殷利華 萬敏 姚忠勇

    摘要：碳足跡計算對碳減排有著重要的指導意義，尤其是基于全生命周期評價的工程建設碳足跡研究能更全面反映建設過程中整個碳排放情況，有效指導各項工序低碳進行。本文初步分析綠化工程建設項目中全生命周期的碳足跡情況，對規(guī)劃設計、施工建設、養(yǎng)護管理、翻新拆毀四個階段提出了相應的計算邊界和計算方法，提出需注重減少規(guī)劃設計、施工管理中的隱性碳足跡；合理選材，綜合協(xié)調，減少施工建設、養(yǎng)護管理階段顯性碳足跡的觀點。最后結合武漢光谷大道隙地綠化工程實例，嘗試進行了較詳盡的碳足跡估算，旨在探討具體的景觀綠化工程碳足跡的計算指標和方法，了解各工序中碳排放情況，對今后相關建設更有效的減少碳足跡提供參考。
    關鍵詞：碳足跡 全生命周期評價 碳排放 景觀綠化工程 碳匯

    以低能耗、低污染、低排放為基礎的“低碳經濟”模式已經開始引領低碳時代的到來。2009年底的哥本哈根大會后，“碳足跡”、“碳匯”、“碳補償”、“碳捕捉”、“碳交易”、“碳稅”、“低碳交通”、“低碳建筑”、“低碳城市”等概念正融入我國民眾日常生產生活中，人們開始努力建設低碳社會，改善人居環(huán)境，但目前研究主要集中在宏觀層面、經濟、政治領域，行業(yè)主要集中在三大領域 剛性碳排放[ ]，對具體的實際建設項目量化研究不多。本文嘗試結合景觀綠化工程實例，初探景觀綠化工程中全生命周期評價的碳足跡研究，擬對后續(xù)景觀工程減少碳足跡的建設提供參考。
    1 碳足跡相關概念及內涵
  （1） 碳足跡（Carbon FootPrint）
    碳足跡是指特定活動、特定產業(yè)或特定地區(qū)的二氧化碳和其他溫室氣體（Greenhouse Gas，GHG，即CO2、CH4，N2O，PFCs，HFCs，SF6）的總排放量[ ]。碳足跡包括兩部分：化石燃料燃燒 排放出二氧化碳的直接（初級）碳足跡，又叫第一碳足跡；二是人們所用產品從其制造到最終分解的整個生命周期排放出二氧化碳的間接（次級）碳足跡，又叫第二碳足跡[ ]。
   “碳足跡”形象揭示了人類的能源意識和行為對地球環(huán)境氣候變化的影響，為科學計量國家、地區(qū)、企業(yè)、個人的碳排量提供了有效的工具，其結果利于人們發(fā)現(xiàn)當前碳排放問題的嚴重程度及主要集中領域，從而采取針對性措施減少特定區(qū)域內的碳排量，并實施長期監(jiān)管與調整[ ]。
  （2）碳匯（carbon sink）、碳源（carbon resource）
     碳匯是指從空氣中清除二氧化碳的過程、活動、機制。與碳匯相對的概念是碳源，它是指自然界中向大氣釋放碳的母體[ ]。
  （3）全生命周期評價（LCA）
    全生命周期評價（life cycle analysis，LCA）是一種環(huán)境管理工具，不僅對當前的環(huán)境沖突進行有效的定量化分析、評價，而且對產品以及人口“從搖籃到墳墓”全生命周期內所涉及的環(huán)境問題進行評價，是“面向產品環(huán)境管理”的重要支持工具[ ]，可以對各項活動全過程的資源消耗及其對環(huán)境的影響開展徹底、全面、綜合的認識。
    2 全生命周期評價的碳足跡計算方法
    2.1 主要的兩種計算方法
    目前國際上通用的“碳足跡”計量研究主要分為企業(yè)碳足跡計量和個人碳足跡計量兩類。
    個人碳足跡的計算主要集中在家庭生活、交通出行與消費習慣3個方面，本文不作涉及。UNEP/SETAC Life Cycle Initiative在2007年成立了碳足跡專項研究組，討論碳足跡的具體計算方法與應用領域[ ]；世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會與世界資源研究所共同完成了關于全生命周期 溫室氣體的計算和審計標準———溫室氣體盤查議定書(GHG Protocol)，目前在世界范圍內具有較高的認可程度[ ]。
    目前主要使用的全生命周期評價碳足跡計算方法為流程分析法(ProcessAnalysis, PA)和輸入輸出分析法(Economic Input-Outpu,t EIO)。
   （1）流程分析法(PA)即從產品端向源頭追溯，連接與產品相關的各個單元過程(包括資源、能源的開采與生產、運輸、產品制造等)，建立完整的生命周期流程圖，再收集流程圖中各過程單元的溫室氣體排放數(shù)據(jù)，并進行定量的描述，最終將所有的溫室氣體排放統(tǒng)一使用CO2作為當量表征 。按能源求和碳足跡的基本公式[ 9]為：
                                       （1）
    式中CFP為碳足跡，Ci為i種能源的碳排放量，E為一次能源的消費量，Ei為第i種一次能源的消費量，Y為國內生產總值(GDP)，P為人口。
  （2）輸入輸出分析法(EIO)與PA相反，EIO從源頭（原材料開采、農作物種植等）開始向后延伸，直至最終廢棄。評價中使用國家層面各個部門（采礦、運輸、產品制造、銷售等）的平均數(shù)據(jù)，并通過將產品相關部門間的供應鏈強度相乘來計算整個系統(tǒng)的碳足跡。該方法數(shù)據(jù)收集簡單，在分析宏觀碳足跡上有著明顯的優(yōu)勢，主要用于城市或國家層面的碳足跡計算[10 ]。
    2.2 企業(yè)碳足跡計算內容
    企業(yè)碳足跡是指產品從原料取得、制造、包裝、運輸、廢棄到回收過程中直接或間接產生的二氧化碳排放量。企業(yè)碳足跡評估涉及原材料、能源需求、制造過程、車輛油耗、廢物處理與員工生活等所有運營環(huán)節(jié)，有助于量化并深入了解企業(yè)生產經營活動對氣候變化所產生的影響?？煞譃?個主要方面（表1）：

    3 景觀綠化工程全生命周期評價的碳足跡計算方法
    3.1綠化工程全生命周期的碳足跡表現(xiàn)形式
    一般工程項目全生命周期包括建設前期、建設期、使用期和翻新與拆除期等階段[ 11]，景觀綠化工程的全生命周期考察主要從設計、施工、養(yǎng)護管理、運營、變更拆毀幾個環(huán)節(jié)來考慮，從碳排放在幾個階段的表現(xiàn)形式特征來看，本文將其分為隱性碳足跡和顯性碳足跡兩種。
    3.1.1 隱性碳足跡
    隱性碳足跡是指不直接發(fā)生二氧化碳或其他溫室氣體排放，但其制定或實施將對后續(xù)事件的碳排放產生直接影響的建設策略、管理或計劃行為過程。不能用相應的碳排放公式計量。在綠化工程項目中主要表現(xiàn)在項目設計、施工管理等主觀性環(huán)節(jié)，其處理好壞對整個項目的碳排放有重要影響。
    3.1.2 顯性碳足跡
    與隱性碳足跡相對，顯性碳足跡是指建設活動中可以通過實物產品體現(xiàn)，折算成的實際二氧化碳和溫室氣體排放總量。在景觀綠化工程中主要是指施工、維護管理、運營、拆毀等有實際材料、化石能源、機械臺班消耗的幾個環(huán)節(jié)。
    3.2 景觀綠化工程全生命周期評價碳足跡計算邊界的界定
    本文主要按綠化工程規(guī)劃設計、施工建設、養(yǎng)護管理、翻新拆毀四個大環(huán)節(jié)來進行探討界定，但綠化工程在后期運營過程中存在碳匯或固碳的過程，則在計算其生命周期總碳足跡時應對這個減碳過程進行考慮。
    3.2.1 規(guī)劃設計階段
    主要是隱性碳足跡階段，此階段沒有產生直接或間接的碳足跡，但設計方案的選擇和過程卻存在大量隱性碳足跡。如果在設計階段能融注足夠的低碳意識，如地形地貌處理、地方樹種的應用、植物生態(tài)群落建設、注重建設的時序性等，則對后面的工程建設實施和維護管理減少相當大的碳足跡。
    3.2.2 施工建設階段
    施工建設階段的碳足跡為顯性碳足跡類型，主要表現(xiàn)為化石能源碳的直接碳排放和參與建設中各種材料蘊含的間接碳足跡。通常綠化工程施工建設主要有施工前準備、場地清理、土方平衡、施工放線、挖樹穴、土壤改良、苗木起運、苗木栽植及措施幾個工序，以及其中的員工通勤。本文對綠化工程施工階段發(fā)生碳足跡內容及邊界界定如下表2：

    從以上常見的8個綠化階段施工來看，使用機械作業(yè)的都產生直接碳排放，人工作業(yè)碳足跡視為零，材料只考慮主材（苗木）的間接碳足跡情況，其他忽略。
    3.2.3 養(yǎng)護管理階段
    養(yǎng)護管理階段是道路綠化建成后（通常認為到被拆毀之前）的更長一段時間，可以按大型基礎設施的使用時間30-50年來考慮。這個過程中的碳足跡主要直接碳排放為（1）灑水車澆水、打草機修剪、噴藥機灑藥等（機械燃料）；（2）死亡苗木拔除、重新補種（機械燃料和主材碳足跡）。間接碳排放主要體現(xiàn)為施肥、病蟲害防治、遮蔭、支撐等過程中所用到的養(yǎng)護消耗材料中凝聚的碳足跡。這個階段由于時間跨度大，因此輔材的間接碳排放需要計入該階段總碳足跡。
    綠化植物在此階段存在碳匯功能，因此需對這個階段的減碳作用加以考慮，抵消一部分碳排放量。
    3.2.4 翻新拆毀階段
    本階段主要碳足跡表現(xiàn)在機械挖掘苗木、運輸苗木所消耗的機械燃料中，可以參考施工階段的苗木起挖、運輸所需的碳排量乘以苗木生長30年后（主要是喬木類）的一個基本生長量，乘以一個系數(shù)進行估算得到。
    3.3 綠化工程全生命周期評價的碳足跡計算方法
    3.3.1 收集證據(jù)
    綠化工程收集可借鑒溫室氣體收集的三類證據(jù)，即物理證據(jù)、文件證據(jù)和證人證據(jù)[12 ]。物理證據(jù)是指可見的或可觸及的，如計量燃料或其他共用資源耗用的儀表、排放監(jiān)測設備、校準設備等；文件證據(jù)是指以紙質或電子媒介記載的信息，包括施工組織設計、施工日志、照片、現(xiàn)場簽證、竣工資料等；證人證據(jù)是指通過和從事施工、管理、規(guī)劃設計等技術、操作、行政或管理等方面的人員面談收集的信息，為物理證據(jù)和文件證據(jù)提供背景信息，但其可靠性取決于面談對象的知識水平和客觀性，說服力不及物理證據(jù)和文件證據(jù)。
    3.3.2 數(shù)據(jù)處理
    通常按照以下程序進行：（1）先對項目做出說明；（2）參照企業(yè)碳足跡表現(xiàn)內容，識別和選擇與項目有關碳排放GHG源（greenhouse gas），確定其計算邊界；（3）參考相關公式，計算出各工序中的碳排量，得到整個工程總碳排放量；（4）估算綠化工程在運營過程中的碳匯（碳捕捉）能力；（5）碳源、碳匯量正負相比后得到綠化工程中全生命周期碳足跡的值。
     4 光谷大道（光谷一路-流芳大道段）隙地綠化工程全生命周期碳足跡實例研究
    4.1 工程概況
    武漢東湖開發(fā)區(qū)光谷大道（光谷一路-流芳大道段）隙地綠化工程二標段（以下均簡稱二標段）位于武漢東湖高新技術開發(fā)區(qū)，全長約1km，北起于光谷一路，南止于流芳大道，綠地面積23000㎡（見圖1）。項目由武漢光谷建設投資有限公司委托，武漢旺林花木開發(fā)有限公司施工建設。建設時間分兩段，2008年5月6日至5月28日，主要為場地清理階段，后因現(xiàn)場征地問題一度擱置到2008年10月25號復工，2008年12月31號竣工，實際施工日期為65天，施工單位進行基本園林綠化二級養(yǎng)護1年，2010年6月正式交付建設方[13 ]，總造價403萬。

    4.2 工程碳足跡表現(xiàn)及計算
    4.2.1 綠化工程苗木運用情況
    項目主材主要是綠化苗木植物綠化物種共30個，其中喬木2419株，獨立灌木1481株，色塊5161㎡（其中地被1160㎡，小灌木4001㎡），草坪16252㎡。
    4.2.2 各建設階段碳足跡計算
    光谷大道二標段綠化工程碳足跡主要表現(xiàn)在施工各機械參與各工序階段、員工通勤、苗木主材碳足跡及養(yǎng)護管理中材料的輔材碳足跡等內容，按通常綠化工程各施工、管理的程序，因為很多的定量研究指標缺乏，很多只能借助經驗值，參考相關數(shù)據(jù)估算而成，這是本研究的重點和難點所在，其碳足跡具體計算如表4：

    4.3 小結
    參考一棵樹木30年將吸收111kgCO2[ ]的標準，則總喬灌木3903棵共吸收433233kg CO2，則整個生命周期評價中，建設、維護管理中耗掉的558568.50kg CO2，至少還有多余的125335kg碳排放，由此可見此綠化建設工程不是一個有效的零碳或負碳，但相對其他建設項目，總碳排放比較低，尤其是有碳匯過程，使得綠化工程建設最終的總碳排放量只有原建設、管理中的22.44%，因此園林綠化建設工程是一個低碳建設項目。
    綜合看三個顯性碳足跡排放階段，養(yǎng)護管理階段占一半，施工建設占總碳排放的35%，兩個主要部分都需要注意減少碳足跡的量。但建設階段屬于一次性、短時間的高強度的碳排放，應該加強施工組織管理，盡量減少過程中的碳排，發(fā)揮隱性碳足跡的作用。
養(yǎng)護管理階段耗時長，總量大，需要在常年的養(yǎng)護中做到細節(jié)管理，節(jié)約成本，減少碳排放。
    5 結語
    綠化工程是現(xiàn)代城市建設越來越得到重視的建設項目，這需要在全生命周期的各階段都重視減少碳足跡，重視規(guī)劃設計階段的隱性碳足跡影響，做到（1）詳細的地形踏勘，尊重場地精神，避免大挖大填，塑造有場地精神的地形地貌，這樣可以減少施工中土方處理的直接碳足跡。（2）設計師摒棄“異域風情”的綠化風格追求，不但減少大量的跨地域外地苗木運輸成本，提高苗木成活率，有益于今后長期的維護管理中有效減少碳足跡。（3）營建穩(wěn)定的地方生態(tài)群落，不但有利于形成良好的綠化景觀，更能有效發(fā)揮植物碳匯、固碳效應。（4）注重綠化的時序性，合理配置快生、慢生，常綠、落葉不同類型的喬灌草物種，避免不合植物生長生理特征的栽種，避免太多大規(guī)格喬木應用，一是養(yǎng)護管理不容易，常遭遇“砍頭”、 “極致瘦身”等的命運，導致生態(tài)量生態(tài)效益大大降低，甚至死亡，同時此舉對原苗木來源地也是一場不小的“生態(tài)浩劫”。
    在施工建設和養(yǎng)護管理階段，需要加強隱性碳足跡和顯性碳足跡的相互作用，盡量發(fā)揮網絡資源優(yōu)勢，減少外出苗源調查；加強本地的苗木資源庫建設，盡量在較近苗圃采購苗木，保證成活，減少運距；施工機械盡可能利用高效低碳的機械，減少其碳足跡。本文寫作遇到很多計算參考指標缺乏的困難，很多目前都只能是參考經驗值所求得，文章旨在對具體的景觀工程建設項目全生命周期中各階段的的碳足跡情況進行初步分析，提出自己的計算方法和相關理論，并對相關問題進行闡述，通過案例分析來了解具體計算過程，以便對各階段碳源情況有所了解，為以后的項目建設碳足跡提出借鑒，其中有很多的不足將在今后的研究中不斷跟蹤和完善。

參考文獻：

[1] 汪汀.轉變發(fā)展模式建設低碳城市——住房和城鄉(xiāng)建設部副部長仇保興談抑制三大領域剛性碳排放[J].建筑節(jié)能,2010(1):78-79.
[2] Anon. Practices urged to lighten carbon footprint[J].British Dental Journal,2008(9):483.
[3] 張坤民，潘家華等.低碳經濟論[M]..北京:中國環(huán)境科學出版社,2008:677.
[4] 趙宏宇,郭湘閩,褚筠.“碳足跡”視角下的低碳城市規(guī)劃[J].規(guī)劃師,2010,26(5):9-15.
[5] Bureau vertitas certification.ISO 14064-2. Greenhouse gases – Part 2: Specification with guidance at the project level for quantification, monitoring and reporting of greenhouse gas emission reductions or removal enhancements[R].London,2008 
[6] 楊建新,王如松.生命周期評價的回顧與展望[J].環(huán)境科學進展,1998, 6(2): 21-28.
[7] SETAC Europe LCA Steering Committee. Standardisation Efforts to Measure Greenhouse Gases and“Carbon Footprinting”for Products[J].IntJLCA, 2008, 13(2): 87-88.
[8] World Resources Institute, World Business Council For Sustain-able Development.TheGHG ProtocolforProjectAccounting[M].Washington: World Resources Institute, 2005.
[9] Johan A. Delpllille F.Koen S.A Shapley Decomposition of Carbon Emissions without Residuals[J]. EnergyPolicy,2002(30):727-736.
[10] 聶祚仁. 碳足跡與節(jié)能減排[J]. 中國材料進展,2010,29(2):60-63.
[11] 王貞,萬敏.低碳風景園林營造的功能特點及要則探討[J].中國園林,2010(6):35-38.
[12] ISO 14064-3 Greenhouse gases ¨C Part 3: Specification with guidance for the validation and verification of greenhouse gas assertions溫室氣體第三部分 溫室氣體聲明審定與核查的規(guī)范及指南.
[13] 武漢旺林花木開發(fā)有限公司.光谷大道（光谷一路——流芳大道）隙地綠化工程竣工資料[R].武漢,2009.