基于碳排放核算评估的乡村生活空间环境整治策略
摘要：低碳乡村建设是乡村实现碳中和与完成乡村振兴工作的完美结合，以长沙胜和村为例，构建乡村碳排放核算模型，分析场地碳排放组成，提出切实可行的低碳建设策略。结果表明，胜和村主要碳排区域为农业生产，其次是建筑能耗和废弃物处理，根据分析结果，从低碳建筑、低碳基础设施及低碳景观3个部分提出生活空间的环境整治策略，为其建设提供参考。
乡村已成为我国重要的碳排放源[1]，其碳排放增长趋势不容忽视。然而，现有的碳排放研究主要集中在国家、城市或建筑层面，对村落的系统碳排放核算研究较为缺乏。随着我国乡村振兴工作的不断推进，对乡村的研究和建设日益增多，但有关低碳乡村的概念、理论支持和评价体系尚处于完善阶段。加大对低碳乡村的研究力度，有助于减少建设过程中的碳排放，降低温室气体排放水平，为全球气候变化应对作出贡献。低碳乡村建设也是生态文明建设的延伸，将生态环境保护与农村发展有机结合，推动农村社区的可持续发展，可更好地促进乡村振兴工作的顺利完成。
1乡村碳排放模型构建
1.1核算对象
温室效应是由于大气中的大量二氧化碳（CO2）、氟氯烃（CFCS）、甲烷（CH4）、二氧化氮（NO2）等温室气体造成的，其中最主要的是CO2，占77%左右，因此本研究以CO2的排放与吸收作为主要研究对象[2]。
1.2核算边界
碳排放的核算边界源自世界资源研究所（WRI）和可持续发展工商理事会（WBCSD）对外颁布的温室气体核算标准，包含3个范围：一是排放源头以及需求活动均发生在地理边界内的相关碳排放过程；二是需求活动发生在地理边界内，而排放源头发生在地理边界外的相关碳排放过程；三是排放源头和需求活动均发生在地理边界外的相关碳排放过程。本研究的核算清单只包括第一和第二部分。
1.3乡村碳排放清单内容
IPCC是UNFCCC（联合国气候变化框架公约）和全球应对气候变化的核心技术支撑机构，在全球应对气候变化过程中发挥了决定性作用[3]。IPCC根据各国清单编制出系列国家温室气体清单指南，其中最完整、应用最广的一版是《2006IPCC国家温室气体清单指南》，而最新一版的《2019清单指南》是对2006版本的修订、补充和完善。本研究参考以上文件，结合湖南省乡村的现状，选取合适的碳源和碳汇评价因子，然后按照当地的政府职能部门的管理分工方式和村庄规划进程，将因子进行重新梳理和整合，得到表1。
1.4数据采集方法
1.4.1活动水平数据。鉴于中国湖南乡村的实际，本研究村落温室气体排放量的活动水平数据主要采用自下而上为主的采集方法：①行政管理部门数据的收集。②现场调研数据的收集。③估算数据。当前2种数据都缺失时，由职能部门业务骨干或相关行业专家根据经验判断得出。本研究数据收集于2022年2月1日－2023年2月1日。
1.4.2排放因子数据。排放因子是一个数值，在一些官方发布的文件中能准确获得，部分因子由多个参数共同决定，需要根据不同地区的数值通过计算得到。主要从《2006IPCC国家温室气体清单指南》《2019清单指南》《中国能源统计年鉴2022》《省级温室气体清单编制指南（试行）》等文件及公开发表的文献等渠道获取。
1.5乡村碳排放核算方法
到目前为止，以IPCC为主导，在各国政府、独立研究机构和非政府组织的广泛关注参与下，碳排放研究取得了较大进展。国内外关于碳排放估算方法的研究日趋成熟，但关于碳排放的估算方法理论创新以及探索发展有限，因此，不同的核算方法其优缺点和适用范围不同，根据对比分析各个方法，最终选择排放系数法，即：碳排放量=排放因子×活动水平。
1.5.1生态环境。根据IPCC清单指南，乡村碳汇用地以林地、草地、湿地为主，其中草地包括乡村建设用地中的公园绿地、滨水绿地和街头绿地，湿地对应我国用地分类中的水域，林地即乡村地区的林地。计算公式如下：E=∑iCi×areai。其中E为生态环境碳汇量，Ci为第i种类型的碳吸收系数，areai为第i种类型的面积。
1.5.2商品能源。
（1）除电能外的商品能源：根据IPCC清单指南内容中化石燃料的平均低位发热量及能量单位CO2排放因子，计算常规能源物理单位的CO2排放因子。由于燃料中的碳在燃烧过程中99%~100%全部氧化，因此在生成CO2排放因子时，被氧化的碳比例被假设为1。其计算公式为E=∑iADi×Ce×NCVS。其中E为商品能源碳排量，ADi为第i种能源消耗的实物量，Ce表示能量单位的CO2排放因子，NCVS表示平均低位发热量。
（2）电能：不同国家电力生产结构不同，单位电量排放CO2量也不同。考虑本国的国情，参考我国国家发展和改革委员会应对气候变化司的研究计算确定的华中电网区域基准线排放因子来确定。OM是电量边际因子，代表目前运行的发电设施的排放因子。湖南省属于华中区域电网，OM值为0.8587tCO2MWH，得到电力排放因子为0.8587×10-3tCO2/kwh，其碳排量由排放因子乘以耗电量即可得。
1.5.3建筑单体。日常生活行为的常规能源消耗和燃烧排放的CO2计算在上述的商品能源碳排放因子中。其他能源消耗为秸秆和薪柴，其计算公式为EBG=BM×Ccont×Ofrac×44/12。其中EBG为秸秆和薪柴消耗的CO2排放量，单位为t；BM为生物质能消耗量，单位为t；Ccont为生物质含碳量，单位为%；秸秆、薪柴含碳系数分别为40%和45%；Ofrac为生物质氧化率，单位为%；秸秆、薪柴氧化率分别为85%和87%。
1.5.4基础设施。（1）道路交通。鉴于中国湖南乡村的实际，采用年燃料估算法，即根据实际燃油消耗量并结合燃料种类的排放因子计算，以问卷调查方式获取每户村民1年内的耗油量。而道路交通所涉及的燃料主要是汽油和柴油，在上述商品能源因子中提及。
（2）废弃物。①固体废弃物。填埋、焚烧和堆肥3种废弃物的处理方法中，焚烧法是CO2排放的主要方式。因此参考MSW（城市固体废弃物）焚化产生CO2排放计算的决策树，釆用IPCC《2019清单指南》推荐的计算公式：CO2emissions=0.44tCO2/t×MSW，式中，CO2e-missions为CO2排放量（t），MSW为固体废弃物焚烧量（t）。②污废水。一般乡村污水处理过程中产生的温室气体分为直接排放和间接排放，直接碳排放活动包括生化段的化石源CO2排放、厌氧段的CH4排放、硝化和反硝化段的N2O排放；间接碳排放活动以电耗、药耗及其他能耗为主[4]。根据胜和村实际情况，生活污水处理过程中的碳排放核算以生活污水处理过程中直接排放产生的CH4为主，而CH4的温室效应是CO2的25倍，对气候的影响更大。化粪池中CH4的排放量的计算公式为：式中：MCH4为化粪池中的CH4排放量g/d；BOD5为生活污水BOD5，一般取值为50g/人·d；Q污水表示化粪池进水流量，一般取值为180L/人·d；HRT为化粪池水力停留时间，是化粪池在设计时便确定的数据，农村化粪池一般取24h；P表示人数；ρCH4表示标况下甲烷密度，取值0.71kg/m3。
将上述公式化简为：MCH4=1.238×10-2P1.5.5经济产业。（1）农业生产。本研究根据IPCC推荐公式及我国特有的参数进行核算，结合场地实际情况与学者综合研究成果，从农用物资、农作物种植、秸秆综合利用3个方面产生的碳排放进行核算[4]。
①农用物资：农用物资产生的碳排放主要来自于农业生产过程中使用的化肥、农药、农膜、柴油等，具体公式如下：E=∑[Ti×αi×（44/12）]。式中，E为农用投入物质的碳排放量；Ti是i类碳源的使用量，包括化肥、农药、农膜、柴油使用量、农作物播种面积、有效灌溉面积；αi是i类碳源的排放系数。
②农作物种植：农作物种植产生的碳排放主要是种植过程中产生的N2O，以及水稻生长过程中产生的CH4。计算公式为：E农作物N2O=∑（Si×Ti）。式中，E农作物N2O为农作物种植过程中产生的N2O排放量，N2O的温室效应是CO2的265倍，Si为i类农作物播种面积，Ti为i类农作物的N2O排放系数。对应的排放因子见表6。
水稻生长过程中会产生甲烷，考虑区域差异，统一单位，以tCO2计算，E水稻生长的排放因子为3209.25tCO2/km2，与水稻种植面积相乘即可得碳排量。
②秸秆综合利用：秸秆综合利用包括肥料、饲料、燃料、基料和原料五料化利用[5]，秸秆利用与农业生产、农村生活紧密联结，可有效提升农业农村减排固碳的能力。根据实际调研结果所知，胜和村秸秆全部统一粉碎回收再利用，属于秸秆原料化。根据IPCC指南（2006年）统计数据，其排放因子为-0.6696tCO2/t，属于负碳排，其碳排量根据所综合利用的秸秆数量乘以排放因子即可得。
（2）工业生产。经实地调研，胜和村内无工业生产活动，因此无工业活动的碳排。
（3）旅游业生产。根据前文所整理的碳排放清单内容，从景区经营管理、娱乐项目、食宿休闲和景区内部交通4个方面进行胜和村旅游业相关的碳排放核算[6]。景区经营管理内容主要为游客服务中心，其碳排放相关的活动包括电力的消耗以及废弃物的处理；景区娱乐项目分布在松鼠谷景点内部，能源消耗以电力为主；景区食宿休闲指景区内酒店、农庄、农家乐等餐饮住宿类产业，碳排放因子包括电力、水、薪柴、液化气。以上方面所涉及的碳排根据前文公式计算。
胜和村是长沙近郊亲子旅游地，游客多为自驾，以家庭为单位。根据本研究核算范围的界定，此部分交通碳排放只计算游客自驾在村域范围内活动产生的碳排放，核算公式为：CE=P×D×β。式中：CE表示CO2排放量，P表示自驾来此旅游的游客总数，D表示游客在村内自驾的行驶距离，β表示自驾这种交通方式每人每公里的碳排放强度（kg·CO2/p·km），对于私家车出行，每人每公里的碳排放强度还与其乘坐率有关，即：β=F/L。式中：F为私家车每公里碳排放强度（kgCO2/km），根据学者研究成果，取值为0.25kg·CO2/km；L表示每辆私家车实际乘坐人数，根据实际调研获得。
