理污水,日接納污水能力為2 000 t,實驗期間日均處理生活污水1 024 t o未構(gòu)建尾水深度凈化生態(tài)工程前,生活污水經(jīng)污水廠處理后直接排入連通太湖的青河。
如圖1所示,深度凈化塘采用三級串聯(lián)方式組成。深度凈化塘各級長度均為105 m,深1.2 m,其中第一級深度凈化塘寬為25 m,第二、三級深度凈化塘為27.5 m,總有效容積為7 500 m3,之間采用土夯方式隔開,深度凈化塘底部和岸堤均鋪設(shè)防水布防止底部滲漏至地下水。進水口和出水口均設(shè)置流量計監(jiān)測污水凈化量。出水口設(shè)置溢流堰保持深度凈化塘水深為1 m。污水廠尾水全部進入深度凈化塘,其水力負荷為((0.13 ± 0.03) m3·m-2·d-1,TN負荷為((1.21 ± 0.10) g·m-2·d-1, CODMn負荷為(0.57 ± 0.02) g·m-2·d-1, TP負荷為(0.05 ± 0.00)mg ·m-2·d-1。 2015年5月底鳳眼蓮種苗投放完畢,種苗投放量為0.6 kg·m-2。在進水口、一級、二級及三級凈化塘出水口沿程設(shè)置4個監(jiān)測點(圖1),將采氣裝置放置在監(jiān)測點連續(xù)采氣,并在附近設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測點采集水樣。〕
1.2 進水情況
該尾水深度凈化生態(tài)工程進水為高淳縣東壩污水處理廠尾水,尾水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918-2002一級A標準,水質(zhì)因季節(jié)和時節(jié)不同有所差別。工程運行期間,污水處理廠尾水ρ(TN)為(9.27±3.31)mg·L-1 ,ρ( TP)為(0.39±0.O5)mg·L-1 }P } NHa+-N)為(0.4910.07) mg·L-',CODn,為(4.3810.65)mg·L-',水體p( DO)為(5.4012.21)mg·L-' , pH值為7.3610.28 。
1.3采樣及分析方法
采用江蘇省農(nóng)業(yè)科學院自主研發(fā)的氣體收集裝置(圖2)采集氣體,綜合考慮鳳眼蓮的生長特征、溫度和產(chǎn)氣量變化等因素,在8-9月,一次采氣過程持續(xù)7d,連續(xù)采氣,采集3次;10-11月,一次采氣過程約持續(xù)15 d,連續(xù)采氣,采集2次。為減少誤差,統(tǒng)一在上午8 ; 00-11 ; 00采集氣體,氣體的采集和測定方法參考文獻[21}。每個采樣點設(shè)置3套采氣裝置。當集氣罩內(nèi)氣體積聚形成氣泡時,根據(jù)排水集氣法原理自動將氣體吸入集氣瓶,通過集氣瓶的質(zhì)量變化來計算產(chǎn)氣量。采用氣相色譜儀測定各氣體組分濃度,采用峰面積外標法定量各氣體濃度,各組分氣體釋放通量的計算方法為
En=Cn} X Pn}, X E,(1)
E=(oielTj X 2}3.} s/(2}3.} s+t),(2)
V=(W,一鞏)/D。(3)式(1)一(3)中,乓a為氣體釋放通量,即單位面積水體單位時間釋放氣體的量,g·m_zm·h-'-乓a為氣體組分濃度,%;pn}為標準狀態(tài)下被測氣體密度,g·L-' ; E為標準溫度標準壓力下水體釋放氣體的速率,mL·m_zm·h-' ; V為收集的氣體體積,L;S為集氣罩覆蓋水體的面積,mz ; T為收集氣體所用時間,h;,為收集氣體過程中的平均溫度,℃;W,為試驗開始前裝滿水的集氣瓶質(zhì)量,g } }z為收集氣體結(jié)束后集氣瓶質(zhì)量,g;D為室溫(O}t}50℃)下水的密度,g·mL-'。
采用德國SEAL AA3連續(xù)流動分析儀測定進水及各級出水總氮(TN),鉸態(tài)氮(NHQ'-N) ,硝態(tài)氮}N03--N}和總磷ATP)濃度,采用酸性高錳酸鹽滴定法測定高錳酸鹽指數(shù)(CODM ),采用多功能水質(zhì)測定儀(YSI Pro Plus, USA)現(xiàn)場測定水溫(c) , DO濃度和pH值。每隔15 d采集鳳眼蓮植株,采用重量法現(xiàn)場測定生物量?!?/p>
1.4數(shù)據(jù)分析
采用Excel 2007和Sigmaplot 12.5軟件進行數(shù)據(jù)整理和相關(guān)性分析,用Origin 8.5軟件作圖。統(tǒng)計檢驗顯著性水平為a = 0.OS〕2結(jié)果與分析2.1試驗期間水體主要理化指標變化
2015年6-11月,深度凈化塘鳳眼蓮單位面積生物量和總生物量分別由(0.6010.09) kg " m-Z和(4.5010.64) t增至(22.73 1 2.82 ) kg " m-Z和(170.50121.17 ) t。由表1可知,水體溫度變化范圍為13 } 27 0C , 8月水溫最高。DO濃度變化維持在3.0 7.0 mg " L-‘之間,屬好氧狀態(tài),10-11月進水DO濃度大幅增高,各級出水DO濃度也呈遞增趨勢。水體pH值基本維持在7.07.6左右,屬于微生物硝化反硝化的最佳pH值范圍,隨月份推移變化的幅度高于沿水流方向上的變化幅度。由上述結(jié)果可知,鳳眼蓮三級凈化生態(tài)工程水體主要理化指標季節(jié)變化較明顯,沿程變化較小,基本維持在一個較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中?!?/p>
水體氮磷污染物指標如圖3所示,水體主要污染物TN , NHQ'-N , N03--N及TP都得到有效降解。監(jiān)測周期內(nèi),進水p(TN) ,p(NHQ'-N) ,p(N03 -N)及p(TP)平均值為9.27,0.49,7.63和0.39 mg·L-',三級凈化出水平均值為2.96,0.21,2.20和0.14 mg·L-',其中TN濃度接近地表V類水標準,TP濃度優(yōu)于地表V類水標準,三級凈化去除率達68.07% ,71.14% , 57.28%和64.21 %,鳳眼蓮深度凈化生態(tài)工程對污水廠尾水具有明顯的氮磷去除及水質(zhì)改善效果。監(jiān)測周期內(nèi),進水CODn,均值為4.38 mg } L-',三級凈化出水均值為4.75 mg·L-'略高于進水,原因可能是污水廠尾水CODn,處于較低水平,深度凈化塘對尾水有機物的進一步去除效率不高,且水生植物根系的分泌物會在一定程度上增加CODn,。三級凈化出水CODn,低于111類水標準〕
2.2溫室氣體排放特征
2.2.1排放通量
2015年8-11月,對鳳眼蓮深度凈化生態(tài)工程中溫室氣體(COZ,CH、和NZO)排放進行監(jiān)測,根據(jù)每月實際采樣分析結(jié)果,計算鳳眼蓮深度凈化尾水系統(tǒng)中COz,CH、和Nz0的月平均排放通量(表2) o
表2顯示,鳳眼蓮深度凈化塘COZ,CH、和NZO排放通量范圍分別為。}0.136,0}0.263和0.6082.561 mg·m_Zm·h-',平均排放通量為0.05 8 , 0.076和1.539 mg } m-Z } h-'。在整個試驗周期內(nèi),鳳眼蓮深度凈化塘累積排放1.273 kg C0z,1.685 kg CHQ及33.590 kg NzO。
2.2.2月份變化特征
如表2所示,隨著月份變化,COZ , CH、排放通量呈現(xiàn)明顯降低趨勢,8月排放通量達最大值,排放通量分別為0.136和0.608 mg } m-Z } h-' ,10月和11月排放通量接近零,這可能與冬天水溫降低及DO濃度、pH值升高有關(guān)。由表3可知,COZ和CHQ排放通量與水溫的相關(guān)系數(shù)分別為O.s67(P<0.Os)和0.s24(P<0.Os),呈顯著正相關(guān)關(guān)系;COZ排放通量與 DO濃度、pH值的相關(guān)系數(shù)分別為-o.sss ( P<o.os ) , -o.606 ( P< o.os,呈顯著負相關(guān)關(guān)系;CH、排放通量與DO濃度、pH值的相關(guān)系數(shù)分別為一0.3s4和一0.471,呈負相關(guān)關(guān)系,但相關(guān)性不顯著。
NZO排放通量沒有明顯的季節(jié)變化趨勢,排放通量從大到小依次為9,11,10和8月。9月排放通量達最大值,為2.s61 mg·m_zm·h-' } NZO是硝化過程中的副產(chǎn)物,反硝化過程的中間產(chǎn)物,是不完全硝化或不完全反硝化的產(chǎn)物。研究表明,NZO的生成及排放與水溫、DO濃度、pH值、底物濃度及植物覆蓋度等因素密切相關(guān)。該研究中Nz0排放通量與水溫、DO濃度及pH值相關(guān)系數(shù)分別為-0.130,-0.217和一0.178,均未表現(xiàn)出相關(guān)性。
2.2.3沿程變化特征
三級凈化生態(tài)工程溫室氣體排放通量沿程變化特征如圖4所示。在沿程方向上,溫室氣體排放通量呈現(xiàn)出先升高后降低趨勢,呈現(xiàn)明顯的沿程變化特征,總體上進水端高于出水端。COZ排放通量在二級凈化塘出水口達到最大值,排放通量為0.092 mg·m_Zm·h-' , C H、和Nz0在一級凈化塘出水口達到最大值,排放通量分別為0.178和3.657mg " m_Z " h_'。由表1可知,沿程方向上水溫沒有明顯變化,DO濃度維持在好氧狀態(tài),且pH值維持在在最佳范圍,NZO產(chǎn)生量與碳氮濃度密切相關(guān),排放量與水生植物覆蓋度有關(guān),TN和N03--N呈遞減趨勢。相關(guān)性分析結(jié)果(表3)表明,NZO排放通量與TN和N03--N相關(guān)系數(shù)分別為0.477和0.428 ,呈正相關(guān)關(guān)系。
3討論
3.1鳳眼蓮三級凈化生態(tài)工程溫室氣體排放通量
與相關(guān)研究相比,該研究中COZ和CH、排放通量較小,NZO排放通量較大。沙晨燕等[z3}運用靜態(tài)箱一氣相色譜法對Olentangy河濕地4種不同類型河濱濕地的CH、和COZ排放通量進行研究,發(fā)現(xiàn)不同類型河濱濕地CH、和COZ排放通量從大到小依次為自然濕地(( 0.33 } 85.7 mg } m-Z } h-' )、人工濕地( 0.02 20.5 mg·m_zm·h-')和半人工濕地(-0.040.09 mg } m-Z } h-' ) , COZ排放通量由大到小依次為自然濕地(13.1 } 53.5 mg } m-Z } h-' )、半人工濕地(一0.7一132.9 mg·m_zm·h一‘)和人工濕地(一13.3-51.6 mg·m_zm·h-' )。黃國宏等應用封閉箱法對遼河三角洲蘆葦濕地CH、釋放通量的研究結(jié)果表明,在5-11月,其釋放通量為一968 } 2 734 },g·m_2m·h-' } WU等[251利用人工濕地系統(tǒng)處理污水的研究表明,潛流和表面流人工濕地系統(tǒng)N20平均通量為296.5和28.2 },g·m_Zm·h-',遠低于筆者研究結(jié)果。根據(jù)KHALIL等對全球N20產(chǎn)生源的估計,污水處理過程N20年釋放量為0.3x10'2一3.Ox10'2 kg,占全球N20總釋放量的2.5%一25 % } KA-MPSCHREUR等綜合分析相關(guān)文獻得到:在實驗室規(guī)模的生物脫氮過程中可能有。一90%的氮會轉(zhuǎn)化為N20;在大規(guī)模城鎮(zhèn)污水廠的污水生物脫氮過程中可能有。一14.6%的氮轉(zhuǎn)化為N20}
3.2 COZ和CHq排放通量影響因素
尾水深度凈化生態(tài)工程系統(tǒng)內(nèi),C02和CH、主要通過植物傳輸由水體進入大氣,植物傳輸受水生植物種類、覆蓋度及植物傳輸機制的影響。水溫不僅可以通過影響氣體分子的擴散速度及其在水體中的溶解度來直接影響氣體交換通量,還可以通過影響微生物活性間接影響溫室氣體產(chǎn)生的地球化學過程[2A1。監(jiān)測周期內(nèi),C02和CH、釋放通量與水溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系,這與以往的研究結(jié)果[zy-3z}相一致。pH值直接影響水體碳酸鹽體系(C02 , C032和HC03-)的動態(tài)平衡及分布,控制水體C02濃度,,水一氣界面C02交換通量與pH值通常表現(xiàn)為負相關(guān)關(guān)系。筆者研究結(jié)果表明:COZ釋放通量與pH值呈顯著負相關(guān)關(guān)系,CH、釋放通量與pH值呈負相關(guān)關(guān)系,與以往研究結(jié)果相同。但COZ和CH、排放通量與鳳眼蓮生物量呈顯著負相關(guān)關(guān)系,與以往研究結(jié)果不一致。這可能是因為水溫是控制COZ和CH、排放的關(guān)鍵因素,11月鳳眼蓮生物量增加,但生長緩慢,水溫下降幅度很大。
TREMBLAY等[351的研究顯示:DO濃度與水庫中COZ,CH、釋放通量呈顯著負相關(guān)關(guān)系。沉積物中產(chǎn)生的甲烷不完全進入氣泡中,一部分通過擴散上升到水面。上升過程中,由于DO濃度逐漸升高,產(chǎn)生的大部分甲烷被有氧一缺氧臨界面的甲烷氧化菌消耗。筆者研究發(fā)現(xiàn),COZ釋放通量與DO濃度呈顯著負相關(guān)關(guān)系,CH、釋放通量與DO濃度呈負相關(guān)關(guān)系。對碳循環(huán)而言,有機物在有氧狀態(tài)下產(chǎn)生COZ和CHQ,在缺氧狀態(tài)下主要產(chǎn)生CHQ,因此,COZ和CH、排放通量與水體有機物濃度有關(guān)。筆者研究中COZ,CH、與CODn,無相關(guān)性,可能是因為進水有機物濃度過低,基本不降解,因此由有機物降解產(chǎn)生的COZ和CH、量很少。
3.3 NZO排放通量影響因素
水溫直接影響微生物活性及酶活性,筆者研究結(jié)果表明,NZO釋放通量與水溫沒有相關(guān)性,這與以往研究結(jié)果不符,但目前對于水生植物修復技術(shù)及人工濕地處理系統(tǒng)中水溫與NZO釋放的相關(guān)關(guān)系沒有明確結(jié)論??赡苁怯捎谒参锏拇嬖谠斐闪藦碗s的硝化一反硝化微生物環(huán)境,不是簡單的水溫影響微生物活性進而影響NZO產(chǎn)生的過程。有研究表明在植物生長季,由于植物組織向根系傳輸了更多氧氣,改變了根際溶氧微環(huán)境,從而促進人工濕地系統(tǒng)釋放出較多。但也有研究表明人工濕地系統(tǒng)的最高釋放量發(fā)生在植物枯萎衰敗的秋季。筆者研究結(jié)果顯示:11月,鳳眼蓮開始腐敗脫落,NZO釋放通量開始增加,此與上述研究結(jié)果相符。植物可通過吸收作用除氮,植物生物量越多,吸收的氮也越多,NZO的排放就越少該研究結(jié)果顯示NZO排放通量與鳳眼蓮生物量呈正相關(guān)(P>0.OS),與其他文獻結(jié)果不一致。
pH值通過影響微生物的活性間接影響NZO釋放通量,微生物活性一般在中性或弱堿性環(huán)境下最高,pH值越低,NZO釋放通量越大,兩者之間呈負相關(guān)關(guān)系[ao。筆者研究中,NZO釋放通量與pH值沒有相關(guān)關(guān)系,可能是pH值變化范圍較小,基本維持在最佳的反應條件,pH值不是控制CH、和NZO產(chǎn)生的關(guān)鍵因素,而是其他因素造成Nz0釋放通量的變化。NZO是硝化過程中的副產(chǎn)物,反硝化過程的中間產(chǎn)物。硝化過程中DO濃度過低是造成NZO產(chǎn)生的最主要原因;反硝化過程中DO濃度過高可導致NZO還原酶活性降低或失活進而造成NZO積累。
4 結(jié)論
(1)通過鳳眼蓮生態(tài)工程深度凈化污水廠尾水,出水水質(zhì)得到較大改善。出水p STN)和P }Tp}分別為(2.9611.77)和(0.1410.08) mg·L-',遠低于GB 3838-2002一級A標準。
關(guān)鍵詞:氣候變化;溫室氣體減排;碳排放交易;碳稅
中圖分類號:DF468 文獻標識碼:A 文章編號:1008-2972(2013)01-0105-08
一、引言
在氣候變化國際談判和國內(nèi)政策制定中,通過碳排放交易還是碳稅來實現(xiàn)溫室氣體減排目標是一個核心的論題。碳排放交易是基于減排成本差異而產(chǎn)生的碳排放權(quán)交易體系,以國家實施溫室氣體排放總量控制并分配碳排放權(quán)為前提。碳稅是指以化石燃料中的碳含量或者燃燒化石燃料所產(chǎn)生的二氧化碳排放量為計稅依據(jù)所征收的稅。碳排放交易和碳稅都是政府對于自由市場的干預。就碳排放交易而言,是政府對溫室氣體排放總量進行限定而由市場機制決定溫室氣體排放權(quán)的價格;就碳稅而言,是由政府決定溫室氣體排放權(quán)的價格而由市場機制決定溫室氣體排放總量。從理論上講,如果是在完全競爭的市場條件下(如確定性和完全的信息),碳排放交易和碳稅都可以實現(xiàn)同樣的結(jié)果——以最低成本實現(xiàn)溫室氣體減排目標。但是,完全競爭市場只是一種理論模型。在現(xiàn)實中,溫室氣體排放的外部成本、減排成本和收益等往往具有不確定性,這種不確定性使得碳排放交易和碳稅在實現(xiàn)溫室氣體減排目標過程中各有優(yōu)劣并因此產(chǎn)生不同的減排效果。到底是選擇排放權(quán)交易還是碳稅,或者將兩者相結(jié)合,成為應對氣候變化立法的一項重要課題。
二、文獻述評
綜合分析國內(nèi)外有關(guān)碳排放交易與碳稅比較研究的文獻,筆者發(fā)現(xiàn)學界當前對于碳排放交易和碳稅在應對氣候變化立法中的適用大致存在三種觀點。第一,認為碳排放交易優(yōu)于碳稅,應當采取碳排放交易控制溫室氣體排放。邊永民(2009)從中國國情出發(fā),認為“碳排放交易是能夠比較靈活地包容發(fā)展中國家的特殊利益而且對全球減排量予以穩(wěn)定控制的模式,因為中國能源價格沒有完全市場化而缺少采用碳稅手段刺激企業(yè)減排溫室氣體的基礎(chǔ)”。吳巧生和成金華(2009)提出“碳稅不能有效解決中國的碳減排問題,征收碳稅將會導致較大的GDP損失”。周文波等(2011)認為“碳排放權(quán)交易機制作為市場經(jīng)濟體制下最有效率的污染控制手段已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛采用”。謝來輝(2011)對溫室氣體規(guī)制的經(jīng)濟學文獻進行了一個較為系統(tǒng)的回顧,發(fā)現(xiàn)“碳稅是經(jīng)濟學家們認為更加適合于規(guī)制溫室氣體排放的政策工具,許多發(fā)達國家的經(jīng)濟學家在現(xiàn)實中之所以非常推崇碳排放交易,主要是出于政治可行性的考慮”。付強等(2010)提出“由于碳排放稅無法確保達到既定的減排目標,為了使大氣中的二氧化碳含量保持在目標排放量以下,碳排放交易應是優(yōu)先考慮的政策工具”。梅肯研究院資深研究員喬爾·庫茲曼(Joel Kurtzman,2009)也認為碳排放交易比碳稅的效果更優(yōu)。第二,認為碳稅優(yōu)于碳排放交易,應當適用碳稅控制溫室氣體排放。王慧、曹明德(2011)從信號傳遞、行政管理、國際協(xié)調(diào)、經(jīng)濟成本、詐騙和腐敗等方面比較了排污權(quán)交易和碳稅的優(yōu)劣,并指出“由于氣候變化存在不確定性,所以很難對排污權(quán)交易和碳稅的優(yōu)劣做出一般判斷,需要具體問題具體分析。根據(jù)中國的國情來看,借助碳稅而不是排污權(quán)交易來應對氣候變化問題符合中國的政治、經(jīng)濟和外交利益”。陳秀梅(2008)認為碳稅在治理碳排放時比許可證的交易更為優(yōu)越,其不但具有財政收入的特點,而且政策實施的可操性較好。美國密歇根大學法學院國際稅法項目主任魯文·s。阿維·約納(Reuven s.Avi-Yonah,2009)認為,在應對全球氣候變化方面碳稅要優(yōu)于碳排放交易。他認為碳稅不但可以根據(jù)實現(xiàn)碳減排目標的需要而適時調(diào)整,而且還可以促進能源替代以及土地和自然資源的可持續(xù)管理。俄勒岡大學法學院教授羅伯特·F.曼(Roberta F.Mann,2009)認為碳稅優(yōu)于碳排放交易,因為碳稅具有更加簡單、透明、高效和成本確定性等特點。澳大利亞國家黨前聯(lián)邦主衛(wèi)·羅素(David Russell,2008)認為與碳排放交易相比,碳稅具有更高的可預見性和可執(zhí)行性,并指出碳排放交易將會成為人類歷史上代價巨大的錯誤。第三,認為碳排放交易和碳稅并非對立,可以綜合利用兩種制度共同控制溫室氣體排放。曾鳴等(2010)從減排成本和減排效果兩方面比較研究碳稅與碳交易,認為碳稅與碳排放交易兩種機制并不是對立關(guān)系,可以并存。許光(2011)認為碳稅和碳交易作為環(huán)境規(guī)制的不同手段,本質(zhì)上并不對立,而是基于不同經(jīng)濟理論之上的政策演繹,審慎區(qū)別并總結(jié)二者的適用范圍,是加快經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)型和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的必由之路。楊曉妹(2011)認為從短期來看,由于中國的經(jīng)濟社會發(fā)展水平比起發(fā)達國家來說相對落后,而且排污權(quán)交易制度尚不健全,相關(guān)政策和法律缺失,這些都阻礙了短期內(nèi)碳交易方式的實行。因此,中國可以考慮先開征碳稅,促進企業(yè)技術(shù)更新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。從長遠來看,碳交易市場是必須要建立的。佛蒙特法學院教授珍妮特·E·米爾內(nèi)(Janet E.Milne,2008)認為碳排放交易與碳稅并用是一種明智的溫室氣體減排策略。
關(guān)于碳排放交易和碳稅的比較研究在近幾年才得到學術(shù)界的關(guān)注。國內(nèi)學者傾向于利用碳排放交易控制溫室氣體排放,而國外學者更傾向于利用碳稅。也有少數(shù)學者注意到了碳稅和碳排放交易在控制溫室氣體排放方面不是非此即彼的關(guān)系,提出兩種手段可以并用。筆者認為,當前對于碳排放交易和碳稅的比較研究主要集中于經(jīng)濟學方面,很少從政治和法律層面深入研究,其不足主要表現(xiàn)在以下幾方面。第一,忽視了碳排放交易或碳稅與現(xiàn)行政策法律之間的協(xié)調(diào),特別是沒有與應對氣候變化的國際立法相結(jié)合。第二,過于重視從經(jīng)濟理論上比較碳排放交易和碳稅的優(yōu)缺點,而對于制度的設(shè)計、運行以及實效欠缺考慮。第三,大多數(shù)學者將碳排放交易和碳稅對立,僅通過簡單比較兩者的優(yōu)缺點提出選擇碳排放交易或者碳稅,并沒有深入研究如何去彌補兩者的不足或者發(fā)揮兩者的長處。第四,少數(shù)提出碳排放交易和碳稅可以并用的學者,并沒有進一步分析如何協(xié)調(diào)兩者之間的關(guān)系。
三、碳排放交易與碳稅的比較分析
(一)環(huán)境效益的確定性
一個設(shè)計良好的制度必須能夠有效地實現(xiàn)溫室氣體減排目標。碳排放交易制度對溫室氣體排放實行總量控制,并且通過配額的初始分配對于每個溫室氣體減排義務(wù)主體的排放行為實行直接控制,因此可以保證環(huán)境效益的實現(xiàn)。而碳稅只是通過稅收刺激納稅主體采取減排措施,也就是說,碳稅只是利用價格信號間接地對溫室氣體排放實施控制,然而在化石能源需求呈剛性時價格信號激勵作用比較有限,只要納稅主體繳納稅款其排放就可以不受限制,因而對于溫室氣體的排放總量沒有直接控制,溫室氣體減排目標的實現(xiàn)不能得到確實的保證。
(二)減排成本或投資收益的確定性
成本或收益的確定性是企業(yè)選擇是否減排以及采取何種減排投資的重要依據(jù)。就碳排放交易而言,由于排放配額或者信用的價格由市場決定,同時又受到政府發(fā)放配額數(shù)量的影響,從而具有很大的波動性或不穩(wěn)定性,導致企業(yè)對于減排成本或者減排投資的收益沒有穩(wěn)定的預期,不利于企業(yè)進行長期減排投資。例如,在歐盟排放權(quán)交易的第一階段,2006年排放配額價格大幅度下降并在后來跌至零歐元。就碳稅而言,稅率在一定時期內(nèi)是穩(wěn)定的,從而可以為企業(yè)和減排投資者提供穩(wěn)定的成本預期,有利于企業(yè)在減排成本與繳納碳稅之間做出自由選擇,進而有利于企業(yè)進行長期減排投資。
(三)減排的靈活性和高效性
減排的靈活性對降低減排的成本具有重要作用。就碳排放交易而言,其最大的優(yōu)勢就是充分賦予企業(yè)減排的靈活性,允許各個企業(yè)進行排放配額或信用的交易,減排成本高的企業(yè)可以選擇從碳市場上購買排放配額或信用,減排成本相對較低的企業(yè)可以將節(jié)省的配額在碳市場上出售從而獲得減排效益,另外,基于減排項目產(chǎn)生的排放信用也可以在碳市場中實現(xiàn)其價值,由此極大地激勵了企業(yè)和社會采取溫室氣體減排行動的積極性。碳排放交易體系通過企業(yè)之間的交易實現(xiàn)了減排資源的最優(yōu)配置,整個經(jīng)濟以最低成本實現(xiàn)了減排目標。而就碳稅而言,納稅義務(wù)不可交易,企業(yè)只能通過明確的稅率在自身減排成本和應納稅額之間做出選擇——即采取措施減排還是納稅,因此,碳稅體系下只是相對于單個企業(yè)來說實現(xiàn)了減排的成本效益性,而就整個經(jīng)濟體來講,不一定以最低成本實現(xiàn)減排。
(四)行政成本和守法成本
與碳排放交易相比,碳稅簡單易行、行政成本更低。這主要是因為碳排放交易體系比碳稅更加復雜。首先,碳排放交易需要政府創(chuàng)建交易市場。一方面,政府要設(shè)定并分配溫室氣體排放權(quán);另一方面,政府要對排放權(quán)市場進行監(jiān)測和調(diào)控。其次,碳稅可以在現(xiàn)行的稅收體制下進行征收和管理,不會產(chǎn)生創(chuàng)建市場等復雜問題。
與碳排放交易相比,推行碳稅將給企業(yè)帶來更低的守法成本。這主要是因為碳稅的覆蓋范圍要比碳排放交易更加廣泛,因此溫室氣體減排目標將會由更多的企業(yè)進行分擔。就目前碳排放交易的實踐來看,碳排放交易的義務(wù)主體范圍僅限于排放量大且容易監(jiān)測的企業(yè),政府只能將減排任務(wù)分擔到這些數(shù)量有限的企業(yè)身上,往往造成這些企業(yè)承擔不成比例的減排負擔。例如,歐盟7%的大型設(shè)備承擔了60%的溫室氣體減排任務(wù)。而碳稅的納稅主體則比較廣泛,而其碳稅具有稅收收入中性的特征,政府將稅收收入以鼓勵減排投資等形式重新返還到納稅主體,減輕了納稅主體的負擔。
(五)政治可接受性
碳排放交易比碳稅具有更強的政治可接受性。第一,稅收是政府增加財政收入的工具,并且稅收的征管和使用容易產(chǎn)生尋租行為。而碳排放交易直接針對溫室氣體排放進行管制,在碳排放交易的開始階段還存在配額的免費分配,從而容易得到企業(yè)的支持。第二,稅收僅僅靠價格信號改變納稅主體的行為,具有潛在的和不確定的環(huán)境效益,從而很難得到環(huán)保主義者和社會團體的支持。相反,碳排放交易實行總量控制,具有環(huán)境效益的確定性,從而容易得到人們的支持。第三,由于工業(yè)利益團體的游說,碳稅常常會對大型溫室氣體排放源進行稅收豁免或優(yōu)惠,從而影響了碳稅的效果。
(六)與現(xiàn)有政策的協(xié)調(diào)性和全球性
相較于碳稅來說,碳排放交易已經(jīng)在國際和國內(nèi)層面得到更為普遍的推行?!案鶕?jù)聯(lián)合國和世界銀行預測,2012年全球碳交易市場容量為1900億美元,因而全球碳交易市場容量有望超過石油市場,成為世界第一大交易市場,而碳排放權(quán)也將有望取代石油成為世界第一大商品”。各國和地區(qū)實行的碳排放交易計劃都收到了較好的效果,并且各地區(qū)已經(jīng)在探索如何將各地區(qū)的碳排放交易體系相互連接。因此,實施碳排放交易更加有利于跟現(xiàn)行氣候變化政策的協(xié)調(diào),尤其是可以有效連接國家之間的碳排放交易??刂茰厥覛怏w排放、減緩氣候變暖是全人類共同面臨的課題,需要一個全球性的政策體系,以促進和聯(lián)合全球人類的共同行動。在《京都議定書》下,全球性的碳排放交易體系已經(jīng)初步形成。然而,如果要構(gòu)建一個全球性的碳稅體系恐怕需要經(jīng)受非常大的挑戰(zhàn),如稅收原則。
綜上所述,碳排放交易和碳稅作為一種以市場為基礎(chǔ)的管制制度各有優(yōu)劣,并且兩者優(yōu)劣互補。Jason Furman等認為“一種設(shè)計良好的碳排放交易與一種設(shè)計良好的碳稅都會產(chǎn)生相似的效果。因此,在這兩種制度中選擇哪一種作為政策工具主要看兩個方面:一是看哪一種制度更加具有政治可接受性;二是看哪一種制度更容易進行良好的設(shè)計”。如前所述,碳排放交易比碳稅更加具有政治可接受性。相比較碳稅的優(yōu)點(成本確定性、執(zhí)行和守法成本低)而言,碳排放交易具有更多的優(yōu)勢(如環(huán)境效益確定性、減排的靈活性和高效性以及協(xié)調(diào)性等)。另外,政府和實務(wù)界人士似乎也都傾向于選擇碳排放交易體系。例如,新西蘭政府選擇了碳排放交易而否決了碳稅建議,因為碳稅不能足夠地減少排放。㈣另據(jù)法新社報道,奧巴馬政府已經(jīng)催促國會起草有關(guān)碳排放交易的立法,并且2009年7月眾議院通過的《清潔能源與安全法案》中已經(jīng)對碳排放交易做了詳細的規(guī)定。國際會計師事務(wù)所德勤表示,“雖然開征環(huán)保稅將增加企業(yè)的成本,但碳稅在刺激減少二氧化碳排放方面的作用非常有限,這一稅種也沒考慮更為協(xié)調(diào)配套的能源政策。南非政府應積極通過溫室氣體排放貿(mào)易體系來促進節(jié)能減排和經(jīng)濟發(fā)展,而開征碳稅不是最佳選擇”。因此,在碳排放交易和碳稅之間,應當優(yōu)先選擇前者,同時,應當借鑒由碳稅的優(yōu)勢帶來的啟示——在碳排放交易制度的設(shè)計中要增強碳排放交易中減排成本或投資收益的確定性。
碳稅的優(yōu)勢在于將溫室氣體排放的外部成本內(nèi)部化為固定稅額,從而為企業(yè)減排投資提供了穩(wěn)定的預期。而碳排放交易的成本不確定性表現(xiàn)在碳市場中排放配額或信用的價格非正常波動,從而不能為企業(yè)的減排投資提供穩(wěn)定的預期。因此,在碳排放交易制度的設(shè)計中要引入成本穩(wěn)定性的理念,為企業(yè)提供比較穩(wěn)定的成本或投資收益預期。為了矯正價格的非正常波動帶來的消極影響,碳排放交易中設(shè)計了排放配額或信用的存儲和借貸機制。存儲和借貸可以提高企業(yè)應對配額或信用價格大幅波動的能力。一方面,當配額或信用的市場價格低迷時,企業(yè)可以將配額或信用存儲到銀行;另一方面,當配額或信用的市場價格過高時,企業(yè)可以從銀行預借配額或信用。可以說,排放配額或信用的存儲和借貸在一定程度上彌補了碳排放交易中減排成本不確定性的缺陷。另外,還有的學者提出,政府在碳市場價格低迷或者過高時實行價格保護政策,即為排放配額或者信用設(shè)定最低價格和最高價格。當碳市場的價格低于最低價格時,政府可以以最低價格購買排放配額或信用,從而給進行長期減排投資的企業(yè)提供保障;當碳市場的價格高于最高價格時,企業(yè)可以從政府手中以最高價格購買配額,從而為企業(yè)履行減排義務(wù)提供比較穩(wěn)定的預期。另外,在強調(diào)碳排放交易具有比較優(yōu)勢的同時,還需考慮到碳排放交易的適用范圍會受到碳排放監(jiān)測、統(tǒng)計、交易成本等因素的限制。對于難以實施監(jiān)測、統(tǒng)計以及交易成本高的溫室氣體排放部門,不宜采用碳排放交易手段,例如交通領(lǐng)域。而碳稅具有執(zhí)行和守法成本低的優(yōu)勢,對于未能納入碳排放交易體系的溫室氣體排放部門,可以利用碳稅控制其溫室氣體排放。
四、中國氣候變化立法的制度選擇
根據(jù)中國在氣候變化國際條約中承擔的責任以及國內(nèi)的經(jīng)濟和社會發(fā)展情況,中國以市場為基礎(chǔ)的氣候變化法律制度應當采取基線和信用型交易與碳稅相結(jié)合的方式。
(一)基線和信用型碳排放交易
碳排放交易有“總量控制型交易”和“基線和信用型交易”兩種設(shè)計模式??偭靠刂菩徒灰椎奶攸c是政府預先為其管轄區(qū)域內(nèi)的溫室氣體排放源設(shè)定總的排放上限,以及一定期間內(nèi)的削減計劃時間表。由于存在總量上限,此類計劃又被稱為“封閉市場體系”。確定總量上限之后,政府將排放總量以配額的形式分配給被要求參與交易計劃的溫室氣體排放源。總量控制型交易計劃要求參加的企業(yè)在計劃執(zhí)行階段向政府提交與其實際溫室氣體排放量相等的配額。在基線和信用型交易體系下,政府為每個納入該體系的企業(yè)設(shè)立一定的排放基線,并且要求企業(yè)的溫室氣體排放不得超過排放基線,如果企業(yè)的溫室氣體排放量低于排放基線,那么該企業(yè)在經(jīng)過政府認證后可以獲得與其削減排放量相當?shù)目山灰椎男庞?,如果企業(yè)的溫室氣體排放量超過了排放基線,則其必須在規(guī)定的時限內(nèi)向政府提交與其超過基線的排放量相當?shù)男庞??;€和信用型交易體系僅是對每個企業(yè)設(shè)定一定水平的排放基準,而對區(qū)域內(nèi)溫室氣體排放總量沒有上限,因此該體系也被稱為“開放市場體系”。
由于中國不承擔強制性的溫室氣體減排義務(wù),所以中國對溫室氣體排放沒有必要實行絕對的總量控制。但與此同時,作為一個負責任的發(fā)展中國家,我們應該盡量兌現(xiàn)我們承諾的溫室氣體減排量化目標,即到2020年中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放水平比2005年的排放水平降低40%~45%。在這種情況之下,選擇基線和信用型碳排放交易模式最適合中國的情況。一方面,基線和信用型碳排放交易不以溫室氣體排放實行總量控制為前提,而是通過基準排放水平來確定溫室氣體排放主體應當履行的減排義務(wù)或者獲得的減排信用。另一方面,基線和信用型碳排放交易可以通過基準排放水平的設(shè)定實現(xiàn)溫室氣體排放總量的相對控制,從而可以在不對溫室氣體排放企業(yè)實行絕對的總量控制的同時,確保溫室氣體減排目標基本能夠得到實現(xiàn)。
政府應當對以下兩類溫室氣體排放主體設(shè)定排放基線:受管制的溫室氣體排放企業(yè)和自愿減排以期獲得排放信用的企業(yè)。之所以對受管制的溫室氣體排放企業(yè)設(shè)定排放基線,是因為要確保溫室氣體自愿減排目標的實現(xiàn),必須要對一些重大的溫室氣體排放源進行控制,通過設(shè)定排放基線使這些企業(yè)的溫室氣體排放得到一定的約束。關(guān)于受管制的溫室氣體排放企業(yè)應當包含哪些部門,當前可以將電力部門納入到受管制的主體范圍內(nèi)。主要基于以下考慮。第一,電力部門是中國重要的溫室氣體排放部門。對電力部門進行溫室氣體排放管制,相當于控制了中國近一半的溫室氣體排放。第二,相對于工業(yè)部門等其他溫室氣體排放部門而言,電力部門的供需彈性呈剛性,并且作為自然壟斷行業(yè),承擔溫室氣體減排義務(wù)基本上不會損害其市場競爭力。這一點也可以從國外溫室氣體排放配額有償分配的實踐中看出。例如,在英國溫室氣體排放權(quán)交易的第二階段,排放配額的有償分配也僅限于電力部門,主要是因為電力部門的競爭力不會受到損害,而其他部門如果有償取得排放配額的話,其國際競爭力會受到損害,從而影響本國的經(jīng)濟。第三,電力部門履行溫室氣體減排義務(wù)的成本可以轉(zhuǎn)嫁給電力消費者。此外,為了激勵企業(yè)積極進行溫室氣體減排投資,對于自愿減排以獲取排放信用的企業(yè)。政府也應當為其設(shè)定排放基線,如果該企業(yè)在排放基線以下實現(xiàn)了減排,那么經(jīng)審核政府授予該企業(yè)與其減排量相等的排放信用。
排放基線的確定一般有兩種方法。一是通過投入或產(chǎn)出標準確立排放基線,如對化石燃料燃燒設(shè)備的燃料含碳量制定標準,低于此類燃燒標準的設(shè)備可以經(jīng)政府審核后獲得可交易的信用,而高于此類標準的燃燒設(shè)備則需要購買信用以抵消其超過標準進行燃料投入所產(chǎn)生的溫室氣體排放。另一種是通過預先規(guī)定一定水平的溫室氣體排放量確立排放基線,如果企業(yè)的溫室氣體排放低于基線排放量,則可以獲得可交易的信用,如果企業(yè)的溫室氣體排放高于基線排放量,則需要購買信用以抵消其超額排放量。為了更好地控制電力部門的溫室氣體排放總量,電力部門的排放基線設(shè)定應當采取第二種方式,即預先規(guī)定一定水平的溫室氣體排放量。由于中國尚未形成統(tǒng)一的準確的溫室氣體排放監(jiān)測體系,電力部門溫室氣體排放水平的確定最好依據(jù)化石燃料投入量及其碳含量進行預估溫室氣體排放量。此外,為了提供更大的靈活性,對于自愿減排以期獲得排放信用的企業(yè),則可以依據(jù)企業(yè)的意愿自行選擇排放基線的設(shè)定方式。
(二)碳稅
對于基線和信用型碳排放交易沒有覆蓋的領(lǐng)域,可以有選擇地利用碳稅實施溫室氣體排放控制。選擇的方法是對征收碳稅所帶來的成本和收益進行對比分析,只有符合比例原則時才可以征收碳稅。
1.征收目的和原則
征收碳稅的直接目的是減少二氧化碳排放。通過征收碳稅,形成二氧化碳排放的價格(將二氧化碳排放的外部性內(nèi)部化),進而通過價格機制引導排放主體向低碳經(jīng)濟和低碳消費發(fā)展,從而減少甚至避免二氧化碳排放。同時,除了可以達到減排二氧化碳的目的之外,還可以通過減少化石燃料的使用從而減少其產(chǎn)生的其他污染物,如二氧化硫。另外,就中國的國情而言,發(fā)揮碳稅的教育功能應當作為征收碳稅的一個重要目的,即提高人民的氣候變化意識、促進人民改變高碳消費行為。
開征碳稅要堅持以下幾個原則。第一,兼顧環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的原則。一方面,發(fā)展經(jīng)濟不能以犧牲環(huán)境為代價,碳稅要體現(xiàn)環(huán)境的內(nèi)在價值,要保證碳稅對企業(yè)的行為具有較強的刺激力度,以促使其改變化石能源的消費行為。另一方面,碳稅的征收會給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營帶來·定的負面影響,在開征碳稅時,要注意采取措施緩和這些負面影響。中國作為一個發(fā)展中國家,為了滿足全體人民的基本需求和日益增長的物質(zhì)文化需要,保持較快的經(jīng)濟增長速度尤為重要。碳稅制度的設(shè)計要考慮企業(yè)的承受能力和對經(jīng)濟發(fā)展的負面影響,合理地平衡環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系。第二,堅持碳稅稅收收入的中性原則。一方面,碳稅的開征要與其他稅種相互協(xié)調(diào),減少碳稅納稅主體的其他相關(guān)稅負,使納稅主體的整體稅收負擔與碳稅開征以前相平衡。另一方面,碳稅的稅收收入主要用于修正扭曲的稅種,并且用于激勵和補貼溫室氣體減排行動,如提高能效的投資、碳捕捉和封存活動等等。第三,立足國情和合理借鑒原則。一方面,開征碳稅要學習發(fā)達國家(如丹麥、荷蘭、挪威等)的先進經(jīng)驗,并考察這些國家在征收碳稅過程中遇到的問題。另一方面,借鑒國外先進經(jīng)驗的同時,要注意立足國情。一是要關(guān)注國外開征碳稅的國家的國情,分析其碳稅制度設(shè)計的經(jīng)濟和社會背景以及實施效果。二是要立足于中國的國情。比較分析中國國情與其他國家國情的不同,并從中找出適合中國國情的制度設(shè)計模式。第四,循序漸進的原則。最優(yōu)的或者最能發(fā)揮溫室氣體減排效益的碳稅制度,往往在課稅對象、稅率等方面的要求比較高,同時對于經(jīng)濟和社會的影響也較大,尤其對于企業(yè)的國際競爭力產(chǎn)生不利影響。中國正處于經(jīng)濟和社會的發(fā)展上升階段,推行碳稅應當采取循序漸進的方式,如分步推行碳稅(逐步擴大征稅范圍)和逐步提高稅率。這樣既可以給經(jīng)濟和社會一個適應碳稅的緩沖期,又能減少推行碳稅的阻力。
2.納稅主體
納稅主體涉及到兩個問題,即針對上游企業(yè)還是下游企業(yè)征收碳稅,以及納稅主體的范圍。
第一,應當針對下游企業(yè)征收碳稅。上游企業(yè)是化石能源的生產(chǎn)者或進口者。如果對上游企業(yè)征收碳稅,碳稅則覆蓋了經(jīng)濟和社會中所有利用化石能源的領(lǐng)域,相當于對所有的溫室氣體排放主體征收了碳稅,這將會對經(jīng)濟的發(fā)展帶來許多不利影響。中國應當針對下游企業(yè)征稅,即直接利用化石能源并排放二氧化碳的企業(yè)。只有針對下游企業(yè)征稅,才能對納稅主體的范圍實施有選擇的控制。
第二,納稅主體的范圍。納稅主體的范圍是指在下游企業(yè)中選擇針對哪些企業(yè)征收碳稅。由于中國作為發(fā)展中國家的國情,選擇針對哪些下游企業(yè)征收碳稅,必須考慮到碳稅對這些企業(yè)的競爭力以及整個經(jīng)濟運行的負面影響。魏一鳴等人認為從保護經(jīng)濟增長、改善能源結(jié)構(gòu)、提高政策可行性的角度看,效仿丹麥稅制有利于中國實現(xiàn)二氧化碳減排目標和經(jīng)濟發(fā)展的雙贏。丹麥的碳稅對生產(chǎn)部門實行稅收寬免,對能源密集型部門實行免稅,并且各非免稅部門所繳納的碳稅收入都用于降低該部門的生產(chǎn)間接稅。為了盡量減少碳稅對于經(jīng)濟發(fā)展的負面影響同時又發(fā)揮碳稅的減排效益,中國應當對鋼鐵工業(yè)、建材工業(yè)、化學工業(yè)、有色金屬工業(yè)和造紙印刷業(yè)完全免稅,這些部門的溫室氣體排放控制可以通過其他措施,如鼓勵節(jié)約能源、清潔生產(chǎn)等。本文認為,碳稅應當針對基線和信用型溫室氣體排放權(quán)交易不能覆蓋的部門征收。按照循序漸進的原則,其中首先針對化石能源的消費者(主要包括居民部門、公共機構(gòu)和商業(yè)部門)征稅,等時機成熟時(能源消費結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、負有強制性溫室氣體減排義務(wù)等)再對其他部門征稅。一方面,對化石能源的消費者征收碳稅,可以提高這些部門的氣候變化意識,促進其轉(zhuǎn)變能源消費模式、節(jié)約能源。另一方面,對化石能源的消費者征收碳稅,不僅對于整個經(jīng)濟發(fā)展的負面影響較小,而且可以引導低碳經(jīng)濟的發(fā)展。例如,對于家庭汽車的碳排放征收碳稅,可以提高汽車用戶的節(jié)能和環(huán)保意識,同時可以引導和促進小排量和新能源汽車以及可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
3.征稅環(huán)節(jié)、稅基和稅率
開征下游碳稅,其征稅環(huán)節(jié)應當是消費環(huán)節(jié),即在批發(fā)或零售環(huán)節(jié),由化石能源的銷售商繳納。在消費環(huán)節(jié)征稅,采取價外稅的形式,更有利于刺激消費者減少能源消費。稅基應當是根據(jù)化石能源的碳含量估計的二氧化碳排放量,針對二氧化碳排放量從量計征。
碳稅稅率的設(shè)定應當考慮以下幾方面的因素。第一,碳稅稅率應當最大限度地反映二氧化碳減排的邊際成本。稅率水平的設(shè)計要有利于激勵納稅主體改變其高碳消費行為,積極采取二氧化碳減排措施,因此,其應納稅額應當高于企業(yè)為減排所使用替代能源或者采取減排技術(shù)的預期邊際成本。第二,碳稅稅率設(shè)定應當考慮對于宏觀經(jīng)濟和企業(yè)競爭力的影響。第三,稅率的設(shè)定應當考慮差別因素,即對于煤炭、石油、天然氣等具有不同二氧化碳排放特征的燃料實行差別稅率。應當按照不同化石燃料的碳含量不同設(shè)置不同的稅率,以鼓勵消費者使用更加具有環(huán)境友好性的產(chǎn)品。第四,稅率水平遵守由低到高、循序漸進的原則。在開征初期,先實行低稅率,然后逐步提高,以減小碳稅對社會經(jīng)濟的沖擊,同時也提高碳稅政策的政治可接受性。