華 虹， 王曉鳴， 彭文俊

(華中科技大學(xué) a.環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院； b.土木工程與力學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430074)

2009年中國政府公布了控制溫室氣體排放的行動(dòng)目標(biāo)，到2020年單位生產(chǎn)總值CO2的排放要比2005年下降40%～50%；2010年國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃明確提出了加快低碳技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，控制工業(yè)、建筑、交通和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域溫室氣體排放，探索建立低碳產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)識和認(rèn)證制度，建立完善溫室氣體排放統(tǒng)計(jì)核算制度，推進(jìn)低碳試點(diǎn)示范等低碳技術(shù)發(fā)展優(yōu)先目標(biāo)；2011年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、財(cái)政部、國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布了《綠色低碳重點(diǎn)小城鎮(zhèn)建設(shè)評價(jià)指標(biāo)(試行)》。城鄉(xiāng)低碳建設(shè)將成為低碳發(fā)展國家行動(dòng)的重要內(nèi)容。

中國是世界農(nóng)業(yè)大國，2009年全國有59.9萬個(gè)行政村，鄉(xiāng)村人口總數(shù)71288萬人。伴隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)的能源消費(fèi)總量逐年增加。2007年我國農(nóng)村居民生活能源消費(fèi)總量比2000年增加了32.1%，年均增長約4.0%，與此同時(shí)，由生活和生產(chǎn)能源消費(fèi)增加引起的農(nóng)村碳排放總量也逐年增加。農(nóng)村居民生活用能消費(fèi)方式亟待優(yōu)化，2007年我國農(nóng)村居民生活能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，秸稈、薪柴、煤炭等重污染高排放能源所占的比重分別為48.33%、28.105%和14.08%，而電力、沼氣、液化石油氣等清潔低排放能源比重分別只占5.47%、2.21%和1.71%[1]，太陽能利用程度遠(yuǎn)低于城市水平。大力開展村莊低碳建設(shè)，已成為新農(nóng)村建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

1 村莊低碳建設(shè)的目標(biāo)和途徑

1.1 目標(biāo)

村莊是指農(nóng)村居民生活和生產(chǎn)的聚居點(diǎn)[2]，是農(nóng)村建設(shè)和發(fā)展的基本單元，也是在農(nóng)村實(shí)現(xiàn)控制和減少碳排放的主要源頭。村莊低碳建設(shè)，是指在村莊的建設(shè)和生活全部活動(dòng)中，通過采取各種低碳化綜合措施，將所產(chǎn)生的碳消耗和碳排放量降低到最低程度的一種村莊建設(shè)類型。

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，城鎮(zhèn)化生活消費(fèi)方式和工業(yè)化生產(chǎn)方式正在農(nóng)村快速擴(kuò)散，農(nóng)村建設(shè)能耗和碳排放總量都呈上升趨勢。以城鎮(zhèn)與農(nóng)村的人均能量消耗的比例變化為例，1980年我國城鎮(zhèn)人均生活用能量為332 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，是農(nóng)村人均60 kg標(biāo)準(zhǔn)煤的5.53倍；到2000年和2009年，農(nóng)村人均生活用能量分別提高到76 kg標(biāo)準(zhǔn)煤和184 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，城鎮(zhèn)與農(nóng)村的人均生活用能量比值分別縮小為2.76倍和1.83倍[3]。這表明農(nóng)民生活質(zhì)量提高和城鄉(xiāng)差距縮小，同時(shí)反映出農(nóng)村碳排放總量削減壓力和減排難度都在增大，開展村莊低碳建設(shè)勢在必行。

我國農(nóng)村近五年的能源消費(fèi)與CO2排放量關(guān)聯(lián)分析見表1。表中，農(nóng)業(yè)GDP數(shù)據(jù)來源于2005年～2010年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》；農(nóng)村建設(shè)能耗包括農(nóng)村建房、農(nóng)副產(chǎn)品加工、農(nóng)村生活能耗及農(nóng)林牧漁和水利業(yè)等能耗，根據(jù)《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2010》基礎(chǔ)數(shù)據(jù)綜合計(jì)算，碳排放系數(shù)取2.4567 tCO2/tce；農(nóng)村單位GDP碳排放量為當(dāng)年農(nóng)村碳排放總量與農(nóng)業(yè)GDP的比值。

表1 我國農(nóng)村能源消費(fèi)與CO2排放量關(guān)聯(lián)分析

村莊低碳建設(shè)的總體目標(biāo)是促進(jìn)村莊建設(shè)，發(fā)展向以“控制碳源，擴(kuò)充碳匯，減少碳排放量”為核心的低碳化模式轉(zhuǎn)變，綜合應(yīng)用各種低碳建設(shè)技術(shù)和管理手段，保護(hù)利用村莊的優(yōu)良生態(tài)環(huán)境資源，實(shí)現(xiàn)村莊碳排放減量化甚至對外零排放，促進(jìn)村莊建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。我國的村莊低碳建設(shè)不能簡單照搬發(fā)達(dá)國家的做法，要積極探討具有中國特色的村莊低碳建設(shè)途徑，建立適合農(nóng)村特點(diǎn)的村莊低碳建設(shè)碳排放評價(jià)方法，通過開展示范引導(dǎo)村莊低碳建設(shè)有序發(fā)展。

1.2 途徑

實(shí)現(xiàn)村莊低碳建設(shè)的主要途徑包括低碳規(guī)劃、低碳建造、低碳能源和低碳交通四個(gè)方面。

(1)村莊建設(shè)規(guī)劃低碳化。村莊建設(shè)規(guī)劃低碳化的任務(wù)是促進(jìn)人與自然及環(huán)境的和諧，在控制村莊生態(tài)環(huán)境容量的基礎(chǔ)上，促進(jìn)村莊整體建設(shè)發(fā)展方式向低碳化轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)途徑是根據(jù)各地農(nóng)村特點(diǎn)科學(xué)編制和實(shí)施村莊低碳建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，重點(diǎn)包括：村莊生態(tài)環(huán)境資源和林地保護(hù)利用規(guī)劃，村莊建設(shè)節(jié)地規(guī)劃，村莊垃圾減量化和資源化規(guī)劃，村莊水資源保護(hù)和污水處理回用規(guī)劃。

(2)農(nóng)房建造技術(shù)低碳化。農(nóng)房建造技術(shù)低碳化的任務(wù)是促進(jìn)農(nóng)房設(shè)計(jì)和建造過程中的建筑設(shè)計(jì)方案、材料設(shè)備選用、房屋施工和使用管理等向低碳化轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)途徑是因地制宜為農(nóng)民提供先進(jìn)適用的節(jié)能減排建房集成技術(shù)，重點(diǎn)包括：農(nóng)房建筑選址和結(jié)構(gòu)構(gòu)造選型優(yōu)化技術(shù)，當(dāng)?shù)亟ㄖ牧虾涂苫厥湛稍偕ㄖ牧侠眉夹g(shù)，建筑自然采光通風(fēng)技術(shù)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)，節(jié)能型建筑照明和采暖制冷設(shè)備，沼氣、太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等可再生清潔能源設(shè)備，延長農(nóng)居建筑耐久性和使用壽命的施工及維護(hù)技術(shù)。

(3)村莊能源使用低碳化。村莊能源使用低碳化的任務(wù)是促進(jìn)村莊居民的生產(chǎn)建設(shè)和生活用能方式向低碳化轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)途徑是減少生產(chǎn)建設(shè)過程中的碳排放和提高資源利用率，推進(jìn)村莊和農(nóng)戶家庭的能源系統(tǒng)低碳化，促進(jìn)村莊環(huán)境設(shè)施建造和運(yùn)營的低碳化。重點(diǎn)包括：提高土地資源、水資源和能源利用率，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中的高污染難回收材料使用，建立以沼氣、太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能和水能為重點(diǎn)的村莊清潔能源和可再生能源利用系統(tǒng)，推廣低能耗的村莊用水設(shè)施和公共照明設(shè)施，應(yīng)用低排放的生活垃圾和污水處理集成技術(shù)，提高農(nóng)民低碳建設(shè)和生活意識。

(4)交通出行方式低碳化。交通出行方式低碳化的任務(wù)是促進(jìn)村莊居民的交通出行方式向低碳化轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)途徑是大力發(fā)展農(nóng)村公共交通系統(tǒng)和綠色交通方式，避免城市交通高耗能、高污染、高碳排放、低效率的弊病。重點(diǎn)包括：建立便捷和高覆蓋率的農(nóng)村公共交通系統(tǒng)，限制和減少高耗能和高排放的燃油機(jī)動(dòng)車使用，開發(fā)和推廣以太陽能和電力等清潔能源為動(dòng)力的新型農(nóng)村低碳交通工具，鼓勵(lì)村民采用自行車或步行等綠色交通方式。

2 村莊低碳建設(shè)的碳排放評價(jià)

2.1 碳排放源分析

(1)村莊建造與農(nóng)戶生活用能過程中產(chǎn)生的碳排放。其中：村莊建造的碳排放來源于村莊各類建設(shè)項(xiàng)目，如農(nóng)房建造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等；農(nóng)戶生活用能的碳排放來源于農(nóng)戶在日常生活和交通出行中使用和消耗的柴薪、秸稈、沼氣等本地能源和煤炭、電力、成品油等商品能源產(chǎn)生的碳排放。

(2)村莊生產(chǎn)建設(shè)與土地利用過程中產(chǎn)生的碳排放。其中：生產(chǎn)建設(shè)的碳排放主要來自農(nóng)機(jī)具使用；土地利用過程的碳排放涉及在村莊范圍內(nèi)不同土地使用方式的碳排放。

2.2 碳排放計(jì)算

(1)基本計(jì)算公式。村莊低碳建設(shè)活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放總量計(jì)算公式為：

(1)

式中，C為村莊CO2排放總量；Ei為采用第i種低碳用能方式的能耗量；εi為相應(yīng)的第i種碳排放系數(shù)；n為低碳用能方式下的能源消耗種類。

(2)村莊建造節(jié)能和農(nóng)戶生活節(jié)能方式的碳排放量CA。包括：村莊建造節(jié)能的碳排放CA1，指通過采用農(nóng)房建筑墻體節(jié)能、建筑設(shè)備節(jié)能、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營節(jié)能、使用低碳污水處理和生活垃圾處理設(shè)施、優(yōu)化糞便管理等低碳化措施后產(chǎn)生的碳排放量；農(nóng)戶生活節(jié)能的碳排放CA2，指通過農(nóng)戶采用生活用能節(jié)能(使用沼氣、太陽能等清潔能源)、交通出行節(jié)能(優(yōu)先采用公共交通工具和自行車及步行方式)、戶內(nèi)節(jié)水節(jié)電(采用節(jié)水潔具和節(jié)能燈具)等低碳化措施后產(chǎn)生的碳排放量[4]。計(jì)算方法見表2。

(3)村莊生產(chǎn)建設(shè)節(jié)能和土地綠色利用方式的碳排放量CB。包括：生產(chǎn)建設(shè)節(jié)能的碳排放CB1，指通過降低生產(chǎn)機(jī)械的使用能耗和提高回收利用率等低碳化措施后的碳排放量；土地綠色利用的碳排放CB2，指通過采用林地保護(hù)建設(shè)、綠色有機(jī)地開發(fā)等低碳化措施后的碳排放量[5]。計(jì)算方法見表3。

表2 村莊建造節(jié)能與農(nóng)戶生活節(jié)能的碳排放計(jì)算

表3 生產(chǎn)建設(shè)節(jié)能和土地綠色利用的碳排放計(jì)算

2.3 效果評價(jià)

(1)確定低碳建設(shè)效果評價(jià)基準(zhǔn)。結(jié)合我國農(nóng)村的村莊低碳建設(shè)活動(dòng)特征和相關(guān)數(shù)據(jù)可獲取性，選擇表1中的當(dāng)年全國農(nóng)業(yè)單位GDP碳排放量作為村莊低碳建設(shè)的效果評價(jià)基準(zhǔn)值，用Y表示。有：

(8)

(2)劃分低碳建設(shè)效果水平等級。設(shè)：某村莊進(jìn)行低碳建設(shè)后當(dāng)年的單位GDP碳排放量為Y1，將Y1與當(dāng)年的全國農(nóng)村單位GDP碳排放量基準(zhǔn)值Y進(jìn)行比較，即可得到該村莊實(shí)施低碳建設(shè)后的效果水平等級?？梢来蝿澐譃轱@著型、一般型和較差型三個(gè)等級。

Ⅰ等：當(dāng)Y1

3 實(shí)證研究

堰河村位于湖北省谷城縣五山鎮(zhèn)，全村270戶，居民人口918人。是華中科技大學(xué)主持完成的國家“十一五”重大科技計(jì)劃“村鎮(zhèn)小康住宅關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項(xiàng)目的“山區(qū)小康生態(tài)村”建設(shè)示范基地。2006年以來，堰河村通過實(shí)施小康生態(tài)村建設(shè)示范工程，已從一個(gè)鄂西小山村建設(shè)成為國家級3A旅游風(fēng)景區(qū)。該村全面應(yīng)用了生態(tài)村建設(shè)規(guī)劃、綠色農(nóng)居建造、環(huán)境設(shè)施改善等低碳建造技術(shù)，取得了顯著效果。2011年3月，堰河生態(tài)村建設(shè)示范項(xiàng)目作為“城鎮(zhèn)化與農(nóng)村民生”的重大科技成果，被科技部推薦參加了在北京舉辦的“十一五”國家重大科技成就展。

3.1 確定評價(jià)數(shù)據(jù)和碳排放系數(shù)

本文所用評價(jià)數(shù)據(jù)來源于筆者課題組2009年在堰河村實(shí)地檢測和統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。評價(jià)所需的各分項(xiàng)碳排放系數(shù)根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)建議和參考已有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文獻(xiàn)選定。

3.2 計(jì)算村莊低碳建設(shè)碳排放量

(1)村莊建造節(jié)能和農(nóng)戶生活節(jié)能方式的碳排放量CA。2009年全村新建農(nóng)房5300 m2，其中包括1170 m2節(jié)能建筑；全村共有太陽能路燈37盞，1/4的農(nóng)戶使用節(jié)能燈具；生活垃圾分類收集為100%，無害化處理率達(dá)到99%；該村沼氣使用率為80%，農(nóng)戶日常生活能源主要有沼氣、液化石油氣，仍有少量農(nóng)戶燃用煤炭、柴薪和秸稈；全村270戶中有130戶使用太陽能熱水器；60%的農(nóng)戶擁有摩托車，村民出行方式以公共交通為主。根據(jù)公式(2)、(3)和(4)，計(jì)算出2009年該村的CA= 750.89 tCO2。見表4，表中碳排放系數(shù)參考文獻(xiàn)[6～8]獲得。

(2)生產(chǎn)建設(shè)節(jié)能和土地綠色利用方式的碳排放量CB。該村村域面積12 km2，61%為林地，基本農(nóng)田960畝，1000畝茶園中30%為有機(jī)茶園；該村未使用塑料大棚和地膜。根據(jù)公式(5)、(6)和(7)，計(jì)算出2009年該村的CB= 864.57 tCO2。見表5，表中碳排放系數(shù)參考文獻(xiàn)[9～11]獲得。

(3)村莊低碳建設(shè)碳排放總量C。根據(jù)公式(1)，計(jì)算出2009年堰河村低碳建設(shè)的碳排放總量為：C=CA+CB= 1615.46 tCO2。

表4 2009年堰河村建造節(jié)能和農(nóng)戶生活節(jié)能的碳排放計(jì)算

表5 2009年堰河村生產(chǎn)建設(shè)節(jié)能和土地綠色利用的碳排放計(jì)算

3.3 評價(jià)村莊低碳建設(shè)等級

2009年堰河村的GDP為2039萬元，碳排放總量為1615.46 tCO2。根據(jù)公式(8)，堰河村2009年的單位GDP碳排放量Y1=0.79 tCO2/萬元；由表1知2009年的Y=0.90 tCO2/萬元，對照本文建立的村莊低碳建設(shè)等級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)判斷，Y1=0.79

4 結(jié) 語

(1)我國的村莊建設(shè)已進(jìn)入以生態(tài)環(huán)境改善和質(zhì)量功能提升為重點(diǎn)的發(fā)展新時(shí)期，村莊的碳排放水平也遠(yuǎn)低于城鎮(zhèn)住區(qū)，通過開展村莊低碳規(guī)劃與建設(shè)，保護(hù)好農(nóng)村生態(tài)家園是當(dāng)代賦予城鄉(xiāng)建設(shè)者的重大使命。

(2)本文提出的村莊低碳建設(shè)四個(gè)途徑具有較強(qiáng)普遍性，但我國農(nóng)村不同區(qū)域的鄉(xiāng)村自然地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平差異較大，開展村莊低碳建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容、技術(shù)方法和評價(jià)指標(biāo)也各有側(cè)重，應(yīng)當(dāng)因地制宜進(jìn)行選取和完善。

(3)實(shí)證研究表明，開展村莊低碳建設(shè)行動(dòng)能收到顯著的碳減排效果，本文建立的村莊低碳建設(shè)碳排放評價(jià)方法具有實(shí)用性和可操作性。

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