碳源

碳源

carbon source

碳源是指向大氣中釋放碳的過程、活動或機制。自然界中碳源主要是海洋、土壤、岩石與生物體，另外工業生產、生活等都會產生二氧化碳等溫室氣體，也是主要的碳排放源。這些碳中的一部分累積在大氣圈中，引起溫室氣體濃度升高，打破了大氣圈原有的熱平衡，影響了全球氣候變化。

碳源的分類以IECD和IEA共同於1991年初提交的溫室氣體清單編製方法的報告為基礎，經IPCC等組織合作，歷時5年修改和完善，最終對碳源做了較為詳盡的分類。主要將其分為能源及轉換工業、工業過程、農業、土地使用的變化和林業、廢棄物、溶劑使用及其他共7個部分。但因IPCC的研究是在發達國家的背景下產生的，因此對發展中國家的化石燃料和工業發展所涉及的排放狀況沒有足夠的估計。以我國為例，在能源活動中，除化石燃燒的燃燒外，由於我國農村很大程度上還是以傳統的生物質為燃料的。因此，在2001年10月國家計委氣候變化對策協調小組辦公室起動的“中國準備初始國家信息通報的能力建設”項目中，正式將溫室氣體的排放源分類為能源活動、工業生產工藝過程、農業活動、城市廢棄物和土地利用變化與林業5個部分。

溫室氣體的排放源分類能源相關能源生產煤炭、石油、天然氣開採能源加工與轉換髮電、煉油、煉焦、煤制氣、煤炭洗選、型煤加工能源消費農業、工業、交通、建築、商業、民用生物質能燃燒、工業生產水泥、石灰、電石、已二酸、鋼鐵、土地利用變化與森林森林，和其他木質生物質貯量的變化值被恢復土壤。碳變化及森林草地和農田管理註：只列出排放CO2氣體的源類別，不包括其他溫室氣體在國內還有許多關於溫室氣體的項目是從單一的碳源種類進行研究的。如馬忠海博士等人對我國核電、煤電和水電的能源轉換過程中排放的CO2氣體做了跟蹤調查。

碳源排放量測算的方法研究目前，對碳源的測算主要採用3種方法：實測法、物料衡演演算法和排放係數法。這3種方法各有所長，互為補充。但對於不同的碳源，所採用的方法也不盡相同。

1　實測法主要通過監測手段或國家有關部門認定的連續計量設施，測量排放氣體的流速、流量和濃度，用環保部門認可的測量數據來計算氣體的排放總量的統計計算方法。實測法的基礎數據主要來源於環境監測站。監測數據是通過科學、合理地採集和分析樣品而獲得的。樣品是對監測的環境要素的總體而言，如採集的樣品缺乏代表性，儘管測試分析很準確，不具備代表性的數據也是毫無意義的。

2　物料衡演演算法物料衡算是對生產過程中使用的物料情況進行定量分析的一種方法。始於質量守恆定律,即生產過程中，投入某系統或設備的物料質量必須等於該系統產出物質的質量。該法是把工業排放源的排放量、生產工藝和管理、資源(原材料、水源、能源)的綜合利用及環境治理結合起來，系統地、全面地研究生產過程中排放物的產生、排放的一種科學有效的計算方法。適用於整個生產過程的總物料衡算，也適用於生產過程中某一局部生產過程的物料衡算。目前大部分的碳源排碳量的估算工作和基礎數據的獲得都是以此方法為基礎的。具體應用中，主要有表觀能源消費量估演演算法和詳細的燃料分類為基礎的排放量估演演算法

3　排放係數法排放係數法是指在正常技術經濟和管理條件下，生產單位產品所排放的氣體數量的統計平均值，排放係數也稱為排放因子。目前的排放係數分為沒有氣體回收和有氣體回收或治理情況下的排放係數。但在不同技術水平、生產狀況、能源使用情況、工藝過程等因素的影響下的排碳係數存在很大差異。因此，使用係數法存在的不確定性也較大。此法對於統計數據不夠詳盡的情況有較好的適用性，對我國一些小規模甚至是非法的企業估算其排碳量也有較高的效率。

4　模型法由於森林與土壤這類生態系統複雜，碳通量受季節、地域、氣候、人類與各種生物活動、社會發展等諸多因素的影響，而各因素之間又是相互作用的，因此，對於森林與土壤的排碳量，國際上比較多用生物地球化學模型進行模擬。它通過考察環境條件，包括溫室、降水、太陽輻射和土壤結構等條件為輸入變數來模擬森林、土壤生態系統的碳循環過程，從而計算森林———土壤———大氣之間的碳循環以及溫室氣體通量。代表模型有:F7氣候變化和熱帶森林研究網路、COMAP模型、CO2FIX模型、BIOME-BGC模型、CENTURY模型和TEM模型和我國自己開發的F-CARBON模型[9～11]。基於碳循環模型的模擬方法要求準確獲得森林、土壤的呼吸、各種生物量在不同條件下的值和其生態學過程的特徵參數,但以上數值目前還處於研究之中。因此，其局限性很大，不僅一些生態學過程特徵難以把握，而且模型參數的時間和空間代表性也值得懷疑。

5　生命周期法生命周期分析/評價是對產品“從搖籃到墳墓”的過程有關的環境問題進行後續評價的方法。它要求詳細研究其生命周期內的能源需求、原材料利用和活動造成的向環境排放廢棄物，包括原材料資源化、開採、運輸、製造/加工、分配、利用/再利用/維護以及過後的廢棄物處理。按照生命周期評價的定義，理論上是每個活動過程都會產生CO2氣體。由於研究時採用的是從活動的資源開發開始，會涉及不同的部門和過程，需要把在這個過程中能源、原材料所歷經的所有過程進行追蹤，形成一條全能源鏈，對鏈中的每個環節的氣體排放進行全面綜合的定量和定性分析。所以用該法研究每個活動過程排放的溫室氣體時，是以活動鏈為分類單位的，與常規的碳源分類方式不太一樣。

6　決策樹法由於目前的許多項目只是零散地計算某一範圍或地區的排碳量，隨著人們在微觀層次上對各個碳排放特徵有了較深入地了解后，國內外現在都面臨著一個如何將微觀層次的研究整合到宏觀國家或部門排放的問題上。這在國家級和部門排放量的估算中考慮如何系統地合理利用數據，避免重複計算和漏算尤其重要。IPCC在提供單一點碳源排放估算方法外，還提供了通過使用決策樹的方法來確定關鍵源及如何合理使用數據和避免重複計算的問題。