【Carbon Neutrality论文荐读】上海交通大学楼紫阳教授团队：近十年居民个人碳排放核算及驱动因子分解

近日，上海交通大学楼紫阳教授团队在Carbon Neutrality上发表了关于居民个人碳排放核算和驱动因子分解的文章。文章基于生命周期评价的思想，定义了从资源获取到废弃物处置的个人碳排放核算边界，并对上海市居民近十年的个人碳排放进行了核算，解析了居民在消费支出、能源使用以及废弃物处置方面的碳排放分配及其驱动要素，为推动居民层面的碳减排提供了理论支撑。

文章亮点

（1）基于生命周期评价的思想将个人碳排放的边界拓展为从资源获取至废弃物处置。

（2）分析了上海市居民近十年的个人碳排放并解析了各部分的分配。

（3）识别了新冠疫情对居民个人碳排放的影响。

（4）基于LMDI模型解析了个人碳排放变化的主要驱动因子。

内容简介

居民个人的用能以及消费等行为是温室气体排放的重要组成部分，通过居民个人层面的减排是实现我国双碳目标的重要路径。针对目前我国个人碳排放量及其组成不清晰，驱动因子不明确的问题，本文基于生命周期评价的思想，首先定义了个人碳排放的边界，将其拓展为从资源获取至废弃物处置的全流程排放。并通过消费者生活方式法，排放因子等方法，核算了上海市居民近十年的平均个人碳排放及其组成，随后又分析了垃圾强制分类以及新冠疫情等特殊情况下居民个人碳排放的变化趋势，最后通过LMDI驱动因子分解的方法识别了近十年来居民个人碳排放的主要影响因素，以期为实现个人层面的减排提供一定理论支撑。

居民个人碳排放边界图

图文导读

结论一

上海市居民个人碳排放的总量及分布变化

2010年至2020年，上海市居民的平均个人碳排放呈现先下降后上升的趋势，从2010年约3796.05 kg CO2下降到了2014年的3046.87 kg CO2，随后开始上涨，达到2018年的3411.35 kg CO2， 2019年基本保持稳定，为3410.82 kg CO2，而2020年呈现明显下降趋势，约为3004.64 kg CO2。就各个不同的组成来看，居民直接能源消耗所造成碳排放约占到34.8%，而居民的消费以及废弃物处置所产生的间接碳排放约占到65.2%。

图1. 上海市居民2010-2020年平均个人碳排放变化

就上海市居民的直接用能来看，总体呈上升趋势，从2010年的1030.01 kg CO2增加到2018 年的1187.49 kg CO2，增长率约为15.29%。其中用电、天然气和汽油的排放量是三大排放源。可以看出，直接碳排放的变化与能源消耗量呈一定联系，但并不完全一致。这主要是由于居民用能结构变化以及电力结构调整所导致的温室气体排放强度有所降低。

另外可以注意到，2013年能源消耗及其碳排放有个明显上升的趋势，而随后又于2014年迅速下降，这主要是由于2013年的反常气候所导致的。2013年上海市夏季有47个高温天气，远高于2012年的24个高温天以及2014年的8个高温天，导致了因空调使用而大幅上升用电量，这也反映了气候变化对我们生活所带来的重大影响。从图中还可以看到，2018年相较于2017年呈现较大的减排，这主要是受汽油以及柴油的消耗量下降所导致的。从2010年到2017年，上海市居民生活人均汽油消费量从41.8 kg上涨到了116.8 kg，而随着上海市道路限行的政策的实施以及新能源汽车的推广，2018年，其消费量降到了89.0 kg。

图2. (a) 上海市居民平均能源消耗及各部分占比; (b) 上海市居民平均直接碳排放

而就居民的间接碳排放而言，从2010年到2018年呈“U型”趋势。2010年为人均最大排放量2766.05 kg CO2。2010年至2014年，排放量持续下降，2014年达到最低值1942.59 kg CO2，随后开始上涨，达到2018年的2223.85 kg CO2。通过研究各行业的碳排放强度，即购买单位金额各种类的消费品所产生的碳排放。可以看到，各个行业的碳排放强度均呈现一定的下降趋势，但这种下降趋势在2014年较快，而在2014年后有所减缓，这种下降趋势可能主要源于工业技术的改革而导致的能源效率的提高。

就不同的排放结构来看，饮食和教育文化娱乐活动一直是居民消费间接碳排放中的最主要部分，但两者的驱动因素有所不同。饮食所产生的碳排放主要是由于高支出驱动，而教育文化娱乐活动主要是由较高的碳排放强度驱动。另外，可以发现，2010年至2014年个人消费端碳排放下降的主要原因是各行业的温室气体排放强度出现了较快的下降，尽管居民的消费仍然在上升，但总体上碳排放有所下降。而在2014年至2018年，各行业碳排放强度的降低呈现一定的缓势，而居民的消费支出还在迅速增长，总体上，碳排放又呈现上升趋势。

图3. (a) 上海市居民平均间接碳排放; (b) 不同行业类型碳排放强度; (c) 居民消费支出及废弃物产量

结论二

垃圾分类政策和新冠疫情对个人碳排放的影响

受到2019年垃圾强制分类政策的影响，废弃物处置产生的碳排放持续较少，从2018年的100.27 kg CO2降至2019年的77.02 kg CO2，最后达到2020年的11.15 kg CO2。其碳排放降低主要源于垃圾分类而推动的废弃物处理结构的变化。填埋的碳排放强度远大于其他处置工艺，但随着上海市对固废管理要求的提高，已持续减少垃圾填埋份额，这也使得填埋场的碳排放不断减少。此外，垃圾分类使得分出的厨余垃圾量逐渐增加，而由于厌氧消化和堆肥等具有较低碳排放强度的厨余垃圾资源化技术的比例较高，废弃物处置的碳排放逐渐降低。另外，可回收物资源化量在2019年和2020年分别增长了约113.7%和107.5%。回收可以通过替代上游物质的生产来减少温室气体排放，这也使得回收成为一种负碳行为，从2018年的-8.38 kg CO2降至2020年的-36.18 kg CO2，可以预测，随着垃圾源头分类的深入推进，废物处理甚至可能成为个人的负碳源。

图4. (a) 垃圾分类前后上海平均个人垃圾处置碳排放变化；(b) 垃圾分类前后废弃物处置结构变化

而在新冠肺炎疫情封控期间，个人的活动减少同样导致了碳排放的降低。研究发现，与2019年相比，2020年二氧化碳排放量下降了约404.14 kg。其中，教育、文化和娱乐服务的排放量减少了约37.3%，这是个人间接碳排放下降的最大原因。而第二大下降源为衣着，约为19.4%，这主要是由于封锁措施导致购置衣物的需求减少。而对于直接碳排放而言，汽油使用所导致的碳排放减少了约6.0%，同样是由于封控措施所导致。

图5. 新冠疫情前后上海市居民个人碳排放对比。（HAS：家庭设施、物品和服务；CS：通信服务；ECRS：教育、文化和娱乐服务）

结论三

上海市居民个人碳排放变化驱动要素分解

通过LMDI模型对近十年个人碳排放的变化的驱动因子进行分解。可以看到，对于直接碳排放，能源消费是导致碳排放增长的主要因素，而能源排放因子、能源价格效应和能源结构效应整体上是抑制因素。2013年和2016年是直接碳排放增长最大的两年，而2014年是降幅最大的一年，这主要是由于异常的天气所带动的能源消费量的变化所引起的。能源排放因子在降低个人直接碳排放上起到了关键作用，其主要是电力排放因子的降低，随着我国新能源的不断布局，单位用能所产生的碳排放在不断减少。

而对个人的间接碳排放而言，2010年至2020年研究期间，整体呈现下降趋势。其中消费品的碳排放降低是主要抑制因素，其次为消费意愿和消费结构效应。随着我国工业技术水平的提升以及企业自主减排意识的加大，消费品在生产过程中产生的碳排放也正在逐步降低。而收入水平的上升是导致个人间接碳排放上涨的最主要原因。就具体年份来看，2011年至2013年，消费品碳排放强度的降低是这些年份个人间接碳排放出现快速下降的主要原因，而2014至2018年间接碳排放上升的主要原因是消费品碳排放强度降低的速率弱于个人收入水平增长的速率。另外，2020年呈现明显下降的趋势主要是由新冠疫情封控措施导致的居民消费意愿降级所引起的。

图6. 2011年至2020年居民个人碳排放驱动因子分解 (a): 个人直接碳排放；(b): 个人间接碳排放

总结展望

最后，作者指出个人碳排放的削减并不是仅仅依靠个人的低碳行为就能实现的。例如，在个人的直接碳排放层面，除了居民的能源消费量变化，能源结构的调整以及电网因子的改变是减少个人碳排放的重要渠道，在当前经济社会不断发展的条件下，为了保证居民的物质生活水平，居民个人能耗很难减少，而在此条件下，推行能源系统的改革进而降低能源使用的碳排放因子才是较为可行的方法，其中关键的一步是减少传统化石燃料的使用并推动清洁能源的发展，而这才是促进居民端碳减排的关键方法之一。另外，在个人的间接碳排放层面，我们可以看到单位产值能源强度的降低是减排的最主要贡献源，而由此可以分析得到，在不降低生活标准的情况下，个人低碳生活非常重要的方法是选择购买低碳排放的产品，而企业自主的提高清洁能源的使用比例，推行低碳生产有利于我们个人碳排放的减少。多角度的低碳政策应该被推行，首先是政府端，应该出台一些低碳政策，在现有的碳交易体系基础上进一步完善，逐步提高碳价，对未纳入控排的企业也采取相应措施，如类似碳标签制度，进而激励企业发展低碳技术，自助进行减排，从而有效降低各类消费品的碳排放强度。同时，应该继续深化能源结构的改革，提高各类清洁能源比重。而对于个人而言，应当养成低碳生活的方式，鼓励去购买低碳排放强度的商品和服务，进而倒逼企业端去生产低碳产品。另外，废弃物的合理处置是不可忽视的一部分，居民应该自觉遵守垃圾分类行为，将干湿垃圾进行分类，对生活中的可回收物更要进行回收处理，让废弃物变成资源，使其成为负碳源，进而减少自己的个人碳排放。

原文信息

Personal GHG emissions accounting and the driving forces decomposition in the past 10 years

作者：

Yuxiao Zhou, Jiyang Li, Jicui Cui, Hui Wang, Chuan Wang, Ruina Zhang, Ying Zhu, Nanwen Zhu and Ziyang Lou*

https://link.springer.com/article/10.1007/s43979-023-00045-9

DOI:

https://doi.org/10.1007/s43979-023-00045-9

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通讯作者介绍

楼紫阳，教授，上海交通大学环境科学与工程学院

研究领域

生活垃圾温室气体排放与削减方法；生活垃圾填埋场稳定化及二次污染控制；固废管理与循环经济。

个人简介

上海交通大学环境科学与工程学院教授、博士生导师。教育部青年长江学者，“十三五”国家重点专项项目负责人，日本九州大学客座教授，德国洪堡基金获得者。长期致力于废塑料、生活垃圾、市政污泥等固废循环利用的环境效应、碳排放等研究。以第一/通讯作者在Science Advances，Fundamental Research, Environmental Science & Technology，Water Research等学术期刊发表论文100余篇，封面作者著作4部，包括Elsevier/Springer出版著作2部。主持国家自然科学基金重点/面上/青年等项目6项、“十三五”国家重点项目1项等。获上海市科技进步二等奖（排名第1，2018年），国家科技进步二等奖（排名第4，2013年）等省部级以上科技奖励7项。

联系方式

E-mail: louworld12@sjtu.edu.cn

图文来源：原文作者

编辑：Carbon Neutrality编辑部

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