張 丹,成升魁,*,高利偉,劉曉潔,曹曉昌,劉 堯, 白軍飛，許世衛(wèi),俞 聞,秦 奇

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 2 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心, 石家莊 050021 3 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,北京 100083 4 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所,北京 100081

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城市餐飲業(yè)食物浪費(fèi)碳足跡
——以北京市為例

張 丹1,成升魁1,*,高利偉2,劉曉潔1,曹曉昌1,劉 堯1, 白軍飛3，許世衛(wèi)4,俞 聞4,秦 奇1

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 2 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心, 石家莊 050021 3 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,北京 100083 4 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所,北京 100081

食物浪費(fèi)及其造成的環(huán)境影響已成為全球廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。無論從生命周期還是碳足跡的視角來看,食物浪費(fèi)意味著生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工與儲(chǔ)存這些被浪費(fèi)掉的食物過程中所投入的各種資源的浪費(fèi)以及不必要的溫室氣體排放。以北京市餐飲食物浪費(fèi)問題為切入點(diǎn),在通過問卷調(diào)查和稱重方法對餐飲食物浪費(fèi)狀況進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上,將整個(gè)食物生命周期各供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)相應(yīng)的溫室氣體排放納入考量,估算了北京市餐飲食物浪費(fèi)的碳排放量。研究結(jié)果表明：北京市餐飲食物浪費(fèi)總量為39.86×104t/a。其中,蔬菜類浪費(fèi)量最高,約占浪費(fèi)總量的43.16%,其次為肉類和主食類,分別占食物浪費(fèi)總量的20.59%和16.66%。北京市餐飲食物浪費(fèi)所產(chǎn)生的總碳足跡為192.51×104—208.52×104t CO2eq。其中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段的碳排放量最大為99.34×104t CO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的47.64%。其次是消費(fèi)階段的碳足跡77.96×104t CO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的37.39%,再次是餐廚垃圾處理階段的碳足跡28.54×104tCO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的13.68%。這些不同供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的碳排放比例,為透視食物浪費(fèi)所帶來的環(huán)境影響提供了新的認(rèn)知,也為遏制食物浪費(fèi)提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

食物浪費(fèi)；碳足跡；生命周期分析；餐飲業(yè)

隨著全球食物安全問題研究的不斷深入,食物浪費(fèi)越來越成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)[1-7]。據(jù)估算,全球每年浪費(fèi)和損失掉的食物約重13億t,相當(dāng)于每年食物制造總量的三分之一[3]。其中,工業(yè)化發(fā)達(dá)國家每年浪費(fèi)和損失掉的食物約6.7億t,發(fā)展中國家對應(yīng)為6.3億t,各自總量不相上下,但原因各異。

近年來,人們逐漸認(rèn)識(shí)到食物浪費(fèi)不僅是道德和經(jīng)濟(jì)問題,也是環(huán)境問題；浪費(fèi)的食物在整個(gè)供應(yīng)鏈包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、收獲后處理和儲(chǔ)存、加工、運(yùn)輸、消費(fèi)和廢棄食物處理等6個(gè)環(huán)節(jié),都會(huì)造成溫室氣體排放。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是溫室氣體的重要來源之一,全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室氣體排放量占由人類活動(dòng)引起的溫室氣體排放量的10%—12%[8]。此外,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料(化肥,地膜等)的使用,儲(chǔ)存、加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)能源的消耗,丟棄食物的回收、焚燒、掩埋等都會(huì)導(dǎo)致溫室氣體的排放[7,9-12]。食物損失和浪費(fèi)意味著生產(chǎn)和制造這些食物過程中所投入的各種資源的浪費(fèi)(水、土地、能源等)以及不必要的溫室氣體排放。全球每年浪費(fèi)和損失掉的食物在整個(gè)食物供應(yīng)鏈條中所產(chǎn)生的溫室氣體排放為33億t(CO2eq)[13]。

中國的食物浪費(fèi)與生產(chǎn)投入、環(huán)境壓力的矛盾尤其嚴(yán)重。據(jù)估算,中國近年來浪費(fèi)食物年均總量折合糧食約5000萬t,相當(dāng)于每年谷物凈進(jìn)口數(shù)量的3倍多[14-15]；中國在整個(gè)供應(yīng)鏈的食物損失和浪費(fèi)率高達(dá)19%[4]。另一方面,為了滿足人口倍增、經(jīng)濟(jì)高速增長、城市化以及生活水平提高產(chǎn)生的巨大食物需求,我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入不斷增加[16],而目前通過增加投入提高單產(chǎn)來解決我國糧食安全卻越來越難,資源與環(huán)境惡化代價(jià)越來越大。在國際舞臺(tái)上,中國的溫室氣體排放量位居世界第一,約占世界19.12%[17],面對的國際減排政治外交壓力和輿論形勢十分嚴(yán)峻。由此可見,食物浪費(fèi)已使我國糧食安全與減排形勢陷入了“內(nèi)憂外患”的窘境。

餐飲消費(fèi)是食物終端消費(fèi)。隨著我國居民生活水平的提高和流動(dòng)人口規(guī)模的擴(kuò)大,餐飲消費(fèi)逐漸成為居民日益普遍的生活方式。改革開放以來,經(jīng)過近30多年的發(fā)展,餐飲業(yè)已成為我國經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中發(fā)展勢頭最猛、增長速度最快的熱點(diǎn)行業(yè)之一[18]。中國在餐飲食物浪費(fèi)的某些方面比西方發(fā)達(dá)國家更為嚴(yán)重。首先,中國的公務(wù)(公款)食物消費(fèi)雖得到明顯遏制,但食物浪費(fèi)依然嚴(yán)重。其次,中國傳統(tǒng)文化對食物消費(fèi)“攀比”和“面子”的過度強(qiáng)調(diào),是導(dǎo)致食物浪費(fèi)的重要原因。

然而,到目前為止,學(xué)術(shù)界對中國食物浪費(fèi)的有限研究大多聚焦于宏觀尺度[4,19-20],研究數(shù)據(jù)更多地基于簡單推算,大樣本調(diào)研餐飲業(yè)尺度的食物浪費(fèi)及其碳足跡研究甚為鮮見[14-15]。因此,為了回答我國究竟浪費(fèi)了多少食物和這些浪費(fèi)掉的食物在其生命周期或供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中造成了多大的環(huán)境影響這樣的基本科學(xué)問題,本文以首都北京為案例區(qū),以城市餐飲業(yè)的食物浪費(fèi)為研究對象,通過問卷調(diào)查和稱重方法對餐飲消費(fèi)的食物浪費(fèi)狀況進(jìn)行了調(diào)查；依據(jù)獲取的大量一手食物浪費(fèi)數(shù)據(jù)基礎(chǔ),以食物生命周期和全供應(yīng)鏈的視角,分析浪費(fèi)的不同食物及其不同供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的碳排放。這種詳細(xì)、深入的餐飲食物浪費(fèi)的碳足跡研究不僅可以提升政府和公眾對城市餐飲食物浪費(fèi)溫室氣體排放的直觀認(rèn)識(shí),而且可為北京以及其它省市的低碳城市建設(shè)和減排政策的制定提供依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況

北京作為我國北方的中心城市和發(fā)展較快的地區(qū),在經(jīng)濟(jì)文化上對周邊省份影響力和輻射范圍都比較大,對北京市現(xiàn)在的研究可以在一定程度上反應(yīng)其周邊地區(qū)未來的情況。因此,對北京市餐飲食物浪費(fèi)的碳足跡研究具有重要的意義。2013年,北京市常住人口2114.8萬,社會(huì)消費(fèi)品零售總額為8375.1億元,其中餐飲收入783.1億元,占零售總額的9.35%[21]。據(jù)北京市食品藥品監(jiān)督管理局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,截止2013年2月,北京市已注冊的餐飲服務(wù)業(yè)62237家,其中餐館27414家,快餐店1057家,小吃店7224家,食堂12733家。按照經(jīng)營場所使用面積或者就餐座位數(shù),可將餐館分為大型餐館(含特大型)8159家,中型餐館10089家,小型餐館9166家。本文的研究主要涉及餐館和快餐店的食物浪費(fèi)。

2 方法與數(shù)據(jù)

2.1 餐飲食物浪費(fèi)量的獲取方法

食物浪費(fèi)發(fā)生在食物供應(yīng)鏈中的各個(gè)階段。在不同國家和不同研究領(lǐng)域,食物浪費(fèi)具有不同定義和劃分標(biāo)準(zhǔn),目前尚未達(dá)成一致共識(shí)。本文所研究的食物浪費(fèi)是指在餐飲消費(fèi)環(huán)節(jié)可以避免的浪費(fèi)(avoidable food waste),即由于人們不合理的消費(fèi)目的和行為,以及由于缺乏節(jié)約精神等主觀意識(shí),在現(xiàn)有條件下本可以避免的一種食物損失。一些食物垃圾,如蔬菜去皮、豆渣、骨頭等不屬于食物浪費(fèi)的范疇。本文的實(shí)證研究主要在2013年7月至8月期間開展,并在2013年9月進(jìn)行了補(bǔ)充調(diào)查。兩次調(diào)查共涉及餐飲機(jī)構(gòu)136家,消費(fèi)者2704桌。其中,成功調(diào)查餐飲機(jī)構(gòu)124家,回收消費(fèi)者有效問卷2564份。

(1)抽樣方法 在北京市已注冊的餐館和快餐名錄中,進(jìn)行隨機(jī)分層抽樣。首先,將北京市16個(gè)城區(qū)分為中心城區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部和郊區(qū)3層,并在這3層中隨機(jī)抽取東城區(qū)、海淀區(qū)和昌平區(qū)作為研究區(qū)域；其次,將上述3個(gè)研究區(qū)域中的餐飲機(jī)構(gòu)分為大型餐館、中型餐館、小型餐館和快餐,同時(shí)在不同類型的餐館中隨機(jī)抽取樣本餐館。每個(gè)樣本餐館中消費(fèi)者的調(diào)查樣本主要采取等距抽樣法確定。

(2)問卷調(diào)查 調(diào)查問卷設(shè)計(jì)為3部分：第一部分收集樣本餐廳的基本信息,主要包括月耗水量、月耗電量、月耗氣量、采購地、日餐廚垃圾量以及處理方式；第二部分收集消費(fèi)者的就餐特征,主要包括就餐人數(shù)、是否打包、是否開具發(fā)票、就餐開始與離開時(shí)間等；第三部分收集消費(fèi)者的社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息,主要包括年齡、就業(yè)部門、學(xué)歷、月收入、本次就餐原因、外出就餐頻率等。

在調(diào)查中,調(diào)查員首先通過與樣本餐廳經(jīng)理面對面問卷方式收集樣本餐廳的基本信息,即完成問卷的第一部分；之后,向被調(diào)查餐廳經(jīng)理解釋第三部分的調(diào)查內(nèi)容并約好入駐餐廳開展消費(fèi)者調(diào)研的時(shí)間,然后調(diào)查員通過觀察記錄樣本消費(fèi)者的就餐特征,即完成問卷的第二部分；接著,待服務(wù)員詢問消費(fèi)者是否打包之后,在結(jié)賬者或點(diǎn)菜者準(zhǔn)備離開時(shí),與其面對面訪談完成第三部分的問卷調(diào)查。

(3)稱重 以桌為單位進(jìn)行定量調(diào)研。根據(jù)每一桌的點(diǎn)菜單,對每一道菜品逐一稱重。每一道菜品都有4個(gè)重量指標(biāo)：餐盤重量Wplate,菜品重量Wdishes,打包量Wtake out,剩余重量Wfood residue；因此,

Wfood waste=Wfood residue-Wplate-Wtake out

在調(diào)查中,調(diào)查員首先通過前臺(tái)獲得樣本消費(fèi)者的點(diǎn)菜單,之后在傳菜部記錄Wdishes,待消費(fèi)者就餐完畢,若消費(fèi)者無打包要求,則在餐廳收臺(tái)人員的幫助下在洗碗間記錄Wfood residue以及Wplate；若消費(fèi)者要求打包,則在餐廳服務(wù)員的幫助下,在打包臺(tái)記錄Wtake out,然后在餐廳收臺(tái)人員的幫助下在洗碗間記錄Wfood residue以及Wplate。其中,Wfood residue的食物組成比重分為以下幾類進(jìn)行確定：①菜品系區(qū)分比較明確的并便于分離的,直接對每道菜品剩余組成分別進(jìn)行稱量；②區(qū)分明顯但不易分離的(如水煮魚,上湯娃娃菜等),瀝油(湯)后,對每道菜品剩余組成分別進(jìn)行稱量；③對加工和消費(fèi)后不能確定其具體比例的(如餃子類),其食物組成比例采取最初加工前的比例進(jìn)行計(jì)算。

本研究中將所有菜品轉(zhuǎn)換為13類食物原材料,分別是豬肉、牛肉、羊肉、禽肉、其他肉類、水產(chǎn)品、蔬菜、蛋類、大米、面粉、其他糧食、黃豆及其他豆類、奶類。菜品轉(zhuǎn)化為原材料的參數(shù),主要來源于“中國餐飲業(yè)食物消費(fèi)數(shù)據(jù)庫”,“原料轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫”以及已發(fā)表的資料[22-25],具體過程參見文獻(xiàn)[26]。

2.2 食物浪費(fèi)碳足跡分析方法及數(shù)據(jù)來源

2.2.1 系統(tǒng)邊界

系統(tǒng)邊界包括食物生命周期內(nèi)的全部直接和間接的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、消費(fèi)、儲(chǔ)存和終端處理等環(huán)節(jié)。以餐飲浪費(fèi)的食物為起點(diǎn),上游上溯到農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn),下游下沿至餐廚垃圾處理,如圖1。

圖1 食物供應(yīng)鏈各階段的碳排放Fig.1 Carbon emission along the different stages of the food value chain

系統(tǒng)中不考慮由于修建餐廚垃圾處理廠而產(chǎn)生的材料和能源消耗及其溫室氣體排放。另外,在分析中忽略農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)過程,因?yàn)樵撨^程的影響分?jǐn)偟矫總€(gè)功能單位上往往非常微小(如一臺(tái)收割機(jī)可用于多塊田地的收割)；但計(jì)算機(jī)械運(yùn)行的資源能源投入,例如在某一田地工作時(shí)收割機(jī)的柴油消耗等。其他排除在系統(tǒng)邊界外的因素是生活物資的生產(chǎn)、人員的運(yùn)輸以及勞力等。

2.2.2 碳足跡計(jì)算方法與數(shù)據(jù)來源

碳足跡是對某一產(chǎn)品或活動(dòng)在生命周期內(nèi)直接及間接引起的溫室氣體排放量的度量,以二氧化碳質(zhì)量為單位,可參考京都議定書及其后繼議定書中列明的各類溫室氣體定義與計(jì)量方法[27]?；谶^程分析法(PA-LCA)的碳足跡計(jì)算公式一般形式如下：

式中,CF為碳足跡,Qi為物質(zhì)或活動(dòng)的數(shù)量或強(qiáng)度數(shù)據(jù)(質(zhì)量/體積/千米/千瓦時(shí)),EFi為單位碳排放因子(CO2e/單位)

(1)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段碳足跡

由于在農(nóng)產(chǎn)品加工獲得食物原材料的過程中,不可避免會(huì)發(fā)生能量與物質(zhì)散逸,使得支持單位消費(fèi)產(chǎn)品生產(chǎn)的碳排放會(huì)增加。如,中國每加工生產(chǎn)出1t可供消費(fèi)者食用的大米,平均需要種植業(yè)生產(chǎn)1.52t的稻谷。因此,本文將食物原材料轉(zhuǎn)化為農(nóng)產(chǎn)品,具體參數(shù)見表1。

表1 食物消費(fèi)品農(nóng)產(chǎn)品原料信息及需求系數(shù)

數(shù)據(jù)來源：表1中的需求系數(shù)均引自參考文獻(xiàn)[28];其中,其他糧食的需求系數(shù)用玉米的需求系數(shù)代替；大豆及豆制品的需求系數(shù)用豆腐絲代替；豬肉的需求系數(shù)是帶骨豬肉和生鮮豬肉的平均值；牛肉的需求系數(shù)為帶骨牛肉、精選鮮牛肉、普通鮮牛肉和帶骨鮮牛肉的平均值；羊肉的需求系數(shù)為帶骨羊肉和鮮羊肉的平均值；家禽的需求系數(shù)以生雞、白條雞、鮮雞肉和鮮雞腿的平均值代替；其他肉類的需求系數(shù)為豬、牛、羊、家禽的平均值；蛋類的需求系數(shù)為雞蛋和蛋制品的平均值；奶類的需求系數(shù)為鮮乳品和酸奶的平均值；水產(chǎn)品的需求系數(shù)為養(yǎng)殖和捕撈的魚、蝦、蟹、貝的平均值

本文綜合多位學(xué)者研究成果[29-31],將從4方面考察農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段的碳排放量：①農(nóng)用物資投入所引發(fā)的碳排放,具體包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油直接使用以及農(nóng)業(yè)灌溉耗費(fèi)電能所導(dǎo)致的碳排放；②水稻生長發(fā)育過程中所產(chǎn)生的CH4排放；③農(nóng)作物種植破壞土壤所導(dǎo)致的N2O排放；④畜禽腸胃道內(nèi)發(fā)酵所引起的CH4排放以及糞便管理系統(tǒng)中所導(dǎo)致的CH4和N2O的排放。相關(guān)排放系數(shù)見表2。

表2 溫室氣體排放系數(shù)

IREEA指南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境研究所,此數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[30]; 調(diào)研中,其他糧食的排放系數(shù)以玉米的碳排放系數(shù)代替；牛的排放系數(shù)為奶牛、水牛和黃牛排放系數(shù)的平均值；羊的排放系數(shù)為山羊和綿羊排放系統(tǒng)的平均值；家禽的排放系數(shù)為雞、鴨、鵝和火雞排放系數(shù)的平均值；其他牲畜的排放系數(shù)為驢、兔子排放系數(shù)的平均值；水產(chǎn)品的排放系數(shù)為天然漁業(yè)和人工魚業(yè)排放系數(shù)的平均值；奶類的碳排放系數(shù)取牛奶的排放系數(shù)；蛋類的碳排放系數(shù)取雞蛋的碳排放系數(shù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的消費(fèi)量利用北京市主要食物來源地(表3)單位質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品的使用量計(jì)算得到[46]；生產(chǎn)過程中的柴油消費(fèi)主要考慮農(nóng)田作業(yè)機(jī)械消費(fèi)的能源: 包括拖拉機(jī),收獲機(jī)械,種植與管理機(jī)械等,本文中采用已有研究結(jié)果[46],單位農(nóng)田作業(yè)的平均耗柴油為169.89 kg /hm2；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉面積利用北京市主要食物來源地單位質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)面積計(jì)算得到。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段碳足跡的計(jì)算公式如下：

式中,CFagricultural為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段的碳足跡,CFagricultural1為農(nóng)用物資投入所引發(fā)的碳足跡,Yi為第i種農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量,Uj為第j種農(nóng)用物資的總使用量；Wi為第i中農(nóng)產(chǎn)品的浪費(fèi)量；EFj為第j種農(nóng)用物資的碳排放系數(shù)；Ai為第i中農(nóng)產(chǎn)品的播種面積；CFagricultural2為水稻生長發(fā)育過程中所產(chǎn)生的CH4排放；Arice為水稻生產(chǎn)面積；Yrice為水稻產(chǎn)量；Wrice為稻谷浪費(fèi)量；EFCH4為稻田的CH4排放系數(shù)；CFagricultural3為農(nóng)作物種植破壞土壤所導(dǎo)致的N2O排放；EFiN2O為第i種農(nóng)田的N2O排放系數(shù)；CFagricultural4為畜禽養(yǎng)殖的碳足跡；Yk為第k種肉類的產(chǎn)量；Sk為第k中畜禽的出欄量；Wk為第k中肉類的浪費(fèi)量；EFkN2O為第k種畜禽糞便管理的N2O排放系數(shù)；EFkeCH4為第k種畜禽腸胃發(fā)酵的CH4排放系數(shù)；EFkmCH4為第k種畜禽糞便管理的CH4排放系數(shù)；1t CH4、N2O所引發(fā)的溫室效應(yīng)分別等同于25t CO2和298t CO2所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)[33]。

表3 北京市食物主要供應(yīng)地[46]

(2)加工處理階段碳足跡

加工處理階段的碳足跡主要包括農(nóng)副產(chǎn)品的初級(jí)加工、深加工以及包裝。本文主要考慮糧食的初加工以及豆制品的再加工[46]。糧食加工統(tǒng)一考慮采用中型的碾米機(jī)加工而成,其主要參數(shù)是4.5t/h,功率為41 kW。植物油加工機(jī)械的主要參數(shù)210kg /h,功率為7.5kW。而豆制品主要按加工為豆腐來計(jì)算30 kg /h,功率為5.5kW。可得加工處理階段單位質(zhì)量能源耗以及碳足跡：

式中,CFprocessing為加工處理階段碳足跡；i′為第i′中食物原材料的浪費(fèi)量；Elei′per為加工單位質(zhì)量的第i′種食物原材料的耗電量；0.85 kg CO2eq kW-1h-1為電力的碳排放系數(shù)[46]。

(3)運(yùn)輸階段碳足跡

運(yùn)輸過程考慮北京的食物主要供應(yīng)地(表3),據(jù)文獻(xiàn)[46],運(yùn)進(jìn)京的貨物有1 /3 是通過公路,2 /3 是通過鐵路,因此通過中國公路網(wǎng)和鐵路查詢得到供應(yīng)地到北京的路程,乘以每公里油耗或者電耗指標(biāo)。可得運(yùn)輸階段碳足跡。

式中,CFdistribution為運(yùn)輸階段碳足跡；Wi′為第i′種食物原材料的浪費(fèi)量；Di′為第i′種食物原材料運(yùn)到北京的距離；Enetper為第t種運(yùn)輸方式的單位能耗,具體參見表4；EFxenergy為第x種能源的碳排放因子,其中汽油的碳排放系數(shù)為3.15 kg CO2eq /kg[47]。

表4 公路鐵路主要能耗指標(biāo)[21,46]

(4)餐飲消費(fèi)階段碳足跡

餐飲消費(fèi)階段的碳足跡主要包括炊事能源消費(fèi)以及食物儲(chǔ)存電力消費(fèi)。由于數(shù)據(jù)的限制,本文只考慮炊事能源耗能,數(shù)據(jù)來自問卷調(diào)查。

式中,CFconsumption為餐飲消費(fèi)階段碳足跡,Enetotal為餐飲企業(yè)天然氣使用總量；EFnatural gas為天然氣的碳排放系數(shù),2.09kg CO2eq /m3[46]。

(5)餐廚垃圾處理階段碳足跡

餐廚垃圾處理階段的碳足跡主要包括運(yùn)輸和處理餐廚垃圾所引起的碳排放。北京市普遍采用餐廚垃圾運(yùn)輸車型號(hào)為煙臺(tái)海德以及濟(jì)南玉林,餐廚垃圾額定載重量一般為3—7t[48]。本文設(shè)定北京市餐廚垃圾運(yùn)輸車的容量為5t,柴油油耗為0.15L/km,運(yùn)輸距離為15km。假設(shè)北京的餐廚垃圾都被專業(yè)的餐廚垃圾處理廠處理,根據(jù)已有文獻(xiàn)[49]，北京餐廚垃圾處理所產(chǎn)生的碳排放為161.1—337.7 kg CO2eq/t。由此可計(jì)算出餐廚垃圾處理階段碳足跡：

式中,CFmanagement為餐廚垃圾處理階段碳足跡,∑Wfood waste為食物浪費(fèi)的總重量,Wload·capacity為餐廚垃圾運(yùn)輸車的容量,D為從餐飲機(jī)構(gòu)到餐廚垃圾處理廠的距離,Eneper為餐廚垃圾運(yùn)輸車的單位油耗,EFdiesel為柴油的碳排放系數(shù),EFmanagement為餐廚垃圾處理的碳排放系數(shù)。

(6)基于生命周期過程的食物浪費(fèi)碳足跡：由各階段的碳足跡疊加得到。即：

3 結(jié)果與分析

3.1 北京市餐飲食物浪費(fèi)量的構(gòu)成

圖2 北京市餐飲食物浪費(fèi)量的構(gòu)成Fig.2 The proportion of catering food waste in Beijing

北京市餐飲食物浪費(fèi)總量為39.86×104t/a。其中,蔬菜類浪費(fèi)量最高,約占浪費(fèi)總量的43.16%,其次為肉類和主食類,分別占食物浪費(fèi)總量的20.59%和16.66%(圖2)。

蔬菜類中,浪費(fèi)量最多的是茄果類、葉菜類和蔥蒜類,分別占蔬菜浪費(fèi)量的15.45%、14.89%和13.67%。茄果類蔬菜的浪費(fèi)主要集中在川菜和湘菜中,如水煮魚、辣子雞等,這些菜品中作為調(diào)味的辣椒和青椒的使用量大,但實(shí)際食用量較??；蔥蒜類作為調(diào)味蔬菜也存在相同的原因；葉菜類蔬菜是餐飲消費(fèi)必點(diǎn)的菜品之一,但調(diào)查顯示,葉菜類菜品的上菜時(shí)間大多接近消費(fèi)結(jié)束,因此浪費(fèi)量較大。肉類中,豬肉的浪費(fèi)量最大,其次為禽肉,牛羊肉等,分別占肉類浪費(fèi)量的42.68%、33.65%、17.71%。肉類的浪費(fèi)結(jié)構(gòu)與我國居民肉類消費(fèi)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。2011年,我國居民豬肉消費(fèi)占肉類總消費(fèi)量的62.4%,禽肉消費(fèi)占肉類總消費(fèi)量的27.1%,而牛羊肉僅占10.5%[50]。主食浪費(fèi)量最高的為面食,占主食浪費(fèi)量的44.15%；其次是米飯,占主食浪費(fèi)量的36.62%；其他類的主食共占19.24%。除了北方飲食習(xí)慣偏愛面食外,面食的浪費(fèi)量大的主要原因是面食不像米飯可以分食。

3.2 北京市餐飲食物浪費(fèi)的碳足跡

北京市餐飲食物浪費(fèi)碳足跡從一個(gè)方面反映了食物浪費(fèi)對資源環(huán)境的影響。北京市餐飲食物浪費(fèi)所產(chǎn)生的總碳足跡為192.51×104— 208.52×104t CO2eq(表5)。

食物浪費(fèi)碳排放過程包括: 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、初級(jí)加工、運(yùn)輸過程、消費(fèi)過程以及終端處理。其中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程主要包括農(nóng)資投入(如化肥施用、農(nóng)藥使用、農(nóng)田作業(yè)),農(nóng)田土壤、畜禽養(yǎng)殖。農(nóng)田作業(yè)主要是農(nóng)作物的播種,灌溉和收割等機(jī)械使用中能源的消費(fèi)而引起的碳排放,農(nóng)田土壤主要指水稻生產(chǎn)時(shí)其在生長發(fā)育過程中所排放的CH4,以及農(nóng)作物種植時(shí)土壤所排放的N2O。初級(jí)加工主要是農(nóng)副產(chǎn)品的初級(jí)加工,主要考慮糧食和豆制品的加工；消費(fèi)過程主要考慮的是炊事能源消費(fèi)；終端處理主要包括收集運(yùn)輸餐廚垃圾的運(yùn)輸過程所產(chǎn)生的碳排放以及處理餐廚垃圾時(shí)所產(chǎn)生的碳排放。整個(gè)過程中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段的碳排放量最大為99.34×104tCO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的47.64%。其次是消費(fèi)階段的碳足跡77.96×104tCO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的37.39%,再次是餐廚垃圾處理階段的碳足跡28.54×104tCO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的13.68%,其他部分的碳排放很小,幾乎可以忽略不計(jì)(圖3)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段中,畜禽養(yǎng)殖的排放量最大為81.74×104tCO2eq,占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段碳排放的82.29%；其次為農(nóng)資投入的碳排放8.56×104tCO2eq,占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段碳排放的8.62%。由農(nóng)田種植所引發(fā)的碳足跡4.24×104tCO2eq,僅占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段碳排放的4.27%。由此可見,北京餐飲食物浪費(fèi)碳足跡在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段的浪費(fèi)主要是肉類資源的碳排放。

表5 北京餐飲食物浪費(fèi)碳足跡

北京市餐飲食物浪費(fèi)的碳足跡可分為糧食、肉類、蔬菜、豆及豆制品、蛋奶類和水產(chǎn)品6類(圖4)。其中,食物浪費(fèi)碳足跡最主要的部分來自肉類的浪費(fèi),達(dá)到102.14×104t CO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的48.98%。肉類浪費(fèi)碳足跡中碳排放量最大的過程來自于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程,碳排放量達(dá)到79.78×104t CO2eq,占肉類浪費(fèi)碳足跡的78.11%。蔬菜類的浪費(fèi),占食物浪費(fèi)碳足跡的第二位,達(dá)到52.33×104t CO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的25.09%。蔬菜浪費(fèi)碳足跡中碳排放量最大的過程為消費(fèi)過程,為33.65×104t CO2eq,占蔬菜浪費(fèi)碳足跡的64.31%。糧食浪費(fèi)碳足跡為食物浪費(fèi)碳足跡的第三位,為23.56×104t CO2eq,占食物浪費(fèi)總碳足跡的11.30%。糧食浪費(fèi)碳足跡中碳排放量最大的過程也來自于消費(fèi)階段,為13.98×104t CO2eq,占糧食浪費(fèi)碳足跡的59.34%。

從單位浪費(fèi)食物的碳足跡來看(表5),羊肉的碳足跡最大,為32.52 kgCO2eq/kg,蔬菜的碳足跡最小,僅為3.04 kgCO2eq/kg,前者是后者的10.70倍。即浪費(fèi)1kg羊肉相當(dāng)于浪費(fèi)10.7kg的蔬菜。牛肉的碳足跡僅次于羊肉,為26.62 kgCO2eq/kg,再次為其他肉類26.03 kgCO2eq/kg,豬肉7.70 kgCO2eq/kg,禽肉6.95 kgCO2eq/kg,蛋類5.38 kgCO2eq/kg。單位浪費(fèi)食物碳足跡最小的后三位為分別為面粉及其他糧食3.30 kgCO2eq/kg,水產(chǎn)品3.83 kgCO2eq/kg,蔬菜3.04 kgCO2eq/kg。

圖3 北京市餐飲食物浪費(fèi)過程的碳排放 Fig.3 Contribution of different stage to the catering food wastage carbon emissions in Beijing

圖4 北京市餐飲食物浪費(fèi)中各類食物的碳足跡構(gòu)成 Fig.4 Contribution of different food to the catering food wastage carbon footprint in Beijing

4 結(jié)論與討論

總地看,北京市餐飲食物浪費(fèi)總量為39.86×104t/a,是其與浪費(fèi)食物相對應(yīng)的食物種類消費(fèi)總量的46%,是其農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)總量的8.08%。北京市餐飲食物浪費(fèi)所產(chǎn)生的碳足跡為192.51×104—208.52×104t CO2eq。從浪費(fèi)的食物種類來看,肉類浪費(fèi)產(chǎn)生的碳足跡最大,僅這一項(xiàng)所占比例就超過60%。從食物供應(yīng)鏈來看,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段的碳排放量最大,約為食物浪費(fèi)碳足跡的一半,其次是消費(fèi)階段占食物浪費(fèi)碳足跡的38%,再次是餐廚垃圾處理階段占食物浪費(fèi)碳足跡的7%—14%。

從這些初步結(jié)果可以看出,北京市餐飲業(yè)的食物浪費(fèi)驚人,其所造成的碳排放也是不容忽視的。就浪費(fèi)的食物種類及其碳排放的貢獻(xiàn)而言,主要是由于人們的生活水平大幅度提高,肉類消費(fèi)的數(shù)量和在食物中的比例都有所增加,同時(shí)因?yàn)樯a(chǎn)單位質(zhì)量的肉類所要排放的碳足跡要比其他的食物大。它的政策隱含是減少食物浪費(fèi)、減少肉類消費(fèi)、均衡膳食,倡導(dǎo)綠色食物可持續(xù)消費(fèi)是生態(tài)文明消費(fèi)的重要途徑之一。供應(yīng)鏈不同環(huán)節(jié)的碳排放結(jié)果說明,減少食物生產(chǎn)過程中化肥、農(nóng)藥使用,提高化肥、農(nóng)藥的使用效率,或者倡導(dǎo)生態(tài)農(nóng)業(yè)模式,盡量少施或不施化肥農(nóng)藥,是緩解食物浪費(fèi)造成的環(huán)境影響的重要途徑。需要說明的是,本文在計(jì)算過程中,運(yùn)輸階段和餐廚垃圾處理階段分別給了一個(gè)區(qū)間值,這是因?yàn)閺耐飧愤\(yùn)往北京的農(nóng)產(chǎn)品,主要有公路和鐵路兩種途徑,每種途徑又分別有兩種耗能方式。貨車有耗汽油和耗柴油之分；火車有耗柴油和耗電之分；同樣的,北京市目前餐廚垃圾資源化處理工藝有兩種,好氧堆肥和濕熱處理。其中好氧堆肥對全球變暖的貢獻(xiàn)較大,碳排放為337.7 kg CO2eq/t。濕熱處理為161.1 kg CO2eq/t。因此,選擇不同的運(yùn)輸方式和餐廚垃圾處理方式對碳排放的結(jié)果影響很大。建議商戶選擇更綠色的貨運(yùn)方式,政府可對選擇更綠色貨運(yùn)方式的商家給予一定的補(bǔ)貼；建議政府關(guān)注餐廚垃圾處理環(huán)節(jié),在建立餐廚垃圾處理廠時(shí),多方考察不同處理方式對環(huán)境的影響,積極選擇對環(huán)境更友好的處理方式。

由于數(shù)據(jù)的限制,在計(jì)算食物浪費(fèi)碳足跡的過程中僅考慮了糧食和豆制品的初級(jí)加工過程,深加工以及其他食物的初級(jí)加工過程未包括在內(nèi)。無法估算餐飲消費(fèi)中食物儲(chǔ)存環(huán)節(jié)的碳排放,未考慮植物油、動(dòng)物油、酒類和飲料部分的碳排放,因此,估算結(jié)果有些偏小。此外,餐廚垃圾處理環(huán)節(jié),本文假定餐廚垃圾均被專業(yè)的餐廚垃圾處理機(jī)構(gòu)處理也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小。事實(shí)上,目前北京餐廚垃圾處理的形勢并不樂觀,全市餐廚垃圾處理能力僅為750t/日[48]。其余的餐廚垃圾有的跟普通垃圾一樣,或者焚燒,或者填埋,這兩種處理方式遠(yuǎn)大于專業(yè)餐廚垃圾處理方式的碳排放；有的餐廚垃圾被一些地下加工廠收購,提煉地溝油；有的餐廚垃圾被一些郊區(qū)養(yǎng)殖廠收購,用于養(yǎng)豬,即“泔水豬”。后兩種回收處理方式嚴(yán)重威脅了人們的健康。在今后的研究中,將進(jìn)一步追蹤北京餐廚垃圾的流向以及流向的比重,同時(shí)收集北京餐廚垃圾處理機(jī)構(gòu)的處理工藝,不斷完善生命周期評價(jià)的清單,使研究結(jié)果更接近現(xiàn)實(shí)。

本文得到的北京市餐飲食物消費(fèi)單位碳足跡高于吳燕[46]計(jì)算得出的單位食物消費(fèi)碳排放。從食物種類來看,本文肉類消費(fèi)的碳排放最大,蔬菜其次；而吳燕的計(jì)算結(jié)果則是糧食消費(fèi)的碳足跡最大,其次是瓜果蔬菜；從食物供應(yīng)鏈來看,本文農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段的碳排放量最大,其次是消費(fèi)階段；而吳燕的計(jì)算結(jié)果則是消費(fèi)的碳足跡最大。這主要是因?yàn)閰茄嘣诠浪戕r(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段時(shí),只考慮了農(nóng)用物資投入所引發(fā)的碳排放。而本文除此之外,還將水稻生長發(fā)育過程中所產(chǎn)生的CH4排放,農(nóng)作物種植破壞土壤所導(dǎo)致的N2O排放,畜禽腸胃道內(nèi)發(fā)酵所引起的CH4排放以及糞便管理系統(tǒng)中所導(dǎo)致的CH4和N2O的排放,3個(gè)方面納入了考量。其中,僅畜牧養(yǎng)殖所引起的碳排放就與消費(fèi)階段的碳排放量相當(dāng),因此本文的研究結(jié)果更精確。

隨著中國市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和居民收入水平的提高,城市化的加速,消費(fèi)理念的變化,特別是由于公務(wù)消費(fèi)的日益普遍,節(jié)儉消費(fèi)的文化傳統(tǒng)逐漸被淡忘,食物浪費(fèi)特別是發(fā)生在餐飲業(yè)中的食物浪費(fèi)仍然會(huì)愈來愈嚴(yán)重。改革開放以來,黨和政府多次掀起反對浪費(fèi)、厲行節(jié)儉的浪潮,但始終未建立起防止食物浪費(fèi)的長效機(jī)制。因此,從科學(xué)角度系統(tǒng)地梳理食物浪費(fèi)的內(nèi)涵、主要研究內(nèi)容及其方法、重點(diǎn)研究領(lǐng)域等理論問題,對于明確我國食物浪費(fèi)的規(guī)模和結(jié)構(gòu),厘清食物浪費(fèi)的原因和產(chǎn)生的綜合影響,探索減少食物浪費(fèi)的潛力和系統(tǒng)對策等等,都具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。食物浪費(fèi)不僅浪費(fèi)的是食物本身,還意味著在生產(chǎn)和制造這些食物中所投入的各種資源的浪費(fèi)以及在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、消費(fèi)、處理過程中所造成的環(huán)境影響。食物浪費(fèi)的資源環(huán)境測度實(shí)際上也是一套方法體系的建立,其中包括兩方面的內(nèi)容：一是資源環(huán)境測度是調(diào)查方法、計(jì)算方法、參數(shù)獲取方法以及測試方法等方法的綜合；二是資源環(huán)境測度主要著重研究被浪費(fèi)掉的食物去向以及對社會(huì)環(huán)境體系的潛在影響。本文率先嘗試構(gòu)建了餐飲食物浪費(fèi)資源環(huán)境的測度方法,包括調(diào)查方法、計(jì)算方法、參數(shù)獲取方法以及測試方法等,力圖透過食物浪費(fèi)現(xiàn)象,從一個(gè)方面來揭示其資源環(huán)境的代價(jià)。當(dāng)然,食物浪費(fèi)的資源環(huán)境代價(jià)還包括水、土地的浪費(fèi)、主要營養(yǎng)元素的浪費(fèi)及其環(huán)境壓力以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素浪費(fèi)等等；估算資源環(huán)境代價(jià)也不僅僅只有生態(tài)足跡法,還可以用還原法等。這些內(nèi)容將在今后研究中陸續(xù)開展。

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The carbon footprint of catering industry food waste: a Beijing case study

ZHANG Dan1, CHENG Shengkui1,*, GAO Liwei2, LIU Xiaojie1, CAO Xiaochang1, LIU Yao1, BAI Junfei3, XU Shiwei4, YU Wen4, QIN Qi1

1 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China 2CenterforAgriculturalResourcesResearch,InstituteofGeneticsandDevelopmentalBiology,ChineseAcademyofSciences,Shijiazhuang050021,China3CollegeofEconomics&Management,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China4AgriculturalInformationInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences.Beijing100081,China

Recent years have seen increasing global interest in the study of food loss and waste, and their related environmental impacts. Wasted food creates carbon emissions throughout the duration of the food supply chain, from agricultural production, food processing, and distribution, to consumption and waste disposal. While it is widely known that the generation of food waste must be reduced, the lack of quantitative information on the production of household and catering food waste has led to the underestimation of waste volumes and hampered the development of proper policy interventions designed to decrease food waste. This study investigated the volume of catering food waste generated in Beijing and calculated its carbon footprint. In this study we focused on avoidable food waste, i.e., all wasted food and raw materials that could have been consumed had they been prepared differently. Other bio-wastes, such as vegetable peelings, bean dregs, or bones, were not measured. During first-hand surveys of the catering sector of urban Beijing in 2013, 136 restaurants were studied. These establishments can be divided into large, medium, small, canteen, and fast food restaurant categories. A total of 2704 samples were collected, each consisting of two parts: a consumer questionnaire, and the weight of each sample consumer′s food waste generated by the establishment. The greenhouse gas emissions produced during each stage of the food supply chain were calculated, and then scaled up using the restaurant data to determine the total quantity of carbon emissions produced by the production of catering food waste in Beijing. The main conclusions of this study are as follows: (i) The total amount of food waste generated by the Beijing catering industry is 39.86 × 104t/a, or about half of the total weight of food consumed in Beijing. (ii) The food waste was comprised of many different food types, the most prominent (by weight) being vegetables (43.16%), followed by aquatic products (10.51%), pork (8.79%), wheat flour (7.35%), beans and bean products (7.19%), poultry (6.93%), rice (6.09%), other grains (3.20%), mutton (1.94%), eggs (1.84%), beef (1.70%), other meat (1.23%), and dairy products (less than 1%). (iii) The total carbon footprint of the catering food waste produced in Beijing was 192.51 ×104—208.52 × 104 t CO2eq. By food category, the largest proportion of the calculated total carbon emissions was generated by meat (61.76%), vegetables (25.09%), and grains (11.30%). By process, the food production stages producing the largest proportions of the emissions are agricultural production (almost 50%), catering consumption (37.39%), and waste management (13.68%).These results reveal clear differences between the distribution of waste and the carbon footprint of different wasted products. Although food waste can be more accurately quantified in terms of mass or value, these metrics does not provide sufficient information about its potential environmental impacts. Therefore, analyzing food waste in terms of both wasted mass and the carbon footprint of the wastage is a better means of identifying priority targets for the development of efficient waste reduction measures.

food waste; carbon footprint; life cycle analysis; catering industry

國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(71233007)

2015-04-15;

日期:2016-01-05

10.5846/stxb201504150769

*通訊作者Corresponding author.E-mail: chengsk@igsnrr.ac.cn

張丹,成升魁,高利偉,劉曉潔,曹曉昌,劉堯, 白軍飛,許世衛(wèi),俞聞,秦奇.城市餐飲業(yè)食物浪費(fèi)碳足跡——以北京市為例.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(18):5937-5948.

Zhang D, Cheng S K, Gao L W, Liu X J, Cao X C, Liu Y, Bai J F, Xu S W, Yu W, Qin Q.The carbon footprint of catering industry food waste: a Beijing case study.Acta Ecologica Sinica,2016,36(18):5937-5948.