新疆化石能源碳足迹及生态压力的动态研究

摘要：利用碳足迹的概念和研究方法对新疆2002-2011年能源利用的碳排放、碳足迹、碳足迹强度、碳足迹产值和生态压力进行计算，结果表明，新疆能源利用的碳足迹在2002-2011年10年间呈现上升趋势，其中主要以煤炭的碳足迹占主导地位，石油次之，天然气最小；碳足迹产值呈现上升趋势，从2002年的0.93万元/hm2增加到2011年的1.28万元/hm2；碳足迹强度呈现下降趋势，从2002年的1.08 hm2/万元下降到2011年的0.78 hm2/万元；碳足迹生态压力逐年升高，从2002年的2.63增加到2011年的7.70。碳足迹分析结果反映出目前新疆经济发展状况良好，能源利用效率不断提高，但是经济发展也主要是依赖于能源的消费，能源消费过程中给生态环境带来的压力也越来越大。

关键词：碳足迹；生态压力；化石能源；新疆

中图分类号：F206；X24 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）10-2496-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.10.013

Abstract： The concepts of carbon footprint and research methods were used to calculate the carbon emissions，carbon footprint， value of carbon footprint， intensity of carbon footprint and ecological pressure of carbon footprint in Xinjiang from 2002 to 2011. The results showed that， the carbon footprint increased from 2002 to 2011， the carbon footprint of coal was the largest， followed by oil， and natural gas was the smallest. The value of carbon footprint of energy use increased from 9 300 hm2 in 2002 to 12 800 hm2 in 2011. The carbon footprint intensity of energy use decreased from 1.08×10-4 hm2/per yuan in 2002 to 7.8×10-5 hm2/per yuan in 2011. The ecological pressure of carbon footprint increased from 2.63 in 2002 to 7.70 in 2011. The analysis showed that the development of economic was good in Xinjiang， and the efficiency of energy use improved gradually， but the development of economic depended on the energy use， and the ecological environment pressure was increased continually.

Key words： carbon footprint； ecological pressure； fossil energy； Xinjiang

由于经济的不断发展，人类的生产和生活水平不断提高的同时，很多环境问题也随之而来，其中温室效应是最受关注的全球环境问题之一。为了减少温室效应，减慢气候变暖的趋势，2009年12月，在哥本哈根召开了世界气候大会，来自192个国家的代表参加了会议，对地球今后的气候变化走向产生了决定性的影响。目前，越来越多的组织机构和政府部门开始采用“碳足迹（carbon footprint）”来衡量产品、服务、组织、城市及国家的温室气体排放量，为减排方案的制订提供决策依据[1]。碳足迹起源于生态足迹，主要是指在人类生产和消费活动中所排放的与气候变化相关的气体总量[2]。它是对某一产品或活动在生命周期内直接及间接引起的温室气体排放量的度量，以二氧化碳质量当量为单位[1]。

目前，学者利用碳足迹的概念对不同区域尺度内的能源利用情况及生态压力进行了分析研究。国外对碳足迹的研究比较深入，研究角度、研究对象和研究方法也多种多样，其中国家、区域和家庭尺度上的研究较多[3]。在中国，孙丹峰等[4]通过分析气候变化与碳足迹的关系，提出了减少碳足迹的措施，旨在了解碳足迹，倡导低碳生活，加强节能减碳的环境意识，实现社会可持续发展。赵荣钦等[5]通过能源消费碳排放和碳足迹模型，对2007年中国各省区化石能源和农村生物能源的碳排放做了估算，建立了不同产业空间与能源消费碳排放的对应关系。郭运功等[6]对上海市能源利用碳排放足迹以及经济发展与碳排放足迹之间的关系进行研究，提出了适应性的管理策略。焦文献等[7]对甘肃省能源消费碳足迹变化及其影响因素进行了分析研究，肖玲等[8]对山东省碳足迹和碳承载力进行了动态研究，还有卞晓红等[9]对区域能源利用的碳足迹及其对生态经济的影响进行分析，不同的学者从不同的侧面分别对碳足迹进行了研究，而本研究也是在此基础上对近10年来新疆化石能源消费的碳足迹进行动态分析，明确在能源消费的过程中给生态环境带来的影响，为今后新疆实施节能减排和低碳经济提供理论依据。

1 研究区域概况

新疆维吾尔自治区地处中国西北边陲，是中国最大的省级行政区。新疆边境线长5 600多km，周边与8个国家接壤，地理位置优越；国内与、青海、甘肃等省区相邻，丰富的地上、地下资源和其特有的向西开放的地缘优势，为自治区的经济建设提供了可靠保障。

新疆的煤炭、石油、天然气等储量巨大，使得依托资源优势的新疆经济得到了快速发展。新疆的工业生产从无到有，形成了今天以矿产资源为主的完备的工业体系。塔里木油田的探明储量超过前50年的总和，累计探明储量超过1万亿m3。

新疆矿产种类多，资源量大，开发利用潜力很大。目前发现的矿产有138种，探明储量的有83种，保有储量居全国首位的有6种，居前十位的有41种。石油、天然气、煤、铁、铜、金、铬、镍、稀有金属、盐类矿产、建材非金属等蕴藏丰富。据全国第二次油气资源评价，新疆石油预测资源量208.6亿t，占全国陆上石油资源量的30%；天然气预测资源量10.3万亿m3，占全国陆上天然气资源量的34%。煤炭预测储量2.19万亿t，占全国预测储量的40%。由于新疆的飞速发展，能源消费量也迅速增长。

2 研究方法

碳足迹的计算方法借鉴卞晓红等[9]在区域能源利用的碳足迹及其对生态经济的影响中的计算方法，分别对新疆能源消费的碳排放总量、碳足迹以及碳足迹产值、强度和生态压力进行了计算，能源主要包括煤炭（焦炭）、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油以及天然气。

2.1 碳排放的计算

C=■Ei×EFi （1）

式中，C为能源利用的CO2排放量，Ei为第i种能源的能源利用量，EFi为第i种能源的CO2排放系数。

2.2 碳足迹的计算

能源利用的碳足迹计算方法如式2所示：

Cf=■Cfi=■Ci/Fi （2）

式中，i为煤炭、石油、天然气3种能源（新疆碳排放主要来源），Cfi为i能源的碳足迹，Ci为i能源的人均碳排放量，Fi为i能源土地转换系数。土地面积转换系数为6.49 t/hm2（以林地吸收CO2量计）。

2.3 碳足迹产值的计算

能源利用的碳足迹产值（Value of Carbon Footprint，VCF）体现单位能源利用碳足迹产生的经济价值，定义为人均GDP与人均碳足迹的比值。

2.4 碳足迹强度的计算

能源利用碳足迹强度（Carbon Footprint Intensity，CFI）则是能源利用碳足迹与人均GDP的比值，CFI越大，则消耗越大，能源消费的碳足迹效益越差。

2.5 碳足迹生态压力的计算

能源利用碳足迹生态压力（Ecological Pressure Intensity of Carbon Footprint，EPICF）主要表征能源消费对自然生态系统产生的压力大小，定义EPICF为人均能源利用的碳足迹与人均拥有林地的比值，从而判断能源消费对自然生态环境产生的压力大小。比值越大，压力越大。

3 结果与分析

3.1 新疆化石能源碳排放的计算

根据式1碳排放的计算以及2002-2011年新疆能源消费量[10]和各类能源排放系数，煤炭和焦炭的CO2排放量之和计算得出煤能源的总碳排放量；原油、燃料油、汽油、煤油、柴油的CO2总排放量之和计算得出石油能源利用CO2排放量。2002-2011年新疆自治区能源利用碳排放情况见表1。

从表1可以看出，新疆2002-2011年能源利用的CO2排放量逐年增加。煤炭的CO2排放量从2002年的6 106.57万t增加到2011年的21 971.16万t，增加了2倍多，占总的CO2排放量的比重是最大的且逐年增加；而石油和天然气的CO2排放量在这10年间都增加了1倍多，随着经济的不断增长，新疆对化石能源的需求量在逐年增加，同时化石燃料燃烧过程中转化的CO2的含量也在不断的升高。

3.2 新疆能源碳足迹的计算

根据能源利用碳足迹计算方法，对2002-2011年新疆能源利用的碳足迹进行了计算，计算结果见图1。

由图1可知，新疆2002-2011年的能源利用人均总碳足迹呈现上升的趋势，由2002年的0.91 hm2/人上升到2011年的2.35 hm2/人，10年之间人均能源总碳足迹增加了1.44 hm2/人。

从各种能源类型来看，2002-2011年各种能源利用的碳足迹中以煤炭利用的碳足迹最大，石油次之，天然气所占比例最小。煤炭利用的碳足迹一直处于上升的趋势，从2002年的0.49 hm2/人上升到2011年的1.53 hm2/人，10年之间增加1.04 hm2/人；石油制品利用的碳足迹比较平稳，变化幅度不大，一直处于0.35～0.68 hm2/人之间；随着天然气使用量的不断增加，天然气的碳足迹由2002年的0.06 hm2/人上升到2011年的0.14 hm2/人，10年之间增加了0.08 hm2/人。

从新疆各类能源碳足迹占总碳足迹的比重来看，煤炭所占的比重是最大的，从2002年的54%增长到2011年的65%，说明新疆各行业对于煤炭的需求仍然处于增长阶段；石油所占的比重在10年间变化不是很大，而天然气所占的比重是最小的，只有在2004年占的比重最大，但也只有8.35%。这说明在新疆能源消费结构仍然是以煤炭为主，以天然气为代表的清洁能源所占的比例过小，这也是导致大气污染的主要原因之一。同时，在新疆想要大力推广清洁能源以及可再生能源的使用需要相关部门做大量的工作，预计在未来较长一段时间内新疆的能源结构也还是以煤炭为主。

3.3 碳足迹强度和碳足迹产值

根据人均利用碳足迹与人均GDP计算碳足迹产值和碳足迹强度，计算结果见图2。

从图2可以看出，新疆碳足迹产值2002-2011年总体上呈上升趋势，说明新疆近10年来经济发展状况良好，能源利用的效率不断提高，单位土地面积和单位能源利用创造的经济价值不断增加。但是从人均GDP和碳足迹产值增长的比率来看，新疆2002-2011年人均GDP增长了2.56倍，而碳足迹产值虽然也处于增长状态，从2002年的0.93万元/hm2增加到2011年的1.28万元/hm2，增长的比率较小，说明化石能源的使用对新疆经济增长起到了非常重要的作用。

新疆碳足迹强度2002-2011年总体上呈现下降趋势，从2002年的1.08 hm2/万元下降到2011年的0.78 hm2/万元，说明随着经济技术的不断发展，虽然新疆化石能源需求量尤其是煤炭的需求量很大，但能源的利用效率在逐年升高。

另外，从图中还可以看出，新疆2009年的碳足迹产值和碳足迹强度变化不规律，主要原因是2009年新疆的GDP增长速率明显降低。

3.4 碳足迹生态压力

根据新疆2002-2011年人均拥有林地面积和人均碳足迹可以计算出人均碳足迹生态压力。计算结果见图3。

由图3可知，新疆2002-2011年碳足迹生态压力逐年升高，从2002年的2.63增加到2011年的7.70，增加的比率比较大，主要是由于新疆的人均林地、草地面积不断减少，而能源消费却不断增加所导致的。这就表明随着新疆经济的不断发展，对于能源的需求量也越来越大，能源消费带给自然环境的压力也就越来越大，产生的环境问题也会越来越多。

4 小结与讨论

本研究在碳足迹理论的基础上对新疆2002-2011年的各类能源CO2排放、碳足迹、碳足迹强度、碳足迹产值以及碳足迹生态压力进行了研究分析，得出以下结论：

1）新疆各类化石能源利用的碳排放量和碳足迹在2002-2011年10年间呈现上升趋势，其中主要以煤炭的碳排放量和碳足迹占主导地位，石油次之，天然气最小。说明新疆目前的能源消费结构仍然是以燃煤为主，以天然气为代表的清洁能源所占的比例过小。

2）通过计算新疆2002-2011年各类能源利用的碳足迹强度和碳足迹产值可以看出，新疆目前经济发展状况总体趋势是比较好的，能源利用效率也在不断地升高，但经济增长对能源消耗的依赖程度比较高。

3）新疆2002-2011年各类能源利用的碳足迹生态压力逐年升高，从2002年的2.63增加到2011年的7.70，表明随着新疆经济的不断发展，对于能源的需求量也越来越大，能源消费带给自然环境的压力也就越来越大，产生的环境问题也会越来越多。

因此，新疆未来很长一段时间内要尝试着进行能源结构的调整，尽量减少使用一次性能源，改用清洁能源或者低污染、低排放的能源，同时也要加大宣传力度，提高各行业的环保意识，强化低碳技术，减少各类能源利用的碳排放量和碳足迹，同时也可以减轻能源消费给自然生态环境带来的压力，以实现新疆经济、能源以及生态环境的协调发展。

参考文献：

[1] 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）：76-80.

[2] 岳 立，赵 婷.甘肃省碳足迹动态变化研究[J].石家庄经济学院学报，2012，35（3）：45-48.

[3] 耿 涌，董会娟，郗凤明，等.应对气候变化的碳足迹研究综述[J].中国人口・资源与环境，2010，20（10）：6-12.

[4] 孙丹峰，黄章庆，季幼章.气候变化与碳足迹[J].电源世界，2013（6）：54-57.

[5] 赵荣钦，黄贤金，钟太洋.中国不同产业空间的碳排放强度与碳足迹分析[J].地理学报，2010，65（9）：1048-1057.

[6] 郭运功，汪冬冬，林逢春.上海市能源利用碳排放足迹研究[J].中国人口・资源与环境，2010，20（2）：103-108.

[7] 焦文献，陈兴鹏，贾 卓.甘肃省能源消费碳足迹变化及影响因素分析[J].资源科学，2012，3（3）：559-565.

[8] 肖 玲，赵先贵，许华兴.山东省碳足迹与碳承载力的动态研究[J].生态与农村环境学报，2013，29（2）：152-157.

[9] 卞晓红，张绍良，张韦唯，等.区域能源利用的碳足迹及其对生态经济影响分析[J].环境保护与循环经济，2011（1）：42-46.

[10] 新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴2001-2012[M].北京：中国统计出版社，2001-2012.