美国国家环保局(EPA)温室气体清单编制机制

摘要：美国虽拒签《京都议定书》，但仍积极编制本国的温室气体清单。本文基于对IPCC和EPA温室气体清单方法学的比较研究，并通过对EPA温室气体清单编制的演变过程、流程和特点的系统分析，揭示其内在机制。以期借鉴较为成熟的温室气体清单编制方法，完善我国温室气体排放的核算体系。

关键词：EPA（United States Environmental Protection Agency）；IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）；温室气体清单

为了及时掌握温室气体排放情况以进一步控制排放水平，1992年5月9通过的《联合国气候变化框架公约》（United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC）规定缔约方用待由缔约方会议议定的可比方法，编制、定期更新、公布并按照第十二条向缔约方会议提供关于《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》（Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer）未予管制的所有温室气体的各种“源”（任何向大气排放温室气体及其前身和气溶胶的过程或活动，主要是二氧化碳CO2、氧化亚氮N2O、甲烷CH4、氢氟氯碳化物类CFCs，HFCs，HCFCs、全氟碳化物PFCs及六氟化硫SF6等）和“汇”（任何可以从大气中清除温室气体及其前身和气溶胶的过程、活动或机制，主要是森林碳汇）的清除的国家温室气体清单。1 为了确保各国清单编制的科学性与准确性，政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change， IPCC） 2 从2005年开始先后公布了四个版本的温室气体清单指南。3 这样，提供基于共同范式的本地区温室气体清单就成为缔约方履行国际承诺的必要组成部分。对不同国家或地区温室气体排放的进行翔实而准确的统计分析，也是国家社会温室气体排放量配额谈判的数量基础。

编制“可量化、可测算、可核实”的温室气体清单，是一项要求高、难度大的系统性、动态性工程，须依托与良好的编制机制。由于欧美国家起步较早，逐渐形成了较为成熟且相对稳定的编制体系。4 美国国家环保局（United States Environmental Protection Agency，EPA）编制的美国国家温室气体清单被认为“所提供的准确和完整的数据，能够在适当情况下向美国国内和国际气候变化政策提供执行依据和文本，并且通过参与UNFCCC和IPCC进程以及通过自身清单编制能力建设来国际化地改进温室气体清单”。对于清单编制处于起步阶段的我国而言，借鉴先进国家的成功经验，也可谓清单编制工作的组成之一。1

1、美国温室气体清单编制历程

美国温室气体清单编制的历史可追溯到上个世纪对空气污染物排放量的核算，国家温室气体清单编制是其延伸。

1.1《空气污染物排放系数汇编》提供了清单编制的方法学

空气污染物排放系数是空气污染物的排放强度，概念相对应的表达为Emission Factor（EF）。2 该系数用来估算各种空气污染物的排放量，并建立污染物排放清单（Emission Inventory，EI）。

对排放系数的研究始于美国。1968美年国公共卫生局（PHS）了最早的《空气污染物排放系数汇编》（Compilation of Air Pollutant Emission Factors，简称AP-42），3 其中就包括了部分温室气体排放系数。4

1972年美国环境保护局进行了第二次重新修订，1985年第四次修订后将排放源分为固定源和移动源两部分，其中固定源包括固定点源和固定面源，移动源包括道路和非道路车辆核算及相关扩散模型。1995年，EPA出版了AP-42第五版，并在之后对第五版进行持续更新。

AP-42是美国空气质量管理的重要工具，AP-42排放系数建立了排放污染物对大气环境影响的数量关系，排放系数一般与污染物的单位重量、体积、活动距离有关。排放系数是一些典型的、共性的可靠数据的平均值，在大多数情况下，这些排放系数的代表性是比较高的。排放总量的估算公式为：

E = A・EF・（1-ER/100）

E为排放量，A为活动水平，EF为排放系数，ER为减排效率

在AP-42方法学的基础上，EPA结合IPCC方法学及其相关数据，公布多个改进的温室气体排放量核算的方法学版本，内容主要包括：污染源的识别、排放系数和基础数据的确认。5

1.2《国家排放清单》确立了清单编制的工作模式

在空气污染排放系数汇编的基础上，EPA每三年编制并一次《国家排放清单》（National Emissions Inventory，NEI）6。编制工作采用“自下而上”的方式，由美国各个州、地方的空气污染控制机构向EPA提交估计数据，最终由EPA进行统一处理计算。EPA通过NEI向公众提供包含监测范围内的每一个污染物的排放数据，并跟踪长期的排放趋势，制定区域污染物消减战略，建立空气污染物扩散评估模型，形成排放清单系统（Emissions Inventory System，EIS） 。目前，NEI 中包含了1985~2002 年城市层面大气污染物排放数据，1996 年和1999年企业层面大气污染物排放数据，1999年的危险大气污染物（Hazard air pollutants，HAPs）排放数据，其中最近的一次报告2008年NEI 最终版数据于2010 年。

基于NEI，EPA形成了清单编制的工作模式，主要包括：基础数据的获取途径、数据处理和审核程序、清单的形式。

1.3“排放清单改进计划” 细化了清单编制的流程

1993年，美国环保局联合国土大气污染排放局（State and Territorial Air Pollution Program Administrators，STAPPA）、地方大气污染控制署（Local Air Pollution Control Officials，ALAPCO）实施了“排放清单改进计划”（Emission Inventory Improvement Program，EIIP）1，目的是建立标准化的编制程序和流程，便于高效准确地收集、计算、归档、报告和分享利用排放数据，进而建立标准化的排放量计算首选和备选方法，探索并形成数据的质量保证（QA）/质量控制（QC）方法。EIIP报告总共10卷，包括点源、面源、移动源、生物源、质量保证/质量控制、数据管理程序、排放量预测等，其中第8卷为温室气体的计算方法和技术报告，采用“自上而下”的方法计算美国国家的温室气体排放量。2

空气污染物的清单编制经验和“排放清单改进计划”给美国国家温室气体清单编制提供了很好的工作模版和计量方法。EPA在对IPCC方法学改进的基础上，形成标准化的温室气体清单编制体系。IPCC清单指南也认可与EIIP方法的可靠性与兼容性 。3

1990年美国开始对温室气体排放和吸收变化趋势进行跟踪。1991年 EPA采用OECD/IPCC方法学第一次向IPCC报告了1988年的温室气体排放清单。4 按照UNFCCC对附件一国家的要求，美国从1994年开始每年向联合国递交温室气体排放清单。1994年EPA第一次以官方文件的形式向UNFCCC报告了1990-1993年的排放量情况。此后每一年，EPA都会一份美国温室气体排放和吸收清单报告。从1994年到2010年期间EPA一共了17份官方的国家温室气体清单报告。5

2、EPA的温室气体清单编制组织与工作流程

美国国家温室气体清单由EPA负责编制。EPA每年追踪1990年以来温室气体排放和吸收的全国性趋势，按照一个会计年度进行编制。

2.1编制流程与工作时间

编制工作一般从每年4月至下一年度5月（见图1），6 基本流程如下：7

清单规划：①EPA的任务协调，评估预算；②审议优先事项；③选择方法学；④数据评估和数据收集。

清单编辑：①估算温室气体排放量；②不确定性评价；③关键排放源类别分析，跨部门分析；④形成文件并报告；⑤机构、专家、公众审议。

复审：①整体质量保证/质量控制；②回应机构评价、公布公众评论、吸纳公众意见。

收集归档计算过程：①数据和文件管理；②清单归档。

上报清单：①正式提交美国国会；②向UNFCCC提交最终版温室气体清单。

虽然美国温室气体清单尽管美国独立清单编制工作早于UNFCCC之前就开始了，但作为附件一缔约方，美国调整了报告的形式，符合IPCC指南的要求。1

清单提供了多种温室气体排放信息，包括排放量、碳汇量、计算方法和排放因子等。决策者可以通过这些排放清单来跟踪排放趋势，并针对具体经济和环境情况来制定减排战略和应对措施，并跟踪评估减排进展情况。科学家和环境工作者也可以利用清单所提供的数据进行大气和经济模型研究。

2.2编制团队与分工

EPA主管气候变化的官员Bill Irving称：清单编制一半是技术问题，一半是组织问题，有独立的行动纲要。作为美国温室气体清单编制的领导者，EPA建立了相对稳定的研究团队，将估算、特定源的质量保证/质量控制、不确定性计算、记录、归档等主要工作落实到具体人员。同时与美国相关政府机构、学术机构、行业协会、顾问和环保组织等12个机构和组织的几百名专家进行广泛合作（见图2）。如基础数据由美国能源部（Department of Energy，DOE）、农业部（Department of Agriculture，DA）、交通部（Department of Transportation，DOT）、国防部（Department of Defense，DOD）、商务部(Department of Commerce,DOC)和其他政府机构提供。各行业的专家则在各个EPA源领导（source leader）的带领下开展研究。 2

EPA用分散管理的方法来准备清单，即每个排放源的负责人管理每一排放源的计算。分散管理模式有两个基本步骤，清单规划和清单编辑（见图3）。清单规划首先分配任务，明确职责，进而选择方法学。方法学的选择过程必须熟悉IPCC清单编制的规则，并尽可能根据本地区的特点在IPCC规则的范围里，对技术路线和数据处理程序进行完善与更新。数据收集和数据评估在方法学的选择之后随之进行。清单编辑包括温室气体排放量的估算、不确定性评价、关键排放源类别分析、形成文件并报告四个部分。这四个环节都注重数据的质量保证与质量管理，尽力减少核算过程产生的流程累计误差。

在每个源的清单编制完成后，清单协调者从个体源负责人收集排放量的估算，汇总计算排放总量，准备国家清单报告（National Inventory Report，NIR）和通用报告格式（Common Reporting format，CRF ）表格，向美国国会正式展示提供的材料，并将每次提交的清单文件进行归档。

3、EPA温室气体清单编制的特色

在多年的温室气体清单编制过程中，EPA积累了大量的系统数据和工作经验，形成协调性很好的数据收集和处理模式。在美国本土国家清单编制的同时，EPA也在积极帮助发展中国家和转型国家改善清单编制的完整性和可持续性。针对一些州和地方政府的需求，EPA也提供指导和工具帮助他们准备并完成清单编制工作。1

3.1维系系统协调性，确保数据准确性

EPA拥有一个稳定高效清单编制系统，它整合了清单编制过程所有必要的要素，包括法律、体制、技术、和程序安排（见图4）。 2

事实上，美国温室气体清单中的各种排放源类别就是基于国际商会权威组织方法学计算得出的，这其中包括IPCC、联合国环境规划署UNEP、经济合作与发展组织OECD、国际能源署IEA。

在美国国内，国会对清单编制予以支持。在美国源线索管理方面，EPA与数据源的拥有者和提供者建立了特定关系，如与能源部在能源行业部分签订合作备忘录，与其他部分的大多数部门和组织的非正式协议。这样各政府机构的基础数据能方便地被EPA，国家统计数据经常被使用，形成了一个完整的数据覆盖。3 1977年由美国国会批准建立的美国能源信息管理局(EIA)是美国能源部(DOE)的独立联邦统计机构。EIA的宗旨就是通过提供高质量的并不受政策约束的数据信息来满足政府、企业及公众的需要。4 美国橡树岭国家实验室CO2信息分析中心（CDIAC），自1982 年起就是美国能源部重要的全球变化数据及信息分析中心。该分析中心的数据集涵盖了大气中CO2及其它辐射活跃的气体浓度记录、陆地生物圈及海洋在温室气体的生物地球化学循环中的作用、长期的气候趋势等。此外，美国学术界大量的研究支持清单编制方法的持续改进以保证精确估算。最近，NOAA（阿诺卫星）、 NASA（美国航天局）以及其他机构正在开发综合的观测体系，新闻界宣布出版1990-2008 美国温室气体清单报告引发了公众的关注。这一切，无疑给EPA的清单编制提供了强有力的支持。这种高度的协调性，在其他国家或地区的清单编制中很难看到，它保证了数据的准确性。所以，IPCC也承认美国EPA国际排放因子数据库的数据可靠性，并可用于交叉检验。

3.2不断改进方法学，提高估算精度

IPCC指南提供了标准化的报告表，并以文件的形式说明编制估算所使用的方法学和数据。不过，根据各缔约国对《联合国气候变化框架公约》的承诺，报告表和书面报告的实际性质和内容会有所不同。在方法学上，IPCC也提倡“清单机构可以有充分的理由对某些特定源类别排放估算的方法进行变更或改良比如说为了提高对关键源类别的估算水平而实施一些改良”。 1 美国排放清单所采用的方法上符合IPCC清单指南的基本要求，但随处可见改进。2 例如，美国的清单部门里，除了将IPCC指南中的农业部门单独作为一个部门一算，还考虑了商业温室气体排放。在移动源的计算方法上，由于非道路车辆的活动数据一般难以获取，IPCC指南推荐使用EPA非道路排放模式（NONROAD）进行计算。

按核算精度增加的顺序，方法层次可以分为TIER1（IPCC缺省排放因子），TIER2（需要测量数据来推算的国家特有因子），TIER3（测量/拟合获得的动态排放因子）。EPA在方法选择上基本考虑两个要素，关键排放源和数据可获取性。关键排放源尽量采用高层次的方法，TIER2或者TIER3；如果排放源的技术参数比较容易获取，那么也尽量采用高层次的计算方法。但如果技术数据获取难度大，就采用保守的TIER1方法，并根据逐年的数据积累，有计划，逐步转向TIER2、TIER3。

EPA温室气体排放因子的主要开发方式有：① EPA与州、地方或企业合作，由它们通过排放实测或其他检测方法得到排放因子，上报给EPA，然后EPA统一公布；②EPA根据全国相类似活动的检测数据进行推测综合得到；③利用物料平衡法并结合经验判断获得。

美国的清单编制中基于IPCC指南中的优良做法，开发了合适本土的方法。例如，自行开发的Century Model，能够模拟不同土地的使用及其影响，便于计算农业部门矿物有机土壤的年碳存储，模型所需要的数据是从现存的国家数据库里得到的，Century Model明显改进了IPCC的 Tier2。再比如，在获得设施级别数据时，尽管用IPCC方法可以得到使用Tier3所需要的数据，但是无法满足IPCC的来源分类。EPA指定参考方法是用其“连续排放检测系统”（A Continuous Emission Monitoring System，CEMS）。CEMS是运用转换方程、图形、或计算机程序产生的结果来测定气体或微粒污染物浓度或发射率的一种配套的整体设备，在线检测烟气排放，可以更好地进行质量控制/质量保证。这些方法不仅适用于美国的情况，更被广泛地用于其他国家的研究者、政府部门。 3

整体来说，IPCC认可EPA清单方法学在技术路线和排放因子方面的可靠性及与IPCC指南的兼容性。在一些具体点源和线源的估算方法上，EPA清单方法学提供了更为具体的方法模型，被IPCC所采纳。例如，在废弃地下煤矿排放量计算方法上，IPCC 2006 Tier3就是利用EPA 2004相关方法学进行改编的。

3.3注重不确定性分析，保证估算信度

由于定义、数据、方法可能出现偏差或匹配水平低，温室气体清单编制会出现不确定性，导致排放估算信度下降，估算和实际排放不一致。《IPCC国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理（2006）》从“确定国家关键源类别”和“对方法学的变化进行系统管理”两个方面，明确给出了降低不确定性的方法。 1

美国有扎实的清单编制基础的一个重要原因是有较为完善的不确定性管理体系。为了降低编制过程中的不确定性，EPA在2002年制定了不确定性改进计划，该计划提供了量化不确定性分析的自我估算方法，帮助编制人员理解不确定性原因和如何提高确定性，并提供了通用的模板和特殊的指导以补充量化不确定性分析。在计划的实施过程中，EPA采取了一系列管理措施：（1）制定了《不确定性管理规则和手册》，明确不确定性分析重点和制度规定，并对清单编制人员进行强制性培训。（2）开发新的模型以减少结构上的不确定性。具体做法是以实验为依据，运用仿真系统，提高评估模型对测量结果的预测能力。如2003年法伦和史密斯实验2007年奥尔格实验等。（3）在进行排放核算和评估的时候，特别注重新旧数据的协调性，并确保数据在整个时间段是连续的。（4）界定了大量多种源类别的不确定类别和不确定信息收集、定量、处理的方法论。（5）在数据收集和处理过程进行严格的整体质量控制和质量保证，对文本和数据实施内部质量控制和各种检查，保证估算的有效性，并通过外部评审（专家和公众意见）、回应清单编制过程中的所有评论、复审等环节进行质量保证。（6）温室气体清单编制过程中涉及的行业多，每个清单编制小组在收集数据和确定排放因子的过程中会有所偏差，EPA通过协调不同的编制小组进行一次跨行业分析，这样可以减少最终清单统一归档时候的数据冲突，从而有利于测量结果的比较分析。

对于IPCC指南中规定的不确定性分析内容，由于美国国家温室气体清单中类似化石燃料燃烧的二氧化碳排放的不确定性已经很低，EPA的不确定性分析主要集中在模型缺陷产生的结构上的不确定性和参数不确定性。主要做法如下：（1）详细说明对源的表述的不确定性，说明估算不确定的模型和方法，对于源的估算方法的不确定性都进行了量化，同一个源用不同模型从框架、数据、假设等方面来比较。（2）参数不确定性是国家清单排放估算中最主要的不确定类型，也是量化不确定性分析的最为关注的地方。IPCC指南推荐的蒙特卡罗方法能大大降低不确定性，但该方法的最大缺陷是在合并不确定性时大量参数难以获得。美国改进了蒙特卡罗方法。做法是在活动数据管理和计算阶段，先将环境条件和管理活动输入到模型输入数据库中，形成大规模数据点，然后进行数据库管理，在此阶段进行不确定性评估，将评估结果反馈到数据库（见图5）。籍此，美国清单里把在所有排放源都做了参数不确定性量化，除了十分小的源类别之外。

《1990―2008美国温室气体排放和吸收清单》中明确指出，在不确定性分析方面今后还将开展三个方面的工作：合并不在范围内的排放源；提高排放因子的准确性；收集详细的活动数据。

3.4全程质量保证和质量控制，强化清单可靠性

“适当的质量保证和质量控制（QA/QC）程序利于改善透明性、一致性、可比性、完整性并增强国家温室气体排放清单编制的可信度”， 2 为此EPA制定了《美国温室气体清单质量保证/质量控制和不确定性管理规划：QA/QC和不确定性分析操作手册》，建立了与《IPCC温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》相一致的质量保证与质量控制体系。

（1）贯穿清单编制全过程。

在美国国家温室气体清单的编制系统中，每个组成要素和环节都依照IPCC指南配置了QA或QC人员，EPA要求个体源的负责人和组织对数据的审查必须严格和制度化（见图6）。 1

（2）程序清晰。

QA/QC 规划适用与每个资源分类，提供“包括但不限于如下的QC程序清单”：

包括资源分类信息的活动数据及排放因子交叉映证的描述

为防抄写错误，交叉检查每类资源的输入数据标本

复制排放计算的代表性例子

检查单位及转化因子

确保数据被正确标注

确定对于多类资源较为常见的参数（如生产数据）（或某一类来源的多种气体） 并确认其连续应用

确认检查排放数据从较低级别的报告向较高级别报告汇总时被正确收集

检查不同中间过程的排放数据是否正确记录（如从数据表格向文本转录时）

在清单周期最后的质量控制工作，要求所有质量控制检查应当在质量保证/质量控制计划的分类资源中记录，包括：

所有找到的质量控制错误应当记录在质量保证/质量控制计划的分类资源中

所有所做的修改应当在质量保证/质量控制计划中记录

所有交叉检查资源应当包含在记事表中

所有完成的质量保证/质量控制计划必须由质量保证/质量控制协调员共享；所有修正的文件必须由存档协调员分享

所有记事表条款必须由存档协调员分享

为了便于执行，EPA制定了质量保证/质量控制模板（IA 2），将程序分为三步：（1）过去质量保证/质量控制过程描述及程序；（2）现有质量保证/质量控制过程描述及程序；（3）计划质量保证/质量控制过程，包括岗位和职责的定义、列出将进行的最小质量控制的程序、更严格的质量控制或对特定源进行更深检查的建议、外部评审/质量保证，确定清单评审的过程和时间表（专家/公众评审）、样本清单和外部评审的文件（这些文件需要列出评审的机构和个人）。

（3）职责明确

质量保证/质量控制工作组内工作人员分为协调员、资源分类领导及职员，其在质量保证/质量控制过程中分工明确。

质量保证/质量控制协调员主要的工作职责是：

确保在清单编制、相关文件及数据表中实施了适当的质量保证/质量控制程序；

确保所有成员明确其自身在质量保证/质量控制程序中的职责

阐明质量保证/质量控制中各个层次人员的职责

开发并传达质量保证/质量控制程序 (质量保证/质量控制规划)；收集并审核程序的完整性

向成员分配质量保证/质量控制任务(如，质量控制核查员，资源分类领导及职员)

向存档协调员分发质量保证/质量控制文件(如完成的检查表)

组织技术审查 (如专家及公众质量保证审查)。

资源分类领导及职员则是完善被分配的质量控制程序，比较质量控制程序检查表是否违背资源分类表的估测及条例。在下一清单周期开始时，资源分类领导应当向质量保证/质量控制协调员处要求已优先完成的质量保证/质量控制计划；资源分类员应当交叉检查须再次应用的文件，确保其已被修正；若需新的检查或须去掉过时的检查时，资源分类领导应当进行审核。

质量保证/质量控制模板（IA）中的职能模板还规定了外部专家、清单顾问等各方面质量保证/质量控制的职能，要求其遵循清单小组的QA/QC程序，进行每天的QC。

3.5建立统一的工作模板，提高管理能力

分析EPA的温室气体工作机制，可以明显发现EPA在清单编制工作流程和工作机制过程中，形成了一套统一的工作模版。清单管理模板方法的使用，主要的目的在于解决工作缺乏连续性的问题，促进清单编制事宜的系统化，使的清单编制工作具有透明性、一致性和可比较性。EPA将工作模板作为清单编制的指导手册，认为模板的运用可使得清单编制专家执行标准化的任务，专注于以简洁的方式记录必要的信息，避免不必要的长篇书面报告，基于相同的模板可以将不同区域和不同领域的清单进行比较和对比，并为今后改进优先事项提供了一个客观有效的系统。

EPA模版工具有制度安排模版、关键源的分析软件和文档模版、基于源（SBS）模版、QA/QC程序模版、归档模版、国家清单改进模版（见表1）。

在最后清单的归档过程中，每个GHG清单都被分为“归档文件”，并存入相应的归档系统（由文件保存系统、评论/反应保存系统、数据保存系统组成）。EPA为活动数据和文件管理提供了强大了数据库管理系统，建立大规模的数据点、过程数据库和结果数据库。这些数据库的存在为EPA进行多年的温室气体数据跟踪和趋势分析提供了可靠的、方便查询的基础数据。

标准化的模板依托于各种表格，运用表格的文档形式，如2007年的Annex Table中有255个excel表格，2008年的Annex Table有248个excel表格。在清单编制过程中，EPA也借助数据表建构估算模块，如“源模块”由控制工作表、计算工作表、汇总工作表、数据输出表组成，能实现动态的数据输入、自动计算和数据输出。模版工具和方法为个体源组织的数据管理和数据分析提供了便捷的工具，大大提高了EPA的工作效率。2

除上述之外，EPA清单编制系统还有其他一些特色，如保持高度的中立性和开放性；只做分析和预测而不提政策建议；积极开发应用软件；3 研发分析模型；4 应用先进技术等等。 5

中国政府高度重视气候变化问题，积极认真的履行自己在《联合国气候变化框架公约》下所承担的各项义务。2004年，中国政府官方正式中国气候变化初始国家信息通报，包括国家温室气体清单。2010年，中国在温室气体清单编制过程又迈出重要的一步，开始编制第二次国家信息通报，启动了省级温室气体清单编制工作，并将建立温室气体清单数据库。借鉴EPA温室气体清单编制的成功经验，对提高我国温室气体清单编制水平应有积极作用。

参考文献：

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