 Journal of Low Carbon Economy 低碳经济, 2013, 2, 57-62 http://dx.doi.org/10.12677/jlce.2013.21009 Published Online February 2013 (http://www.hanspub.org/journal/jlce.html) Empirical Study and Characteristics of Survival Carbon Emission of Household in Southwest Agro-Pastoral Area of China* —The Case Study on Lanping and Shangri-La Counties of Yunnan Province Pengpeng Zhang, Jianxin Xia#, Ya nhong Wu School of Life and Environmental Sciences, Minzu University of China, Beijing Email: kuaile0703@163.com Received: Nov. 24th, 2012; revised: Dec. 16th, 2012; accepted: Dec. 23rd, 2012 Abstract: With the development of society and economy, household energy consumption is one of the important resources for CO2 emissions. Through the introduction of the world’s historical emissions and present situation to the atmosphere, this paper explained the concept of household survival carbon emission. And then calculating and analyzing the household consumption of carbon emissions, it could reflect the nature of its carbon emission, due to the difference of area social economic development level. Taking Lanping county and Shangri-la county of Yunnan province as examples, based on the investigation and survey, this study has brought forward the index system of evaluating household survival carbon emissions and calculated their per capita carbon emissions amounts of energy consumption and food consumption. The result showed that the main energy consumptions were biomass fuel and electricity, and the use of fuel wood was as high as 98.76% in the energy sector; the per capita carbon emissions of rural food consumption is 76.52 kg, dominated by consumption of 81.30%. The average per capita amount of survival carbon emission in this region was the basic life line carbon emission, 50.42% of US, 56.19% of Canada, and 78.76% of Japan, respectively. Keywords: Survival Carbon Emission; Southwest Agro-Pastoral Area; Lanping and Shangri-La County; Characteristic 西南农牧区生存性碳排放特征与实例论证* —以云南省兰坪县和香格里拉县为例 张鹏鹏，夏建新#，吴燕红 中央民族大学生命与环境科学学院，北京 Email: kuaile0703@163.com 收稿日期：2012 年11 月24日；修回日期：2012 年12月16日；录用日期：2012 年12月23日 摘 要：随着社会经济的发展，家庭生活用能是大气中温室气体 CO2重要来源之一。通过介绍世界各 国对大气中温室气体排放的历史累计及现状，诠释家庭生存性碳排放的概念。而且对家庭消费的碳排 放进行计算和分析，可以反映不同地区因社会经济发展水平不同，其碳排放的本质特征，特别是我国 是一个多民族的国家，南北方自然人文环境差别大。本文以我国云南省的兰坪县和香格里拉县为例， 结合实地考察和问卷调查，提出家庭生存碳排放评估的意义和指标体系，计算农牧区人均能源消耗碳 *资助信息：中央民族大学“985 工程”项目(MUC98507-08)和国家民委民族问题研究项目(编号：2010-GM-012)。 #通讯作者。 Copyright © 2013 Hanspub 57  西南农牧区生存性碳排放特征与实例论证 Copyright © 2013 Hanspub 58 排放量和食品消费碳排放量。研究结果表明：在能源方面，主要是以生物质燃料和电能，特别是对薪 柴的使用高达 98.76%；在食物方面，人均食物消费碳排放总量为 76.52 kg，以粮食消费占主导，占食 物总消费量的 81.30%。该区农牧民人均食物消费碳排放只是美国的 50.42%，加拿大的 56.19%，日本 的78.76%，属于基本生存线碳排放。 关键词：生存性碳排放；西南农牧区；兰坪县、香格里拉县；特征 1. 引言 工业化以来，人类活动引起温室气体排放急剧增 加，人为排放的 CO2占总排放量的 77%[1]。在 过 去30 年，中国的温室气体排放总量增长了 7倍多。尽管中 国温室气体排放总量巨大，但是人均排放量刚达到世 界平均水平，还远远低于发达国家，如 2007 年中国 与能源燃烧相关的人均 CO2的排放为 4.58 t，而同期 美国和澳大利亚的人均排放分别达到 19.10 t和18.75 t。即使是温室气体减排力度很大的德国和英国，人均 排放也达到 9.71 t和8.60 t[2]。实际上，除高能耗的工 业生产碳排放之外[3]，中国居民碳消费较低，是典型 的生存性碳排放。随着城镇化和现代化发展，中国居 民生活水平逐渐提高，其碳消费水平增长不可避免， 尤其是农村居民。对目前农牧区居民碳消费水平进行 评估和分析，不仅可为未来占人口大多数的农村居民 碳消费预测奠定基础，更重要的是可为节能减排政策 提供依据。 目前国外开展的有关居民家庭消费碳排放及其 对环境的影响研究较多。Weber 和Matthews 指出，家 庭消费和对环境的影响仍然是可持续发展研究中最 重要的主题之一，利用消费支出调查和生命周期评估 技术对美国家庭消费及其碳足迹进行量化，发现家庭 碳排放的差异主要来源于家庭收入和支出的差异[4]。 Biesiot 和Noorman 对荷兰的家庭能源消费及其 CO2 排放进行分析，指出荷兰当时的家庭消费模式与可持 续发展目标背道而驰[5]。我国学者魏一鸣对 1998~2002 年中国城镇和农村消费行为变化对终端能源消费及 其CO2排放的影响进行研究，结果表明每年能源消费 总量的 26%和CO2排放量的 30%满足居民的生活和经 济活动的需求[6]。 本文借鉴国内同类研究构建的农牧区生存性碳 排放指标构成体系，评估研究区域内农牧民生存性碳 排放情况，分析居民家庭生存性碳排放的特征。 2. 研究区域概况及数据来源 本文选取云南省兰坪县和香格里拉县作为研 究对象，是南方典型的半农半牧区，可作为研究我 国南方民族地区生存性碳排放现状的代表。通过对 该两县进行入户问卷调查，获得相关数据。 2.1. 兰坪县和香格里拉县概况 兰坪县地处云南省怒江傈僳族自治州的横断山 脉滇西北纵谷区，全县林地面积 18.4 × 104 hm2，森 林 覆盖率达 68.4%[7]。兰坪县自然资源富集，开发潜力 巨大，主要有矿产、水能、生物、旅游等四大优势资 源。 香格里拉县地处云南省迪庆藏族自治州东部，林 地面积 77.38 × 104 hm2，覆盖率达 66.63%，其中尚有 大面积未采伐的原始森林，生态保持完好，林木蓄积 量达 1 × 108 m3，居全省之首。 2.2. 数据来源 云南省兰坪县和香格里拉县农牧区居民家庭生存 性碳排放的基础数据主要来源于统计年鉴数据和案例 研究区问卷调查。引用《云南省统计年鉴》[8]中2008 年农牧区居民食品消费数据计算食品消费碳排放。农 牧区居民矿石燃料及生物质燃料的消费数据通过兰坪 县和香格里拉县农牧区问卷调查获取。问卷调查采用 典型调查的方式，以农户为样本单元，于2006 年7月 至8月进行了问卷和实地调查。在问卷调查中，共随机 调查采访农牧民353 户，其中兰坪县 188 户，香格里拉 县165 户，采取抽样的方式，对不同地区、不同经济水 平的农牧户进行调查，获得有效问卷337 份。调查中各 种能源消费情况均以实物消耗量进行统计，在数据处理 中依据相关标准[9]，并对数据进行统计分析。  西南农牧区生存性碳排放特征与实例论证 3. 云南省农牧区家庭生存性碳排放计算 3.1. 生存性碳排放指标构成 家庭能源消费产生的 CO2排放是对家庭相关活动 引起的直接和间接 CO2排放量或者家庭消费的产品 (服务)全生命周期中所产生的 CO2排放量的一种测 度。根据 Tukker和Jansen[10]对直接碳排放和间接碳排 放的区分—由化石燃料燃烧产生的CO2为直接碳排 放，由非能源产品或服务的全生命周期中产生的 CO2 为间接排放。间接排放指日常家庭生活中所消费的各 种非能源商品和服务(如食品、衣物、家具、休闲娱乐、 医疗、教育等)，在它们的生产、加工、运输、使用、 处置的全生命周期中会产生大量的碳排放，一般仅考 虑其在上游生产、加工、制造、运输等过程产生的能 耗和碳排放，而不包括它们在下游使用、处置时的能 耗和碳排放[11,12]。直接碳排放部分按照 IPCC 参考方 法对居民家庭化石燃料的直接消费量进行直接计算； 间接碳排放部分则通过投入产出分析和消费支出等 方法进行分析。在数据分析过程中，主要采用相关分 析和回归分析方法等统计方法(如图1)。 对于农牧民家庭来说，家庭能源消费产品包括矿 物燃料、生物质燃料和电能；家庭非能源消费产品主 要是食品和耐用消费品。在此次研究中，由于缺乏兰 坪县和香格里拉县耐用消费品能耗数据，而部门耐用 消费品以耗电为主，家庭总用电量也反映了部分耐用 消费品的能耗情况。因此，农牧民家庭耐用消费品碳 排放部分不做计算。 3.2. 农牧区家庭消费能源产品碳排放计算 根据我国家庭能源消费类型划分为矿物燃料(煤、 液化汽)、生物质燃料(薪柴、秸秆、沼气、木炭)以及 电力三类进行计算。农牧区家庭矿物燃料计算采用 ORNL(Oak Ridge National Laboratory)提出的方法对 化石燃料燃烧释放 CO2量进行计算(见公式(1))，其中 Ef为燃煤的碳排放量，Cf是燃煤的量，Of是燃煤的有 效氧化率，Pf为每吨标准煤的含碳率，S为在获得相 同热能情况下，石油、燃油释放 CO2是煤释放 CO2 的倍数[13]： ffff ECOPS (1) 生物质燃料燃烧排放的 CO2，首先计算生物质燃 农牧 民生存性 碳排放指标 构 成 家庭消费能源 类别 家庭消费非能 源类 别 矿物质燃料 生物质燃料 电力 食品 耐用消费品 煤 炭 石 油 天 然 气 秸 秆 薪 柴 家 畜 粪 便 粮 食 植 物 油 蔬 菜 肉 类 蛋 类 奶 类 水 产 品 糖 酒 类 Figure 1. The index form of agriculture herdsman survivability carbon emissions 图1. 农牧民生存性碳排放指标构成 料燃烧的 CH4排放量，计算公式如下： 16 12 bbbb ECROM (2) 其中，Eb为生物质燃烧CH4排放量，Cb为生物质消费 量，Rb为生物质含碳率，Ob为氧化率，Mb为某种生 物质甲烷产生率，然后乘以 16/12 换算为甲烷排放量， 进而计算生物质燃料燃烧碳排放量。在得到某种生物 质燃烧的甲烷排放量后，再利用全球温室效应潜能 (GWP)可以将排放到大气中的 CH4排放量转化成 CO2 当量。其中，GWP 是指单位质量某 种气体 排放在 给 定时期内，对全球变暖的影响与CO2的相对比值[14]。 家庭用电碳排放核算采用替代法计算，即节约 1度电 =减排 0.997 k g CO2。 按照公式(1)、(2 )计算云南省兰坪县和香格里拉县 家庭矿物燃料及生物质燃料碳排放，结果列入表 1、2 中。表 1中兰坪县和香格里拉县农牧民家庭人均燃煤 和液化汽的碳排放量为 3.56 kg和4.16 kg。表2中兰 坪县和香格里拉县农牧民家庭生物质燃烧(包括薪柴、 秸秆、沼气、木炭)的人均碳排放量为 302.96 kg。在 用电力的碳排放方面，根据节能产业网给出的数据， 按照节约 1度电=减排 0.997 kg CO2计算，农牧区电 力人均碳排放为 317.02 kg。人均能源消费碳排放量为 324. 77 kg。 Copyright © 2013 Hanspub 59  西南农牧区生存性碳排放特征与实例论证 Table 1. The per capita carbon emissions of fossil fuel and electricity in agro- pastoral area 表1. 农牧区矿物质及电能人均碳排放 矿物质燃料总类 煤 液化汽 电力 合计 矿物质消费量(kg) 6.93 4.15 317.97 ( k Wh ) 折合标准煤(kg) 4.95 7.12 39.11 73.45 氧化率(%) 98.2 98.2 含碳率(%) 73.26 73.26 S倍数 1 0.81 碳排放量(kg) 3.56 4.16 317.02 324.77 注：在计算矿物燃料碳排放量时，需将燃料消费量换算为标准煤当量。各种 化石燃料折标准煤参考系数：原煤为 0.7143 kg 标准煤(/kg)，原油、燃料油 为1 .4286 kg标准煤(/kg)，汽油、煤油为 1.471 4 k g标准煤(/kg)，柴油为 1.4571 kg 标准煤(/kg)，液化石油气为 1.7143 kg标准煤(/kg)，天 然气为1.33 kg标准 煤(/m3)[15]。 Table 2. The per capita carbon emissions of biomass fuel consumption in agro-pastoral area 表2. 农牧区生物质燃料人均碳排放 名称 薪柴 秸秆 沼气 木炭 合计 消费量(kg) 2274.59 4.4316.84 23.76 2319.62 生物质含碳率 Rb 0.45 0.400.36 0.87 生物质含碳量 R 1023.56 1.776.06 20.67 氧化率 Ob 0.87 0.850.88 0.88 生物质燃烧总碳 排放量 E 890.50 1.505.33 18.19 915.53 C/CH4比率 Mb 1.2 1.2 1.7 0.14 CH4排放量比率 10.69 0.0180.091 0.025 生物质燃烧 CH4 排放量 H 14.25 0.0240.12 0.034 14.43 生物质燃烧 CO2 排量 Eb 299.20 0.512.54 0.713 302.96 3.3. 家庭食品消费碳排放计算 食物是人类生存和发展的基本生活资料之一，也 是居民家庭消费的重要组成成分。食物中含有的碳通 过家庭生活代谢主要以 CO2等温室气体或其他形式的 碳化合物排放到环境中，对全球碳排放产生重要影 响。 家庭食物消费碳排放计算公式如下： 1 n c i WW c i i i (3) ci Wwir (4) ipiifiici rcpc fcc (5) 式中，Wc为所有食物的总 C量；wci 为食物 i的C量； Wi为食物的消费量；ri为食物 i的C折算系数；n为 消费食物的种数；cpi、cfi、cci 分别为食物 i中蛋白质、 脂肪和碳水化合物的含量；pi、fi、ci分别为食物 i中 蛋白质、脂肪和碳水化合物的含 C量，可根据不同食 物蛋白质、脂肪和碳水化合物的化学组成折算而得。 兰坪县和香格里拉县农牧区家庭食物消费组成 包括：粮食、植物油、蔬菜、水果、茶叶、肉禽类、 蛋类及蛋制品、奶和奶制品、水产品、食糖、酒等 11 项。根据公式(3)、(4)、(5)计算各项食物消费的碳排 放量，结果见表 3。农牧民家庭人均食物消费碳排放 量是 76.52 kg，其中粮食消费碳排放是家庭食物消费 碳排放的重要组成部分，其比例占食物消费总碳排放 量的 81.30%。 4. 西南农牧区生存性碳排放特征 4.1. 能源消费成为农牧民家庭生存性碳排放的 主要部分 从农牧区人均生存性碳排放构成看(如图 2所示)， 家庭能源消费的碳排放占主导地位。兰坪县和香格里 拉县农牧区人均生存性碳排放总量为 704.25 kg，其中 能源消费碳排放量占到了总排放量的 89.13%，生物质 Tabal 3. The per capita carbon emissions of food consumption in agro-pastoral area 表3. 农牧区食品消费人均碳排放 名称 消费量(kg) C折算系数 CO2排放量(kg) 粮食 190.37 0.3268 62.21 植物油 1.52 0.7666 1.17 蔬菜 97.84 0.0274 2.68 水果 10.00 0.0498 0.50 茶叶 0.55 0.3380 0.19 肉禽类 32.82 0.2546 8.36 蛋类蛋制品 2.41 0.1510 0.36 奶和奶制品 0.29 0.0629 0.018 水产品 1.72 0.1433 0.25 食糖 1.22 0.3965 0.48 酒 7.38 0.0411 0.30 总计 338.74 76.52 注：C折算系数引用 Luo W和Zhai F Y等人 2001 年的研究结果[16]。由于 研究区的食物数据统计困难，用云南省农村住户人均食品消费数量代替。 Copyright © 2013 Hanspub 60  西南农牧区生存性碳排放特征与实例论证 食物人均碳排 放 11% 生物质人均碳 排放 43% 矿物质人均碳 排放 1% 电能人均碳排 放 45% Figure 2. The carbon emission form of agriculture herdsman family 图2. 农牧民家庭用能碳排放构成 燃料和电能消费碳排放量分别占总生存性碳排放量 的43.02%和45.02%。 4.2. 农牧区能源消费以一次生物用能为主，利用 效率较低 从整体看，农牧区生活能源消费结构粗放，特别 是生物质燃料的消费结构以薪柴为主，薪柴占的比重 达到了 98.76%，且薪柴等传统生物质燃料的利用处于 较低价值的消耗状态。上海市居民生活用能中电力消 费量为 593.4 kwh[17]，电能人均碳排放量为 267.62 kg， 占总碳排放量的 84.48%，云南省农牧区的该指标比上 海市低 39.46%。在兰坪县和香格里拉县的农民仍普遍 使用低效率、高耗能、高污染的传统炉灶。能源消费 主要集中于直接燃烧薪柴和秸秆等一次生物质能源。 经过实验验证以铁三角为代表的火塘、用土制成的石 灶、用砖或石砌成的石灶，其热效率分别有约 6.5%~8.3%、6.0%~10.7%与10.1%[18]。这些造成能源 使用过程的巨大浪费，加剧了能源资源的短缺。 4.3. 农牧区居民生活以传统饮食为主，食物碳化 程度较高 在农牧区家庭人均生存性碳排放中，食物消费碳 排放为 76.52 kg，占总体比例的 10.87%。从结构上看， 粮食依旧占主导地位，占中的食物消费碳排放的 81.30%。我国北方通辽市农牧区农牧民家庭人均食物 消费碳排放量为 78.42 kg，粮食消费占总消费量的 60%，同期与上海市城镇居民人均碳排放进行对比。 结果表明，上海市城镇居民家庭在食物消费方面，粮 的食物消费品种，而粮食本身的含 C量较高，粮食消 食消费仅占 40.37%。粮食是云南省农牧区居民最主要 属于基本生存 将云南省农牧民家庭人均食物消费碳排放总量 与通 快速发展，生活水平不断提高， 对饮 牧区家庭碳排放具有明显的生存性 特征 费的变化成为影响居民食物消费碳排放的主要因素， 而我国农村及农牧区居民的饮食习惯以传统饮食为 主，对新鲜蔬菜的需求低，生活水平较低，对饮食的 合理搭配、体内所需的主要营养成分及养生问题缺乏 重视。 4.4. 农牧区家庭食物碳排放量低， 性碳排放 辽市、中国、美国、加拿大、日本、印度等国家 居民人均食物消费碳排放量进行比较(如图 3所示)。 结果表明，云南省农牧民家庭食物消费碳排放量较 低，为美国的50.42%，加拿大的 56.19%，日本的 78.76%。综合来看，云南省农牧民家庭食物消费水平 处于温饱状态，其消费的碳排放为满足生存的基本生 存性碳排放水平。 随着我国经济的 食结构的合理性越来越重视，逐步推行健康膳 食。传统食物中，粮食、植物油所占食物总碳排放量 的比例会逐渐下降，而肉类、水果、蛋、奶制品等含 人体所需营养元素的食品消费的碳排放量会有所增 加。 5. 结论 中国西南农 。农牧民家庭生存性碳排放以生物质燃料和电力 消费为主，家庭使用能源的结构比较粗放，且受传统 生活方式和习俗的影响较深；在食物消费方面，农牧 Figure 3. Comparison between different countries (regions) on C emissions per person from household food 图3. 不同国家(地区)家庭人均食物消费碳排放对比 Copyright © 2013 Hanspub 61  西南农牧区生存性碳排放特征与实例论证 Copyright © 2013 Hanspub 62 民家庭 排 对中央民族大学“985 工程”项目 (MU 参考文献 (References) 缓气候变化的途径和前景[J]. 环境保护, 2007, 6: 34-35. CD imports generate CO2 l aspects of American household car 用现状及对策 京: 中国统计出 . 我国农村地区能源形势分析[J]. 中国工程科 Environmental impacts of products. 析[D]. 厦 emission induced by urban household n from fossil fuel burning and 李晶等. 中国甲烷排放限值[J]. 气候与环 燃料和工业过程碳排放的估算 sehold food ]. 北京: 中国统计出 北老君山地区农村能源及产业发展研究[D]. 郑 生活费碳食物消 结构不够合理，食物消费放e 量较低，属于基本生存性碳排放。 6. 致谢 本文 C98507-08)和国家民委民族问题研究项目、夏建 新教授提供指导和帮助者、给予转载和引用权的资 料、文献、研究思想和设想的所有者，表示感谢。 [1] 2007 及国家气候中心. 人类减 [2] International Energy Agency. CO2 emissions from fuel combustion. Paris: OECD, 2009. [3] R. Reinvang, G. Peters. Norwegian consumption, Chinese pollution. An example of how OE [J]. emissions in developing countries. Beijing: WWF China Pro- gramme Office, 2008, [4] L. 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