碳交易背景下中国华北地区碳代谢格局变化

碳排放权交易市场作为推进美丽中国建设、实现降碳减污绿色发展的重要手段,成为当前研究的热点问题.为探究碳交易背景下华北地区试点区域及非试点区域碳代谢过程,以城市碳代谢理论为依据,采取投入产出分析和生态网络分析相结合的研究方法.结果表明,北京和天津作为早期交易试点区域,区域从2012年后呈现直接碳排放量稳步下降、隐含碳排放量缓慢增加趋势.试点产业部门直接排放量与隐含排放量变化趋势一致,其中煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业和非金属矿物制品业减排效应明显,而排放量较高的电力、热力的生产和供应业表现为增加趋势.部门隐含碳排放强度与隐含碳排放量变化趋势相似证实部门隐含增加值在交易过程中并未增加.高碳排放部门的隐含碳排放量主要由长度小于6的代谢路径所贡献,因此应重点关注部门间较短路径传递的商品或服务的“清洁化”.在交易政策实施以前,区域产业部门间跨区域贸易较少,表现为低碳排放产品交换;2012年以后,随着京津冀城市群协同发展以及华北地区不断构筑的区域经济发展新格局,促使区域间跨区域和跨部门贸易增加.以碳排放权交易制度为背景,构建识别系统内关键参与者及关键路径的方法体系,可为区域性政策实施及可持续发展提供科学的发展建议.     

京津冀及周边地区区域贸易隐含二氧化硫排放

京津冀及周边地区(包括北京、天津、河北、山东、山西和河南)是我国大气污染重点控制区域,厘清这一地区内部各省各行业之间贸易隐含污染物排放是加强区域产业协作、推进区域大气污染联防联控的重要前提.本研究以二氧化硫(SO_2)为对象,结合自下而上排放清单与中国多区域投入产出(MRIO)模型,估算了2012年京津冀及周边地区各省(直辖市)和各行业之间的贸易隐含污染排放,并基于产业链分析了区域贸易对重点行业SO_2的排放贡献,识别了主导排放的区域贸易产业链.研究结果表明,在京津冀及周边地区六省市之间,河北和山西是主要隐含排放输出区域,北京和天津是主要的隐含排放输入区域.京津冀及周边地区SO_2排放主要来源于能源动力行业、金属冶炼和制品制造业、非金属矿物制品和化学工业,而装备制造业、建筑业和服务业是拉动四类重点行业SO_2排放的主要产业.进一步分析六省市内部排放与区域产业链之间的关系发现,山西省是主要的能源消费SO_2排放输出区域;河北省是主要的金属冶炼和金属制品隐含排放输出区域;河北和河南是主要的非金属矿物制品隐含排放输出区域;山西是主要的石化与化工隐含排放输出区域.以上结果有助于理解京津冀及周边地区大气污染排放与产业结构的关系,为制定区域环境管理政策,优化区域产业结构提供支撑.     

能源富集区贸易隐含碳及隐含SO2排放转移——以山西省为例

通过量化地区间碳排放和SO₂排放转移特征,可以较好地了解地区间的碳排放和SO₂排放的来源与去向,从而合理地制定各地区的减排与治理方案。采用多区域投入产出模型,计算2007年和2012年山西省输出和输入的隐含碳和隐含SO₂排放情况。结果表明：山西省为隐含碳和隐含SO₂排放输出区,输出的地区主要是江苏、河北、浙江和山东等地,输入的地区主要是河北、山东、内蒙古和河南等地。山西省向其他地区转移的隐含碳和隐含SO₂排放主要汇聚于金属冶炼及制品业、建筑业和化学工业等。其他地区向山西省转移的隐含碳和隐含SO₂排放主要集中于建筑业、采选业、金属冶炼及制品业等。基于上述研究结论,提出了一些关键性整改建议与措施。     

成渝城市群碳排放时空特征及其影响因素

利用2008~2018年成渝城市群内16个城市的面板数据,运用空间自相关和时空地理加权回归模型,探究了城市群碳排放的时空演变格局,揭示了碳排放影响因素的时空异质性.结果表明,成渝城市群碳排放整体呈增长态势,总量由5亿t增加到6.6亿t,增速约为1500t/a,地均碳排放量和人均碳排放量也存在波动上涨趋势.碳排放总量热点区域集中在成都和重庆,分别占总量约20%和25%,冷点区域为雅安市.碳排放总量和地均碳排放均存在显著的空间差异,人均碳排放的莫兰指数为正,呈现明显的空间聚集格局.整体上,人均碳排放表现出东北低-西南高的空间结构特征,南充,遂宁,广安是低低聚集区域.城市群中各个城市的影响因素显示出时空异质性,能源强度、经济发展水平、人口规模对城市的碳排放都有明显正向作用,在成渝中西部城市作用强度大;而城市化水平的正向影响较弱,对成渝东部城市影响较强.     

区域贸易隐含碳排放和SO_2排放的投入产出分析——以江苏为例

区域碳排放责任划分和污染治理必须考虑空间转移问题,才能制定公平可行的减排和治理方案。中国区域产业结构和消费模式不同,区域间贸易往来密切,需要对贸易品中隐含的碳排放和污染排放进行估算。论文采用多区域投入产出模型,计算了江苏基于生产者角度和消费者角度的碳排放和SO_2排放,对各部门贸易中隐含的碳排放和SO_2排放进行了估算,并对隐含碳排放和SO_2排放流入最高的4个部门和最终需求中碳排放和SO_2排放的流入来源进行了分析,结果发现江苏属于碳排放和SO_2排放净流入区域,净流入碳排放17.87 Mt C,净流入SO_2排放9.05×104t。金属冶炼及压延加工业、化学工业、电力和热力的生产和供应业以及建筑业输入贸易中隐含的碳排放和SO_2排放都较大,未来江苏产业结构调整面临较大压力。     

京津冀与长三角城市群碳排放的空间聚集效应比较

基于中国高空间分辨率碳排放网格数据(CHRED),采用探索性空间分析手段(ESDA)和空间回归模型分析京津冀和长三角城市群碳排放指标空间格局和聚集特点,通过显著性检验选择空间滞后回归(SLM)和空间误差回归(SEM)方法,揭示城市群碳排放水平的影响因素.结果表明,京津冀城市群碳排放在空间上表现出更多的随机性和结构不稳定性,Moran自相关系数为-0.131;长三角城市群碳排放在空间上表现聚集趋势明显,Moran自相关系数0.106,二氧化碳排放受到临近区域的影响.人口和经济因素是京津冀城市群和长三角城市群碳排放的最主要驱动因素.总体上长三角地区碳排放总体扩散效应显著,而京津冀城市群极化效应更明显.区域发展的多中心化是大城市病治理的重要导向,同时要注意对区域碳排放溢出热点进行控制,促进城市群一体化和低碳化发展,实现区域碳平衡.     

基于行业碳排放分析的低碳城市建设研究——以秦皇岛市为例

文章计算了2007年秦皇岛市23个行业的市内调出、市外国内购进与进口产品中隐含碳排放量,得出秦皇岛是一隐含碳量调入大于输出的区域;本区行业较为优化,但是依然有提高的空间.依据计算结果,以降低本区隐含碳排放量为目标,基于区域贸易、比较优势与低碳经济理论,从影响区域隐含碳排放的三个方面,分析了贸易规模、结构、碳完全产生系数等因素在行业隐含碳排放中的贡献,为降低本区碳排放,提出有符合当前本区社会经济发展阶段的措施,为决策者确定发展侧重点及协调区域间关系提供有益参考.此外,区域尺度经济结构在低碳排放方面的优化,在区域间贸易与合作及比较优势理论的作用下,会促进更大区域尺度经济结构在低碳排放方面的优化.     

京津冀区域生产和消费CO2排放的时空特点分析

区分消费和生产二氧化碳排放是对开放的经济区域进行排放责任划分的基础,日渐受到政策制定者的关注.利用经济投入产出-生命周期分析模型,对京津冀区域1997年、2002年和2007年的消费和生产二氧化碳排放时空特征及二氧化碳排放平衡进行分析.结果表明,京津冀区域消费和生产二氧化碳排放呈约4%的年均增长;贸易隐含二氧化碳排放比例为30%~83%,并以国内贸易隐含二氧化碳排放为主;河北的消费和生产二氧化碳排放占区域主导,增速和二氧化碳排放强度高于北京和天津;京津冀区域为二氧化碳排放净流入区域,存在部分排放责任转移;京津为二氧化碳排放净转入地区,冀为二氧化碳排放净转出地区;京津冀三地二氧化碳排放关键部门分布集中且相似度较高,可以考虑区域联合控制.其中,电力、蒸汽、热水生产和供应业和金属冶炼及压延加工业对二氧化碳排放的依赖性最大,承担较大的其他部门的二氧化碳排放责任.投入产出分析解析了地区生产和消费二氧化碳排放情况,有利于区域减排的精细化管理和制定相应对策,并促进区域减排合作.     

京津冀地区道路碳排放量的演变及空间分布

以机动车碳排放模型为基础,结合不同类型机动车存活曲线,建立分车龄的车队构成,并利用年均行驶里程和燃油消耗量,分析了京津冀地区2005~2020年道路碳排放量的演变及区域分布特征.结果显示,河北省道路碳排放量增长迅速,近5a仍以7.14%的年均增长率快速增长,而北京和天津两市的道路碳排放已经进入低速增长期,近5a的年均增长率分别仅为1.01%和2.27%.小型客车一直都是道路碳排放的主力车型,其碳排放量占京津冀道路碳排放总量50%以上;轻型货车在北京市道路碳排放中的贡献越来越突出,而河北和天津两地轻型和重型货车正在逐渐发展为道路碳排放增长的主要驱动因素.从京津冀道路碳排放的4km×4km网格分布图可知,因北京和天津拥有更密集的道路,其碳排放强度远高于河北省.     

中国能源消费碳排放的空间化与时空动态

近年来全球多地遭遇极端天气,给人类社会的生产生活带来极大影响,共同应对全球气候变化已成为国际共识,在此背景下如何通过科学方法摸清二氧化碳排放情况成为响应国家"双碳"战略的重要工作.通过省级尺度的碳排放统计数据,综合夜间灯光数据和人口数据,将碳排放量分配到栅格尺度,并对中国2000、2005、2010、2015和2018年碳排放的时空格局、演变特征及碳排放与经济增长的关联性进行综合分析.结果表明：①从2000~2018年,中国的CO₂排放总量持续增长,但增长速率呈现放缓的趋势,碳排放年均增长速率由2000~2010年的9.9%下降至2010~2018年的7.4%.从空间分布来看,无碳排放地区主要分布在西北无人区及东北的林区和山区,低碳排放主要分布在广大的中小城镇地区,高碳排放则集中分布于华北、华中、东部沿海以及西部的省会城市及城市群附近;②碳排放在地级市尺度上存在高值聚集或低值聚集现象,且该聚集现象整体趋于稳定,在2005年之后有所加强;低低集聚区主要分布在西部的连片地区和海南岛,且随着经济社会的发展,低低集聚区开始破碎,规模减小;高高集聚区主要分布在京津冀城市群、太原城市群、长江三角洲城市群和珠江三角洲城市群地区且规模在逐步加强巩固;高低、低高集聚区则主要出现在社会经济发展水平差异较大的邻近城市;③中国大部分地区的碳排放量相对稳定,碳排放发生较大变化的地区主要分布在省会城市和重点城市的外围地区,即存在中心城区碳排放无变化,外围区域碳排放变化的圈层结构;④在2000~2018年中国城市发展进程中,整体上遵循一个由"低排放-低收入"转向"高排放-低收入"再转向"高排放-高收入"最终转向"低排放-高收入"的发展规律.从整体来看,中国碳排放的增速在放缓,在实行"双碳"战略的大背景下,各地区由于不同的社会经济发展情况和能源需求情况所面临的碳减排任务与压力也不尽相同,因而应分地区和分行业实施差异化的碳减排政策.     

城市碳排放的评估方法——影响要素和过程研究

城市碳排放对全球碳循环和气候变化产生了深远的影响。论文在国内外城市碳排放研究基础上,从城市化的碳排放效应、城市碳排放估算和影响要素、碳排放观测、碳循环和碳代谢过程等方面系统归纳总结了碳排放评估方法、要素和过程。评述了Kaya恒等式、LMDI方法、CGE模型、混合分析法、清单编制法、UE模型、FFDAS模型、STIRPAT模型、格网模型、综合分析法(Four-part Methodology)、建筑碳排放模型、物质代谢法、EC碳通量观测等代表性碳排放估算和观测方法。研究焦点正在从宏观模式转向微观机理,从自然、人文单一过程转向人文-自然耦合过程,热点区域从发达国家城市转向发展中国家城市,从单一数据源转向遥感、实验观测等多源数据。基于上述特点,当前研究应从城市公平发展和低碳城市出发,建立城市公共利益能源研究框架,根据城市职能类型和发展水平,综合涡度通量观测、计量模型、生态模型、遥感和GIS技术,构建高精度城市碳排放账户,建立城市代谢存量和流量标准分类系统,发展和完善碳排放估算模型,提高城市碳排放计算结果精度和城市间的可比性。     

植被类型对黄土高原露采矿山复垦土壤碳循环功能基因的影响

植被恢复可有效地改善矿区生态环境,提升生态服务功能,促进生态系统固碳增汇.但目前矿区植被恢复影响土壤碳循环相关功能基因的机制尚缺乏深入研究.为此,采集黄土高原黑岱沟露天矿排土场复垦区草地(GL)、灌丛(BL)、针叶林(CF)、阔叶林(BF)和针阔混交林(MF)共25个表层土壤样品,利用实时荧光定量PCR技术测定土壤碳循环功能基因绝对丰度,探究不同植被类型对土壤碳循环相关功能基因的影响及内在机制.结果表明：(1)不同植被类型对矿区复垦土壤化学性质和碳循环相关功能基因丰度影响差异显著(P<0.05),GL和BL对土壤有机碳、全氮和硝态氮的积累显著优于CF(P<0.05);(2)所有碳固定基因中rbcL、acsA和mct的丰度最高,BF土壤中碳循环相关功能基因丰度高于其它类型,与BF土壤中的铵态氮和BG酶活性较高及易氧化有机碳和脲酶活性较低密切相关.碳降解和甲烷代谢功能基因丰度与铵态氮和BG酶活性呈显著的正相关,与有机碳、全氮、易氧化有机碳、硝态氮和脲酶活性呈显著的负相关(P<0.05);(3)不同植被可直接影响土壤BG酶活性或影响土壤硝态氮含量从而间接作用于BG酶活性,从...     

基于生态网络效用的昭通市“三生空间”碳代谢分析

解析“三生空间”碳代谢有助于实现区域“三生空间”要素整合和结构优化,是寻求城市绿色低碳发展的有效途径之一。以昭通市为例,通过计算垂直方向上碳通量,构建水平方向的碳流模型,系统分析了2010—2018年“三生空间”碳代谢的时空分布,利用生态网络分析方法评价了“三生空间”演化对城市碳代谢的综合影响。结果显示:（1）2010—2018年间昭通市垂直方向上净碳通量和水平方向上净碳流均为负值,“三生空间”演化对昭通市碳代谢平衡产生了消极作用,造成碳排放量的增加。（2）“三生空间”用地在碳代谢系统中的生态关系以限制掠夺关系为主,生态空间被生活空间和生产空间挤占,影响了昭通市的碳代谢平衡。（3）整体生态效用函数J的值为0.85,小于1,说明“三生空间”演化对区域整体碳代谢平衡的综合作用是消极的,这与净碳流显示的结果相同。研究结果可为昭通市国土空间利用优化与低碳发展提供理论依据,这种研究方法可为国土空间优化与“三生空间”优化提供前期支持。     

城市酒店业的碳排放核算及低碳指标分析

随着中国的快速城市化和服务业的发展,旅游业逐渐成为主要的温室气体排放者之一,酒店面临节能减排的压力并缺乏相关的评价标准.本文建立了生命周期的酒店业碳排放核算框架和低碳指标,并以宁波市为案例城市,对其3种类型的酒店进行碳排放核算和低碳指标的分析.结果表明,能源消费是酒店业最大的碳排放源,占93.5%~94.1%;各类酒店的碳排放量在2013—2015年间有约8.2%~9.2%的减少;从低碳指标看,五星级酒店的单位建筑面积的碳排放最小,单位出租间天数和单位旅客的碳排放最大,而四星级酒店的单位营业额碳排放最小.优化区域电力碳排放水平和酒店的软硬件设施是减少酒店碳排放的有效措施,碳标签是有效的酒店业低碳管理的政策工具.     

中国实现碳达峰的政策建议——基于碳定价机制模型的多情景模拟分析

碳定价机制是利用市场机制推动碳减排、减缓气候变化方案的核心内容,包括碳排放权交易和碳税等措施。尽管新冠肺炎疫情打乱了经济发展节奏,但是中国主动提高国家自主贡献力度,积极推进战略提升与政策强化。本研究构建并运用"碳定价机制模型"模拟涵盖不同主体范围及政策组合下的碳排放权交易市场运行情况,分析评估碳减排效果及经济影响,为丰富完善我国实现碳达峰的政策工具提供技术支持。     

抚顺盆地西露天组油页岩微生物碳代谢多样性分析

为探讨油页岩微生物的碳代谢功能多样性,以抚顺盆地西露天组油页岩为研究对象,利用Biolog-GN2和GP2微孔板检测法,在连续7d的培养期内,测定油页岩本源微生物群落水平生理图谱(CLPP),并根据化学基团的不同,分析微生物对不同类型碳源的代谢能力和代谢差异.结果显示,微生物对不同类型碳源的代谢程度和代谢速率存在明显的差异.革兰氏阴性和阳性细菌群落均对氨基类碳源的利用较好,其次是羧酸类以及糖和糖衍生物,而对磷酸糖利用较差.连续多点测算Shannon-Wiener,Simpson和McIntosh多样性指数,分析表明微生物群落碳代谢功能多样性总体较高,但是随着培养时间的增加,多样性略有降低.     

物质流分析视角下北京市物质代谢研究

作为"重大国家战略"的"京津冀一体化"日益引起社会各界的高度重视,推动其进程的加快,首先要解决的就是该区域的资源环境问题,而北京作为该经济圈的核心,其资源环境问题的解决更是起着关键性的作用.在提高城市环境质量、改善人们生存环境方面,北京市仍任重而道远.运用物质流分析方法(EW-MFA)可以深入探讨社会经济发展与资源消耗及环境污染之间的关系,从而为社会经济发展过程中资源环境问题的解决提供科学依据.因此,本文采用欧盟物质流核算框架(EW-MFA)建立了北京市"吞吐"状态的物质代谢模型.结果表明:1992—2014年北京市的物质输入与输出总体呈上升趋势,矿物和化石燃料是北京市物质输入的主要组成部分;受社会经济发展水平的影响,北京市的物质投入强度表现出先上升后下降的趋势;研究期间内物质代谢效率不断提高.针对北京市的资源环境问题,应转变传统发展理念,不能一味地追求物质财富的增加而忽略生态环境的影响,且不断推动技术的革新和产业结构的调整应成为实现社会经济可持续发展的有效路径.     

海洋颗粒有机碳的遥感探测与应用分析

海洋颗粒有机碳(POC)监测对研究海洋碳循环和全球变化有重要意义。为寻求POC探测的有效方法,先讨论了POC的定义组成,介绍了POC的常规测定方法及国内外POC相关研究进展,接着介绍了国外POC遥感探测方法原理。通过对常规测定方法和遥感探测方法优缺点对比分析,我们认为遥感探测海洋POC方法将成为海洋环境监测的重要手段。采用2009年8月的MODIS数据,借鉴蓝绿光比值法建立的POC遥感反演模型,进行了渤海POC的遥感探测,从大尺度揭示了整个渤海POC的分布态势,最高值达370 mg/m3。结果表明:POC遥感探测方法可有效、迅捷、直观反映海区POC变化,因此研究建立具有区域特点的POC生物光学遥感模型用于POC监测,将是海洋环境监测和海洋碳循环研究的重要方向之一。     

一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺污泥膨胀发生和恢复过程中微生物群落演替及PICRUSt2功能预测分析

以中试规模的一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(CPNA)工艺为研究对象,通过对其污泥膨胀发生和恢复过程中活性污泥的16S rRNA高通量测序数据进行数据挖掘和分析,结合PISCRUSt2功能预测分析,旨在揭示一体式CPNA工艺污泥膨胀和恢复不同阶段的微生物群落变化及氮、碳代谢特征.结果表明,污泥膨胀和恢复过程中微生物α多样性呈先上升后下降趋势,污泥膨胀阶段氮素转化菌属Nitrosomonas、Candidatus＿Brocadia和Thauera相对丰度分别从12.36%、 11.86%和0.272%下降至5.97%、 8.30%和0.061%,而Candidatus Kuenenia相对丰度保持稳定,丝状菌Levilinea、Longilinea和Turicibacter相对丰度分别从0.031%、 0.018%和0.009%上升至0.055%、 0.025%和0.033%. PICRUSt2功能预测分析结果表明,总共有47个参与氮代谢的功能酶基因,其中硝化、反硝化、异化性硝酸盐还原(DNRA)、同化硝酸盐还原(ANRA)和固氮反应的功能酶基因相对丰度均发生了变化.污泥膨胀阶段,部分亚硝...