特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索_张雄智VIP专享VIP免费

中国农业大学学报 
 
 
 
 
特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索
张雄智 王 岩 魏辉煌 王钰乔 赵 鑫 张海林
中国农业大学 农学院
农业部农作制度重点实验室
中国农业大学 资源与环境学院
  为推动碳减排
缓解气候变化
本研究基于生命周期评价法
对华北平原某面粉厂面粉生产碳足迹
进行核算
并对产品碳标签的制定及其对策建议进行探讨
研究结果显示
不同等级面粉生产的碳足迹为
小麦生产过程中化肥使用和灌溉耗能占比最大
分别占总碳足迹的
研究结果可为
面粉生产节能减排策略提供理论支持
于国内外的研究现状
未来我国农业生产减排不仅要从产品过程
同时还应完善我国碳标签制度
应尽快制定碳标签核算标准
建立第三方机构
善碳汇市场与经济市场及国内外市场接轨的对策
关键词 碳足迹碳标签生命周期法
中图分类号 
   文章编号 
   文献标志码 
收稿日期
基金项目国家级大学生创新训练项目
201610019001
第一作者张雄智
本科生
1251903431
通讯作者张海林
主要从事保护性农业与农田生态研究
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
% a
 
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多用于评价对气候变
展现于产品标签之上
 
概念源自于上世纪九十年代关于
食 物 里 程
 
其作用主要是呈现产品或服
 期 张雄智等特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索
把产品或服务在生产
供和消耗整个生命周期过程中所排放的温室气体总
直观告知消费者产品的碳排放信
费者选购产品或服务的参考依据
在国外已经被广泛的应用
国等欧洲国家在年之前便开始推行碳标签
但以发达国家居多
世界上最早开始推行碳标签制度的国
国家其制度较为完善英国加贴碳
标签的产品类别涉及
产品对象类别分
主 要 包 括 食 品
服 装
日 用 品 等
目前已超过
 
英 国 碳 标 签 标 准 协 会 发 布 的
是目前使用最广泛的标准
英 国
 
标准以及
 
框架建立
其整体是一个脚印
口号是
减少碳足迹
脚掌位置的数字为该标签所代表产品生命周期的碳
排是我国当代社会发展的一项重
要任务
使
将有利于企业明确降低碳排
提高企业在碳贸易中的竞争力
对温室气体排放进行量化
加快碳标签的研
对于我国构建低碳社会
实现节能减排具有重
本研究旨在总结分析碳足迹核算的国际
对特定农产品的
碳足迹进行核算
并借鉴发达国家碳标签体系
为我国碳标签制度的建立
 碳足迹核算方法与标准
 
 
是一种环境评价方法
的方法
确保产品或服
包括原料生
产品使用与处理的一系列
个步骤包括目标与范围定
清 单 分 析
影 响 评 价
结 果 解 释广义上说
方法主要包括
过 程
自下向上方法
投 入
产 出
自 上 向 下 方 法
和 混 合
混合方法
 
是使用最广泛的方法
首先要确定系统边界
 
是由英国环境
食品和农村事务部
标准协会与
 
统一的在产品层面评估温室气体排放的确定系统边
使
起温室气体排放的商品和服务
通常有
原材料
第二种是商业客户
个主要阶段
原材料
生产
分销
使
处置和回收
温室气体核算体系是第一个建立在
商业化标准
该协议旨在提供国际化
种温室气体评估标准
即产品层面标准和企业标准
温室气体核算体系中的碳足迹评价涉及
每一层次针对不同的温室气体排放源
使用不
同的计算方法第一层次是针对生产过程的电力
天然气和热能
第二层次针对采
购的电力和热能
第三层次包括废物处理
使
其中
化专门委员会
的方法
 
是国际标准化组织
算方法制定的标准
标准适用于商品或服务
统称产
主要涉及的温室气体包括京议定
体 二 氧 化 碳
甲 烷
氧化亚氮
六氟化硫
全氟碳化物
以及氢
种气体
 
足迹是计算产品生产系统内温室气体排放与消纳之
当量形式表达
放量化的基础上计
然后向公众提供一个产
品的碳足迹
假设和局限性
如果要成为公开形式的碳标
产品类别的规则和第三方验证
中 国 农 业 大 学 学 报 年 第 
 基于生命周期评价碳足迹的核算
 生命周期流程图
根据生命周期所涵盖的不同阶段以及评价的内
商业客户
生产和分销
从摇篮
评价内容包括原材料
使
 产品碳足迹核算流程
 
 
 
 
 
 
 
 
 系统边界的确定
系统边界决定了系统碳足迹计算的范围
其关键原则是所
而非实质性排
点的交通和畜力运输这四类排放源不必列
确定优先顺序
 
碳足迹评价的数据主要分为初级活动水平数据
与次级活动水平数据
次级数据
命周期过程中直接测量获得的
收集数据时
使
使之更贴近真实排放
 计算碳足迹
的计算主要依据碳足迹计算方程
每一个活动的碳足迹等于该活动的活动水平数据与
子 相 乘
总 碳 足迹 为 各 个 活 动 的 碳 足 迹 之
 不确定性检验
执行不确定性检验可以提高碳足迹核算的准确
度和结果的可信度
但目前不确定性的评价没有一
如碳足迹的定义与系统边界不一致
只考虑碳排放的碳足迹和
考虑净排放的碳足迹
通常不确定性来自供应
如产品次级数据
使
初级数据的测量与计算误差
包括确定产品
收集数据
计算碳足迹和
不确定性检查
 产品碳标签制定的案例研究
和碳标签的咨询服务机构三部分
碳即产品或服务的碳足迹的计算
本研究以小麦主产区华北
平原河北省衡水市某面粉厂生产的面粉为样本核算
了其生产过程的碳足迹
 面粉生产流程
特二粉及标粉使
回收过程中基本不碳排
的评价模式来绘制面粉的流程图
 确定系统边界及优先顺序
我们确定面粉的碳足迹边界为
面粉生产
面粉分销
不包括零售阶段
生产过程碳足迹核清单中重点考虑杀
除草剂
种子生产
尿
柴油燃烧
小麦运输与面粉分销过
程主要考虑机械油
致的直接或间接碳排放
包括可循环
使
部分损坏
不可回收
本研究忽略不计
中国农业大学学报2018,23(1):188-196JournalofChinaAgriculturalUniversityhttp:∥zgnydxxb.ijournals.cnDOI:10.11841/j.issn.1007-4333.2018.01.22特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索张雄智1王岩1魏辉煌2王钰乔1赵鑫1张海林1*(1.中国农业大学农学院,农业部农作制度重点实验室,北京100193;2.中国农业大学资源与环境学院,北京100193)摘要为推动碳减排,缓解气候变化,本研究基于生命周期评价法(LCA),对华北平原某面粉厂面粉生产碳足迹进行核算,并对产品碳标签的制定及其对策建议进行探讨,研究结果显示:不同等级面粉生产的碳足迹为0.98~1.07kg/kg,其中,小麦生产过程中化肥使用和灌溉耗能占比最大,分别占总碳足迹的47%和29%,研究结果可为面粉生产节能减排策略提供理论支持。另外,基于国内外的研究现状,未来我国农业生产减排不仅要从产品过程着手,同时还应完善我国碳标签制度,应尽快制定碳标签核算标准,建立完善的碳足迹数据库,建立第三方机构,完善碳汇市场与经济市场及国内外市场接轨的对策。关键词碳足迹;碳标签;面粉;生命周期法中图分类号S34文章编号1007-4333(2018)01-0188-09文献标志码A收稿日期:2017-04-16基金项目:国家级大学生创新训练项目(201610019001)第一作者:张雄智,本科生,E-mail:1251903431@qq.com通讯作者:张海林,教授,主要从事保护性农业与农田生态研究,E-mail:hailin@cau.edu.cnAssessmentofcarbonfootprintforaspecificagriculturalproductanddiscussionofcarbonlabeldesigningZHANGXiongzhi1,WANGYan1,WEIHuihuang2,WANGYuqiao1,ZHAOXin1,ZHANGHailin1*(1.CollegeofAgronomyandBiotechnology/KeyLaboratoryofFarmingSystemofMinistryofAgriculture,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China;2.CollegeofResourcesandEnvironmentalsciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China)AbstractToreducecarbonemissionsandmitigateclimatechange,basedonconceptofcarbonfootprint(CF)ofaproduct,acasestudyofCFforflourproductioninNorthChinaPlainwascalculatedbylifecycleassessment(LCA).OnthebasisofCFresearch,carbonlabelsofproductandcountermeasuresandsuggestionswerediscussed.TheresultsindicatedthattheCFofdifferentclassflourproductionswere0.98-1.07kg/kg(CO2-eq).AmongCFcomponentsofdifferenttypeflours,chemicalfertilizerandenergyconsumptionofirrigationwerethemaincomponents,whichoccupied47%and29%ofthetotalCF.TheresultswouldprovidetheoreticalbasesforenergyconservationandcarbonemissionreductioninflourproductioninChina.Inthefuture,Chinashouldnotonlylowerthecarbonemissionoftheproductprocess,butalsoestablishthecarbonlabelsystembyestablishingandimprovingtheCFofthedatabase,developingthestandardsofcarbonlabelofagricultureproductions,introducingthethird-partyagency,integratingcarbontrademarketandeconomicmarket,andconnectingdomesticandinternationalmarkettocompletethewholecarbonlabelingsystemandmitigatethechangingclimate.Keywordscarbonfootprint;carbonlabel;flour;lifecycleassessment碳足迹(Carbonfootprint)是产品生产系统内温室气体排放与消纳的总和,多用于评价对气候变化的影响,一般以CO2当量形式表达[1]。碳足迹可展现于产品标签之上,即碳标签(Carbonlabel)。碳标签概念源自于上世纪九十年代关于“食物里程(Foodmiles)”的探讨,其作用主要是呈现产品或服第1期张雄智等:特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索务对全球暖化影响的信息,把产品或服务在生产、提供和消耗整个生命周期过程中所排放的温室气体总量(或碳足迹)在产品标签上用量化的指数标示出来,以标签的形式直观告知消费者产品的碳排放信息,作为消费者选购产品或服务的参考依据[2]。目前,碳标签制度在国外已经被广泛的应用,英国、法国等欧洲国家在2010年之前便开始推行碳标签,后来美国等国家也相继施行,但以发达国家居多[3]。英国是世界上最早开始推行碳标签制度的国家,相较于其他国家其制度较为完善。英国加贴碳标签的产品类别涉及B2B和B2C(根据生命周期所涵盖的不同阶段以及评价的内容,产品对象类别分为商业企业B2B或商业客户B2C)的所有产品与服务,主要包括食品、服装、日用品等,目前已超过2500种产品。英国碳标签标准协会发布的PAS2050是目前使用最广泛的标准[4],英国Carbontrust根据PAS2050标准以及ISO14065框架建立了一个相对稳定的碳标签体系,其整体是一个脚印形状,简单地配以黑白颜色,口号是“减少碳足迹”,脚掌位置的数字为该标签所代表产品生命周期的碳排放当量[5]。目前,节能减排是我国当代社会发展的一项重要任务,碳标签的使用,将有利于企业明确降低碳排放的重点环节,提高企业在碳贸易中的竞争力,实现企业碳排放的配额管理,对温室气体排放进行量化,有效推动节能减排[6-7]。因此,加快碳标签的研究和实施,对于我国构建低碳社会,实现节能减排具有重要的意义。本研究旨在总结分析碳足迹核算的国际标准,应用生命周期评价法(LCA)对特定农产品的碳足迹进行核算,并借鉴发达国家碳标签体系,探索我国农产品碳标签制度,为我国碳标签制度的建立与应用提供案例参考和对策建议。1碳足迹核算方法与标准生命周期评价(Lifecycleassessment,LCA)是碳足迹研究的常用方法,是一种环境评价方法,其含义是一个从“摇篮”到“坟墓”的方法,确保产品或服务的每一个环节都列入评估体系之中,包括原料生产、产品制造或加工过程、产品使用与处理的一系列阶段。生命周期评价的4个步骤包括目标与范围定义、清单分析、影响评价、结果解释。广义上说,LCA方法主要包括:过程LCA(自下向上方法,bottom-up),投入-产出LCA(自上向下方法,top-down)和混合LCA(混合方法,hybridinput-output)等3种类型[8],其中,投入产出LCA(自上向下方法)是使用最广泛的方法。在碳足迹研究过程中,首先要确定系统边界。PAS2050是由英国环境、食品和农村事务部、英国标准协会与CarbonTrust联合开发,旨在启动一个统一的在产品层面评估温室气体排放的确定系统边界准则,包括使用标准化的方法从生命周期角度来评估引起温室气体排放的商品和服务[9-10]。PAS2050通常有2种类型的碳足迹核算方法,第一种是商业企业(B2B),包括“原材料”、“生产”和“分销”;第二种是商业客户(B2C),它涵盖整个产品供应链,因此,它也被称为“从摇篮到坟墓”的方法[11],这种方法有6个主要阶段:原材料、生产、分销、消费者使用、处置和回收。温室气体核算体系是第一个建立在LCA方法上的ISO商业化标准,该协议旨在提供国际化GHG排放评估和报告的标准。温室气体协议有两种温室气体评估标准,即产品层面标准和企业标准。温室气体核算体系中的碳足迹评价涉及3个层次的计算,每一层次针对不同的温室气体排放源,使用不同的计算方法。第一层次是针对生产过程的电力、天然气和热能、物理和化学反应等;第二层次针对采购的电力和热能;第三层次包括废物处理、产品使用过程[13]。其中,第一和第二层次是基于国际气候变化专门委员会(IPCC,2006)的方法,ISO14067是国际标准化组织(ISO)为解决“碳足迹”具体计算方法制定的标准。目前该标准已于2013年正式发布,标准适用于商品或服务(统称产品),主要涉及的温室气体包括京都议定书规定的6种气体二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、六氟化硫(SF6)、全氟碳化物(PFCs)以及氢氟碳化物(HFCs)外,也包含蒙特利尔议定书中管制的气体等,共63种气体[1]。根据ISO14067,碳足迹是计算产品生产系统内温室气体排放与消纳之和,以CO2当量形式表达,评价对气候变化的单一影响,制造商必须首先计算特定产品的温室气体排放量化的基础上计算过程,然后向公众提供一个产品的碳足迹,包括结果、数据、方法、假设和局限性,即碳足迹量化阶段。如果要成为公开形式的碳标签,需要沟通计划、产品类别的规则和第三方验证报告[12]。981中国农业大学学报2018年第23卷2基于生命周期评价碳足迹的核算2.1生命周期流程图根据生命周期所涵盖的不同阶段以及评价的内容,确定产品对象类别(商业企业B2B)或(商业客户B2C),构建相应的流程图(图1)。商业企业(B2B)模式评价内容包括原材料、生产和分销,即“从摇篮到大门”;商业客户(B2C)评价内容包括原材料、生产、分销、消费者使用和处置和回收,即“从摇篮到坟墓”。图1产品碳足迹核算流程Fig.1Calculationprocessofcarbonfootprintforcertainproduction2.2系统边界的确定系统边界决定了系统碳足迹计算的范围。核查边界是确定系统边界的重要步骤,其关键原则是所有实质性排放都必须列入计算范围,而非实质性排放(不超过排放总量的1%)、输入过程的人力、消费者到买点的交通和畜力运输这四类排放源不必列入[14]。最后分析各实质性排放源,确定优先顺序,为数据收集与测算奠定基础。2.3收集数据碳足迹评价的数据主要分为初级活动水平数据(初级数据)与次级活动水平数据(次级数据)。初级数据是农产品生命周期过程中直接测量获得的,次级数据是同类原料或过程平均值。收集数据时,应尽量使用初级活动水平数据,使之更贴近真实排放情况[15]。2.4计算碳足迹产品碳足迹的计算主要依据碳足迹计算方程,每一个活动的碳足迹等于该活动的活动水平数据与排放因子相乘,总碳足迹为各个活动的碳足迹之和[16]。2.5不确定性检验执行不确定性检验可以提高碳足迹核算的准确度和结果的可信度,但目前不确定性的评价没有一个统一的标准,如碳足迹的定义与系统边界不一致。目前国际上有两种观点:只考虑碳排放的碳足迹和考虑净排放的碳足迹[17-18]。通常不确定性来自供应链中某些数据的缺失和质量问题,如产品次级数据的使用,初级数据的测量与计算误差。产品碳足迹评价流程概括来说,包括确定产品生产模式、确定系统边界、收集数据、计算碳足迹和不确定性检查(图1)。3产品碳标签制定的案例研究碳标签基本框架体系包括碳足迹的计算、碳标签的核证与颁发和碳标签的咨询服务机构三部分,其制定过程包括碳即产品或服务的碳足迹的计算、标签设计与标识等[19]。本研究以小麦主产区华北平原河北省衡水市某面粉厂生产的面粉为样本核算了其生产过程的碳足迹。3.1面粉生产流程该面粉加工企业主要生产三种规格面粉:特一粉、特二粉及标粉。面粉在消费者使用以及处置和回收过程中基本不产生碳排放,故本研究采用商业企业(B2B)的评价模式来绘制面粉的流程图(图2)。3.2确定系统边界及优先顺序我们确定面粉的碳足迹边界为:小麦生产、小麦运输、面粉生产、面粉分销(不包括零售阶段)。小麦生产过程碳足迹核算的清单中重点考虑杀菌剂、杀虫剂、除草剂、灌溉、种子生产、复合肥、尿素、土壤N2O排放、柴油、柴油燃烧;小麦运输与面粉分销过程主要考虑机械油耗;面粉生产主要考虑耗电所导致的直接或间接碳排放;面粉的外包装(包括可循环使用、部分损坏、不可回收)造成的碳排放相对较小,本研究忽略不计。091第1期张雄智等:特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索注:4B:四道皮磨,6M:六道心磨,1S:一道尾磨,1T:一道筛选。依据研磨孔径大小分为皮磨、心磨、尾磨,经过多次不同孔径大小的研磨筛进行分级研磨,此研磨方法称为轻研细分制粉法。Note:4B:fourshelling,6M:sixreductions,1S:onetailrolls,1T:onefiltrate.Accordingtogrindingtheaperturesize,afteralotofdifferentaperturesizeofgrindingscreeningrindingitisdividedintoshelling,reductionandtailrolls,thegrindingmethodcalledlightresearchsubdivisionmillingmethod.图2面粉碳足迹计算系统边界Fig.2Systemboundaryofflourcarbonfootprint3.3碳足迹的计算根据确定的边界,在数据收集与碳足迹评价环节将整个生命周期分为小麦生产、运输过程与面粉生产3部分,其中,数据收集与碳足迹计算环节合并进行,可直观地看到数据转化的具体过程,更详尽地展现碳足迹的评价流程。本研究采用的碳足迹统一用CO2排放当量表示,kg/hm2·年。碳排放计算方法来源于《2006年IPCC国家温室气体清单指南》[20]。单位产量的碳足迹为:CFy=CFtB(1)其中:CFt为单位面积总碳排放量,kg/hm2·年;B为小麦产量,kg/hm2;CFy为单位产量碳足迹,kg/kg。单位面积的总碳排放量为:CFt=CF+CFN2O+CFN2Oi(2)其中:CF1为小麦从播种到收获过程中各农资投入(本研究数据来源于问卷调查以及统计数据)产生的碳排放量,CFN2O为土壤氧化亚氮的直接排放,CFN2Oi为土壤氧化亚氮的间接排放。小麦从播种到收获过程中农资投入产生的碳足迹为:CFi=∑ni=1AIi×EFi(3)式中:i表示第i种农业生产投入品,EFi表示第i种投入的排放参数。其中土壤N2O的排放包括直接排放和间接排放,直接排放的计算方法为:N2O=FSN×EF1×4428×298(4)其产生的碳足迹为:CFN2O=FSN×EF1×4428×298(5)其中:FSN为土壤中人造氮肥的年施用量,kg/年;EF1为氮投入引起的N2O排放的排放因子,kg/kg;44/28为氧化亚氮中氮元素的元素质量;298为氧化亚氮的增温潜势。间接排放的计算方法为:N2Oi=FSN×FracGASF×EF4×4428×298(6)产生的碳足迹为:191中国农业大学学报2018年第23卷CFN2Oi=FSN×FracGASF×EF4×4428×298(7)其中:FSN为每年施用于土壤的化肥氮量,kg/年;FracGASF为以NH3和形式挥发的化肥氮比例,kg/kg(挥发氮:施用氮);EF4为土壤和水面氮大气沉积的N2O排放的排放因子,kg/kg;298为氧化亚氮的增温潜势[21]。3.3.1小麦生产过程中碳足迹小麦生产过程中的初级活动水平数据主要有杀菌剂、杀虫剂、除草剂、灌溉、种子生产、复合肥、尿素,这些数据来源于小麦生命周期过程中直接测量;次级活动水平数据主要有土壤N2O排放、柴油、柴油燃烧,因具体机器或操作环境而造成很大误差,因此本研究采用了较为准确的统计数据。表1小麦生产过程碳足迹Table1Carbonfootprintofwheatproductionprocess项目Item实物量/(kg/hm2)Amount碳排放因子/(kg/kg)Indexofcarbonemission单位产量碳足迹/(kg/kg)Carbonfootprintperunitofproduction杀菌剂Fungicide7.8410.570.01杀虫剂Pesticides15.6016.610.03除草剂Herbicide14.9110.150.02灌溉Irrigation1316.501.230.21种子Seeds251.750.580.02复合肥Compoundfertilizer705.001.770.16尿素Urea585.002.390.18土壤N2O排放SoilN2Oemission—0.020.03柴油总碳排放Dieseltotalcarbonemissions—0.890.01柴油燃烧碳排放Dieselcombustionemissions—0.890.03总碳排放Totalcarbonemissions0.70注:碳排放因子数据来源:CLCD0.7、Ecoinvent2.2。Note:carbonemissionfactordatasources:CLCD0.7、Ecoinvent2.2.农作物从播种到收获过程的总碳足迹为:CFi=∑ni=1AIi×EFi(3)其中:AIi表示第i种投入,EFi表示第i种投入的排放参数计算出,小麦生产过程中产生的碳足迹为0.70kg/kg。3.3.2面粉生产过程中碳足迹该厂生产面粉分为特二粉、特一粉、标粉三种类型,副产品为麦麸与次粉,均可作为饲料处理,根据生命周期法的测算标准,其碳排放忽略[22]。根据对该面粉厂实地考察,面粉加工过程中仅用电一项会造成碳排放,对加工过程的耗电量与产量进行数据采集,得出加工过程中特二粉、特一粉和标粉碳排放分别为0.080、0.080和0.079kg/kg。3.3.3运输过程中碳足迹通过对该面粉厂小麦来源与面粉去向的跟踪研究,小麦主要来自于该市的粮站,其销售去向主要为该市粮油批发市场,运输方式主要为公路运输。经实地测算,得出三地之间的距离与碳排放。小麦自粮站运至面粉厂造成碳排放为0.00033kg/kg,面粉产品自面粉厂运至批发市场造成碳排放为0.00045kg/kg。291第1期张雄智等:特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索表2面粉加工过程碳足迹Table2Carbonfootprintofflourprocessing面粉类型Flourtype耗电量/(kW·h/kg)Electricityconsumption碳排放因子/(kg/kW·h)Emissionfactors单位产量碳足迹/(kg/kg)Carbonfootprintperunitofproduction特二粉Secondclassflour0.0651.2290.080特一粉Firstclassflour0.0651.2290.080标粉Commonflour0.0641.2290.079注:碳排放因子数据来源:CLCD0.7、Ecoinvent2.2。Note:carbonemissionfactordatasources:CLCD0.7、Ecoinvent2.2.表3运输过程碳足迹Table3Carbonfootprintoftransportation运输类型Typeoftransportation运输路线Transportroutes运输距离/kmTransportdistances碳排放因子/kg/(t·km)Emissionfactors单位产量碳足迹/(kg/kg)Carbonfootprintperunitofproduction公路运输Roadtransport粮站到面粉厂15.50.1720.00033公路运输Roadtransport面粉厂到批发市场20.80.1720.00045总碳排放Totalcarbonemissions0.00078注:碳排放因子数据来源:CLCD0.7、Ecoinvent2.2。Note:carbonemissionfactordatasources:CLCD0.7、Ecoinvent2.2.3.4碳标签制定与碳减排策略根据生命周期法则(LCA),对面粉从“摇篮”到“坟墓”的整个过程碳足迹进行计算。面粉碳足迹主要由3部分组成,分别为小麦生产过程、面粉加工过程和运输过程。最终面粉产品分为3个类型:特二粉、特一粉和标粉,根据研究结果,特二粉、特一粉和标粉碳标签应分别标注为1.07、1.01和0.98kg/kg。表4三种类型面粉碳标签标注值Table4Carbonfootprintofthreetypesofflourprocessingkg/kg面粉类型Flourtype小麦生产过程中碳足迹Carbonfootprintinwheatproduction面粉加工过程中碳足迹Carbonfootprintinflourprocessing运输过程中碳足迹Carbonfootprintintransportation碳标签标注值(总碳足迹)Carbonlabelvalue(Totalcarbonfootprint)特二粉Secondclassflour0.990.0800.000781.07特一粉Firstclassflour0.930.0800.000781.01标粉Commonflour0.900.0790.000780.98391中国农业大学学报2018年第23卷实地调研结果表明,该面粉厂生产1kg面粉所产生的碳排放中,灌溉占29%,氮肥投入占25%,复合肥占22%,面粉加工过程中耗电占8%(表5),而其他因素对碳排放影响较小,因此面粉生产中,碳减排策略主要侧重于减少小麦生产过程中灌溉耗电量和化肥的用量,以及加工过程中电的消耗。面粉加工过程中主要碳排放源为加工设备耗电,因此设备节能是面粉生产过程中减少碳排放的重要途径。设备具体减排设计思路包含以下几个方面:中长制粉工艺、合理配备磨机动力、多元优化磨辊表、加强管理与操作、电机并联电容、变频调速和智能补偿器等方面的改进与完善[22]。表5三种面粉碳足迹组成Table5Componentsofcarbonfootprintforthethreeclassesofflour项目Items特二粉Secondclassflour特一粉Firstclassflour标粉Commonflour杀菌剂Fungicide1.41.31.3杀虫剂Pesticides4.24.03.8除草剂Herbicide2.82.72.6灌溉Irrigation29.628.026.9种子Seeds2.82.72.6复合肥Compoundfertilizer22.521.320.5尿素Urea25.424.023.1土壤N2O排放SoilN2Oemission4.24.03.8面粉加工过程中碳足迹Carbonfootprintinflourprocessing8.08.07.9运输过程中碳足迹Carbonfootprintintransportation0.10.10.13.5不确定性检查本研究面粉碳足迹核算的不确定性主要来源于使用部分次级数据以及活动水平数据存在统计误差。例如小麦碳足迹核算过程中,土壤N2O排放、柴油总碳排放和柴油燃烧碳排放使用的数据由统计数据取平均值得到,虽然这样处理可以避免部分误差,但是最终碳足迹与实际情况会产生偏差。此外,实地考察所获得的活动水平数据不是由企业全面检测面粉加工环节而得到,因此只能依据总用电量与产量的相对关系来估算,误差难以避免。前人研究表明,2004—2012年华北平原小麦生产产量碳足迹的变化范围为0.50~1.09kg/kg[21]。研究认为,虽然整体上冬小麦产量呈逐年增加趋势,但是肥料、灌溉耗能的快速增加使得冬小麦单位产量碳足迹亦呈逐年增加趋势。本研究所在区域小麦生产过程中碳足迹为0.70kg/kg,相较于其他研究,在结果上有所差异,除了在碳足迹清单中各实物使用量不同外,计算碳足迹所使用的排放因子数据库来源不同也是一个重要原因,例如本研究中灌溉碳排放因子为1.23kg/kg(CO2-eq),而王占彪等[23]研究中所采用的灌溉用电碳排放因子为2.71kg/kg。与本研究相似,华北区域冬小麦生产碳足迹主要来源于灌溉耗能和肥料使用。此外,运输过程中碳足迹排放主要与运输距离有关,此项碳排放主要受企业购进原材料与销售地点影响。加工过程中造成碳排放的因子主要是设备耗电,这主要与企业所使用的加工工艺与设备有关,因具体企业而各有不同。未来,面粉原料(冬小麦)生产过程中通过农作措施改善,提高灌溉效率、和减少肥料使用量,减少运输距离和优化加工过程可以进一步降低该区域面粉产品的碳足迹。4实行碳标签制度的对策建议降低各生产环节的碳排放是我国农业生产节能491第1期张雄智等:特定农产品碳足迹评价及碳标签制定的探索减排的重要措施,但农业节能减排涉及方方面面,因此,进一步完善和促进我国农业节能减排需要政策、产品生产、监督检测等全方位的减排体系。碳标签作为环境管理工具,通过对企业碳排放量化,为企业碳排放配额,超出部分需要其通过碳汇市场购买指标,多余部分则可在碳汇市场抛售,做到碳汇市场与经济市场对接,鼓励企业节能低碳环保。碳标签体系包括碳足迹的计算、碳标签的核证与颁发和碳标签的咨询服务机构3部分。我国对于碳足迹核算的排放因子等参数的测算仍处于起步阶段,目前相关领域的研究仍广泛借助于英国、美国和欧盟等国的数据,适合我国的碳排放因子测算工作亟待进行[24]。因此,应建立完善的碳足迹数据库,使企业对产品生产各个环节的碳足迹数据得以衡量比较,明晰高碳排放的具体环节,为制定节能减排策略提供数据支持。碳标签的核证与颁发应由独立的第三方机构或独立的委员会或者由企业或组织内部机构完成,核证机构要求必须具备一定的认证和省查的能力与资格。碳标签制度的建立,将从产品生产与销售、监督检测及环境评价等方面对产品的排放进行全面的评价,既有利于产品的节能减排;同时,也会促进我国参与国际碳交易规则与标准的制定工作,规避“碳关税”的“绿色壁垒”对我国可能产生的影响[25]。参考文献References[1]ISO/TS14067:2013Greenhousegases-carbonfootprintofproductsRequirementsandguidelinesforquantificationandcommunication[S].Switzerland:InternationalOrganizationforStandardization,2013[2]裘晓东.国际碳标签制度浅析[J].大众标准化,2011(1):47-51QiuXD.Theanalysisofinternationalcarbonlabelsystem[J].PopularStandardization,2011(1):47-51(inChinese)[3]陈泽勇.碳标签在全球的发展[J].信息技术与标准化,2010(11):11-14ChenZY,Theglobedevelopmentofcarbonlabel[J].InformationTechnology&Standardization,2010(11):11-14(inChinese)[4]胡剑波,丁子格,任亚运.发达国家碳标签发展实践[J].中国农业,2015(9):15-20HuJB,DingZG,RenYY.Carbonlabelsdevelopmentpracticeinthedevelopedcountries[J].AgriculturalSciencesinChina,2015(9):15-20(inChinese)[5]余运俊,王润,孙艳伟,刘文娟,庄小四.建立中国碳标签体系研究[J].中国人口·资源与环境,2010,20(117)S2:9-13YuYJ,WangR,SunYW,LiuWJ,ZhuangXS.TheresearchonestablishingChinesecarbonlabelsystem.[J].ChinaPopulation·ResourcesandEnvironment,2010,20(117)S2:9-13(inChinese)[6]方虹,张睿洋,周晶.碳标签制度:我国对外贸易的挑战与机遇[J].产权导刊,2013(5):21-24FangH,ZhangRY,ZhouJ.Thesystemofcarbonlabel:ChallengesandopportunitiesforChina'sforeigntrade[J].PropertyRightsGuide,2013(5):21-24(inChinese)[7]郭莉,崔强,陆敏.低碳生活的新工具:碳标签[J].生态经济,2011(7):84-86,94GuoL,CuiQ,LuM.Thenewtoolsoflow-carbonlife:Carbonlabel[J].EcologicalEconomy,2011(7):84-86,94(inChinese)[8]王长波,张力小,庞明月.生命周期评价方法研究综述:兼论混合生命周期评价的发展与应用[J].自然资源学报.2015,30(7):1232-1242WangCB,ZhangLX,PangMY.Thesummaryoflifecycleassessmentmethods:Developmentandapplicationoflifecycleassessment[J].JournalofNaturalResources,2015,30(7):1232-1242(inChinese)[9]PAS2050:Specificationfortheassessmentofthelifecyclegreenhousegasemissionofgoodsandsercices[S].London:BritishStandardsInstitution,2008[10]GuidetoPAS2050:HowtoAccessthecarbonfootprintofgoodsandservices[S].London:BritishStandardsInstitution,2008[11]MacGregorJ.Carbonconcerns:Howstandardsandlabellinginitiativesmustnotlimitagriculturaltradefromdevelopingcountries[R].Geneva:InternationalCentreforTradeandSustainableDevelopment2010[12]WuP,XiaB,PienaarJ,ZhaoXB.Thepast,presentandfutureofcarbonlabellingforconstructionmaterials:Areview[J].BuildingandEnvironment,2014,77:160-168[13]AndrewsSLD.Aclassificationofcarbonfootprintmethodsusedbycompanies[D].Cambridge:MassachusettsInstituteofTechnology,2009[14]冯相昭,赖晓涛,田春秀.关注低碳标准发展新动向:英国PAS2050碳足迹标准[J].环境保护,2010(2):74-76FengXZ,LaiXT,TianCX.Concernedaboutthenewtrendsinthedevelopmentoflow-carbonstandards:BritishPAS2050carbonfootprintstandard[J].EnvironmentalProtection,2010(2):74-76(inChinese)[15]计军平,马晓明.碳足迹的概念和核算方法研究进展[J].生态经济,2011(4):76-80JiJP,MaXM.Reviewofcarbonfootprint:Definitionsandaccountingmethods[J].EcologicalEconomy,2011(4):76-80(inChinese)[16]田彬彬,徐向阳,付鸿娟,王顺.基于生命周期的产品碳足迹评价与核算分析[J].中国环境管理,2012(2):21-26TianBB,XuXY,FuHJ,WangS.Assessmentandaccountingtheproductcarbonfootprintbasedonthelifecycle[J].Chinese591中国农业大学学报2018年第23卷JournalofEnvironmentalManagement,2012(2):21-26(inChinese)[17]MosierAR,HalvorsonAD,PetersonGP,RobertsonGP,SherrodL.Measurementofnetglobalwarmingpotentialinthreeagroecosystems[J].NutrientCyclinginAgroecosystems,2005,72(1):67-76[18]MosierAR,HalvorsonAD,ReuleCA.NetannualglobalwarmingpotentialandgreenhousegasintensityinirrigatedcroppingsystemsinnortheasternColorado[J].JournalofEnvironmentalQuality,2006,35(4):1584-1598[19]胡莹菲,王润,余运俊.中国建立碳标签体系的经验借鉴与展望[J].经济与管理研究,2010(3):16-19HuYF,WangR,YuYJ.China'sexperienceforreferencetoestablishsystemofcarbonlabelswithoutlook[J].ResearchonEconomicsandManagement,2010(3):16-19(inChinese)[20]IntergovernmentalPanelonClimateChange.Climatechange2006:SynthesisReport.IntergovernmentalPanelonClimateChange[R].Cambridge:CambridgeUniversityPress,2006[21]王钰乔,赵鑫,李可嘉,王兴,薛建福,张海林.华北平原小麦生产的碳足迹变化动态的研究[J].中国人口·资源与环境,2015(S2):258-260WangYQ,ZhaoX,LiKJ,WangX,XueJF,ZhangHL.DynamicsofcarbonfootprintforwheatproductionintheNorthChinaPlain[J].ChinaPopulation·ResourcesandEn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