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 中國科學院地理科學與資源研究所, 北京 100101 2 中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農業(yè)資源研究中心, 石家莊 050021 3 中國農業(yè)大學經濟與管理學院,北京 100083 4 中國農業(yè)科學院農業(yè)信息研究所,北京 100081

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城市餐飲業(yè)食物浪費碳足跡
——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 中國科學院地理科學與資源研究所, 北京 100101 2 中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農業(yè)資源研究中心, 石家莊 050021 3 中國農業(yè)大學經濟與管理學院,北京 100083 4 中國農業(yè)科學院農業(yè)信息研究所,北京 100081

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

食物浪費；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,食物浪費越來越成為全球關注的熱點[1-7]。據(jù)估算,全球每年浪費和損失掉的食物約重13億t,相當于每年食物制造總量的三分之一[3]。其中,工業(yè)化發(fā)達國家每年浪費和損失掉的食物約6.7億t,發(fā)展中國家對應為6.3億t,各自總量不相上下,但原因各異。

近年來,人們逐漸認識到食物浪費不僅是道德和經濟問題,也是環(huán)境問題；浪費的食物在整個供應鏈包括農業(yè)生產、收獲后處理和儲存、加工、運輸、消費和廢棄食物處理等6個環(huán)節(jié),都會造成溫室氣體排放。農業(yè)生產是溫室氣體的重要來源之一,全球農業(yè)生產溫室氣體排放量占由人類活動引起的溫室氣體排放量的10%—12%[8]。此外,農業(yè)生產資料(化肥,地膜等)的使用,儲存、加工、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)能源的消耗,丟棄食物的回收、焚燒、掩埋等都會導致溫室氣體的排放[7,9-12]。食物損失和浪費意味著生產和制造這些食物過程中所投入的各種資源的浪費(水、土地、能源等)以及不必要的溫室氣體排放。全球每年浪費和損失掉的食物在整個食物供應鏈條中所產生的溫室氣體排放為33億t(CO2eq)[13]。

中國的食物浪費與生產投入、環(huán)境壓力的矛盾尤其嚴重。據(jù)估算,中國近年來浪費食物年均總量折合糧食約5000萬t,相當于每年谷物凈進口數(shù)量的3倍多[14-15]；中國在整個供應鏈的食物損失和浪費率高達19%[4]。另一方面,為了滿足人口倍增、經濟高速增長、城市化以及生活水平提高產生的巨大食物需求,我國農業(yè)生產投入不斷增加[16],而目前通過增加投入提高單產來解決我國糧食安全卻越來越難,資源與環(huán)境惡化代價越來越大。在國際舞臺上,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峻。由此可見,食物浪費已使我國糧食安全與減排形勢陷入了“內憂外患”的窘境。

餐飲消費是食物終端消費。隨著我國居民生活水平的提高和流動人口規(guī)模的擴大,餐飲消費逐漸成為居民日益普遍的生活方式。改革開放以來,經過近30多年的發(fā)展,餐飲業(yè)已成為我國經濟運行中發(fā)展勢頭最猛、增長速度最快的熱點行業(yè)之一[18]。中國在餐飲食物浪費的某些方面比西方發(fā)達國家更為嚴重。首先,中國的公務(公款)食物消費雖得到明顯遏制,但食物浪費依然嚴重。其次,中國傳統(tǒng)文化對食物消費“攀比”和“面子”的過度強調,是導致食物浪費的重要原因。

然而,到目前為止,學術界對中國食物浪費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,大樣本調研餐飲業(yè)尺度的食物浪費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了多少食物和這些浪費掉的食物在其生命周期或供應鏈環(huán)節(jié)中造成了多大的環(huán)境影響這樣的基本科學問題,本文以首都北京為案例區(qū),以城市餐飲業(yè)的食物浪費為研究對象,通過問卷調查和稱重方法對餐飲消費的食物浪費狀況進行了調查；依據(jù)獲取的大量一手食物浪費數(shù)據(jù)基礎,以食物生命周期和全供應鏈的視角,分析浪費的不同食物及其不同供應鏈環(huán)節(jié)的碳排放。這種詳細、深入的餐飲食物浪費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溫室氣體排放的直觀認識,而且可為北京以及其它省市的低碳城市建設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),在經濟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其周邊地區(qū)未來的情況。因此,對北京市餐飲食物浪費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,社會消費品零售總額為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)計數(shù)據(jù)顯示,截止2013年2月,北京市已注冊的餐飲服務業(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。

2 方法與數(shù)據(jù)

2.1 餐飲食物浪費量的獲取方法

食物浪費發(fā)生在食物供應鏈中的各個階段。在不同國家和不同研究領域,食物浪費具有不同定義和劃分標準,目前尚未達成一致共識。本文所研究的食物浪費是指在餐飲消費環(huán)節(jié)可以避免的浪費(avoidable food waste),即由于人們不合理的消費目的和行為,以及由于缺乏節(jié)約精神等主觀意識,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的范疇。本文的實證研究主要在2013年7月至8月期間開展,并在2013年9月進行了補充調查。兩次調查共涉及餐飲機構136家,消費者2704桌。其中,成功調查餐飲機構124家,回收消費者有效問卷2564份。

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

(2)問卷調查 調查問卷設計為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、就餐開始與離開時間等；第三部分收集消費者的社會經濟信息,主要包括年齡、就業(yè)部門、學歷、月收入、本次就餐原因、外出就餐頻率等。

在調查中,調查員首先通過與樣本餐廳經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,向被調查餐廳經理解釋第三部分的調查內容并約好入駐餐廳開展消費者調研的時間,然后調查員通過觀察記錄樣本消費者的就餐特征,即完成問卷的第二部分；接著,待服務員詢問消費者是否打包之后,在結賬者或點菜者準備離開時,與其面對面訪談完成第三部分的問卷調查。

(3)稱重 以桌為單位進行定量調研。根據(jù)每一桌的點菜單,對每一道菜品逐一稱重。每一道菜品都有4個重量指標：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

在調查中,調查員首先通過前臺獲得樣本消費者的點菜單,之后在傳菜部記錄Wdishes,待消費者就餐完畢,若消費者無打包要求,則在餐廳收臺人員的幫助下在洗碗間記錄Wfood residue以及Wplate；若消費者要求打包,則在餐廳服務員的幫助下,在打包臺記錄Wtake out,然后在餐廳收臺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行稱量；③對加工和消費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行計算。

本研究中將所有菜品轉換為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。菜品轉化為原材料的參數(shù),主要來源于“中國餐飲業(yè)食物消費數(shù)據(jù)庫”,“原料轉換數(shù)據(jù)庫”以及已發(fā)表的資料[22-25],具體過程參見文獻[26]。

2.2 食物浪費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的全部直接和間接的生產、加工、運輸、消費、儲存和終端處理等環(huán)節(jié)。以餐飲浪費的食物為起點,上游上溯到農產品的生產,下游下沿至餐廚垃圾處理,如圖1。

圖1 食物供應鏈各階段的碳排放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,在分析中忽略農業(yè)機械的生產過程,因為該過程的影響分攤到每個功能單位上往往非常微小(如一臺收割機可用于多塊田地的收割)；但計算機械運行的資源能源投入,例如在某一田地工作時收割機的柴油消耗等。其他排除在系統(tǒng)邊界外的因素是生活物資的生產、人員的運輸以及勞力等。

2.2.2 碳足跡計算方法與數(shù)據(jù)來源

碳足跡是對某一產品或活動在生命周期內直接及間接引起的溫室氣體排放量的度量,以二氧化碳質量為單位,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量方法[27]。基于過程分析法(PA-LCA)的碳足跡計算公式一般形式如下：

式中,CF為碳足跡,Qi為物質或活動的數(shù)量或強度數(shù)據(jù)(質量/體積/千米/千瓦時),EFi為單位碳排放因子(CO2e/單位)

(1)農業(yè)生產階段碳足跡

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

表1 食物消費品農產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[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

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

表2 溫室氣體排放系數(shù)

IREEA指南京農業(yè)大學農業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境研究所,此數(shù)據(jù)引自文獻[30]; 調研中,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)

農業(yè)生產的化肥、農藥和農膜的消費量利用北京市主要食物來源地(表3)單位質量農產品的使用量計算得到[46]；生產過程中的柴油消費主要考慮農田作業(yè)機械消費的能源: 包括拖拉機,收獲機械,種植與管理機械等,本文中采用已有研究結果[46],單位農田作業(yè)的平均耗柴油為169.89 kg /hm2；農業(yè)生產的灌溉面積利用北京市主要食物來源地單位質量農產品的生產面積計算得到。

農業(yè)生產階段碳足跡的計算公式如下：

式中,CFagricultural為農業(yè)生產階段的碳足跡,CFagricultural1為農用物資投入所引發(fā)的碳足跡,Yi為第i種農產品的產量,Uj為第j種農用物資的總使用量；Wi為第i中農產品的浪費量；EFj為第j種農用物資的碳排放系數(shù)；Ai為第i中農產品的播種面積；CFagricultural2為水稻生長發(fā)育過程中所產生的CH4排放；Arice為水稻生產面積；Yrice為水稻產量；Wrice為稻谷浪費量；EFCH4為稻田的CH4排放系數(shù)；CFagricultural3為農作物種植破壞土壤所導致的N2O排放；EFiN2O為第i種農田的N2O排放系數(shù)；CFagricultural4為畜禽養(yǎng)殖的碳足跡；Yk為第k種肉類的產量；Sk為第k中畜禽的出欄量；Wk為第k中肉類的浪費量；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)的溫室效應分別等同于25t CO2和298t CO2所產生的溫室效應[33]。

表3 北京市食物主要供應地[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副產品的初級加工、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算30 kg /h,功率為5.5kW?？傻眉庸ぬ幚黼A段單位質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量；Elei′per為加工單位質量的第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)運輸階段碳足跡

運輸過程考慮北京的食物主要供應地(表3),據(jù)文獻[46],運進京的貨物有1 /3 是通過公路,2 /3 是通過鐵路,因此通過中國公路網和鐵路查詢得到供應地到北京的路程,乘以每公里油耗或者電耗指標?？傻眠\輸階段碳足跡。

式中,CFdistribution為運輸階段碳足跡；Wi′為第i′種食物原材料的浪費量；Di′為第i′種食物原材料運到北京的距離；Enetper為第t種運輸方式的單位能耗,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[21,46]

(4)餐飲消費階段碳足跡

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

式中,CFconsumption為餐飲消費階段碳足跡,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輸車型號為煙臺海德以及濟南玉林,餐廚垃圾額定載重量一般為3—7t[48]。本文設定北京市餐廚垃圾運輸車的容量為5t,柴油油耗為0.15L/km,運輸距離為15km。假設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[49]，北京餐廚垃圾處理所產生的碳排放為161.1—337.7 kg CO2eq/t。由此可計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為食物浪費的總重量,Wload·capacity為餐廚垃圾運輸車的容量,D為從餐飲機構到餐廚垃圾處理廠的距離,Eneper為餐廚垃圾運輸車的單位油耗,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碳足跡：由各階段的碳足跡疊加得到。即：

3 結果與分析

3.1 北京市餐飲食物浪費量的構成

圖2 北京市餐飲食物浪費量的構成Fig.2 The proportion of catering food waste in Beijing

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

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

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

食物浪費碳排放過程包括: 農業(yè)生產、初級加工、運輸過程、消費過程以及終端處理。其中,農業(yè)生產過程主要包括農資投入(如化肥施用、農藥使用、農田作業(yè)),農田土壤、畜禽養(yǎng)殖。農田作業(yè)主要是農作物的播種,灌溉和收割等機械使用中能源的消費而引起的碳排放,農田土壤主要指水稻生產時其在生長發(fā)育過程中所排放的CH4,以及農作物種植時土壤所排放的N2O。初級加工主要是農副產品的初級加工,主要考慮糧食和豆制品的加工；消費過程主要考慮的是炊事能源消費；終端處理主要包括收集運輸餐廚垃圾的運輸過程所產生的碳排放以及處理餐廚垃圾時所產生的碳排放。整個過程中,農業(yè)生產階段的碳排放量最大為99.34×104tCO2eq,占食物浪費總碳足跡的47.64%。其次是消費階段的碳足跡77.96×104tCO2eq,占食物浪費總碳足跡的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(圖3)。農業(yè)生產階段中,畜禽養(yǎng)殖的排放量最大為81.74×104tCO2eq,占農業(yè)生產階段碳排放的82.29%；其次為農資投入的碳排放8.56×104tCO2eq,占農業(yè)生產階段碳排放的8.62%。由農田種植所引發(fā)的碳足跡4.24×104tCO2eq,僅占農業(yè)生產階段碳排放的4.27%。由此可見,北京餐飲食物浪費碳足跡在農業(yè)生產階段的浪費主要是肉類資源的碳排放。

表5 北京餐飲食物浪費碳足跡

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

從單位浪費食物的碳足跡來看(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1kg羊肉相當于浪費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,水產品3.83 kgCO2eq/kg,蔬菜3.04 kgCO2eq/kg。

圖3 北京市餐飲食物浪費過程的碳排放 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中各類食物的碳足跡構成 Fig.4 Contribution of different food to the catering food wastage carbon footprint in Beijing

4 結論與討論

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

從這些初步結果可以看出,北京市餐飲業(yè)的食物浪費驚人,其所造成的碳排放也是不容忽視的。就浪費的食物種類及其碳排放的貢獻而言,主要是由于人們的生活水平大幅度提高,肉類消費的數(shù)量和在食物中的比例都有所增加,同時因為生產單位質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、減少肉類消費、均衡膳食,倡導綠色食物可持續(xù)消費是生態(tài)文明消費的重要途徑之一。供應鏈不同環(huán)節(jié)的碳排放結果說明,減少食物生產過程中化肥、農藥使用,提高化肥、農藥的使用效率,或者倡導生態(tài)農業(yè)模式,盡量少施或不施化肥農藥,是緩解食物浪費造成的環(huán)境影響的重要途徑。需要說明的是,本文在計算過程中,運輸階段和餐廚垃圾處理階段分別給了一個區(qū)間值,這是因為從外阜運往北京的農產品,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,選擇不同的運輸方式和餐廚垃圾處理方式對碳排放的結果影響很大。建議商戶選擇更綠色的貨運方式,政府可對選擇更綠色貨運方式的商家給予一定的補貼；建議政府關注餐廚垃圾處理環(huán)節(jié),在建立餐廚垃圾處理廠時,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,在計算食物浪費碳足跡的過程中僅考慮了糧食和豆制品的初級加工過程,深加工以及其他食物的初級加工過程未包括在內。無法估算餐飲消費中食物儲存環(huán)節(jié)的碳排放,未考慮植物油、動物油、酒類和飲料部分的碳排放,因此,估算結果有些偏小。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)的餐廚垃圾處理機構處理也會導致計算結果偏小。事實上,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重威脅了人們的健康。在今后的研究中,將進一步追蹤北京餐廚垃圾的流向以及流向的比重,同時收集北京餐廚垃圾處理機構的處理工藝,不斷完善生命周期評價的清單,使研究結果更接近現(xiàn)實。

本文得到的北京市餐飲食物消費單位碳足跡高于吳燕[46]計算得出的單位食物消費碳排放。從食物種類來看,本文肉類消費的碳排放最大,蔬菜其次；而吳燕的計算結果則是糧食消費的碳足跡最大,其次是瓜果蔬菜；從食物供應鏈來看,本文農業(yè)生產階段的碳排放量最大,其次是消費階段；而吳燕的計算結果則是消費的碳足跡最大。這主要是因為吳燕在估算農業(yè)生產階段時,只考慮了農用物資投入所引發(fā)的碳排放。而本文除此之外,還將水稻生長發(fā)育過程中所產生的CH4排放,農作物種植破壞土壤所導致的N2O排放,畜禽腸胃道內發(fā)酵所引起的CH4排放以及糞便管理系統(tǒng)中所導致的CH4和N2O的排放,3個方面納入了考量。其中,僅畜牧養(yǎng)殖所引起的碳排放就與消費階段的碳排放量相當,因此本文的研究結果更精確。

隨著中國市場經濟快速發(fā)展和居民收入水平的提高,城市化的加速,消費理念的變化,特別是由于公務消費的日益普遍,節(jié)儉消費的文化傳統(tǒng)逐漸被淡忘,食物浪費特別是發(fā)生在餐飲業(yè)中的食物浪費仍然會愈來愈嚴重。改革開放以來,黨和政府多次掀起反對浪費、厲行節(jié)儉的浪潮,但始終未建立起防止食物浪費的長效機制。因此,從科學角度系統(tǒng)地梳理食物浪費的內涵、主要研究內容及其方法、重點研究領域等理論問題,對于明確我國食物浪費的規(guī)模和結構,厘清食物浪費的原因和產生的綜合影響,探索減少食物浪費的潛力和系統(tǒng)對策等等,都具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。食物浪費不僅浪費的是食物本身,還意味著在生產和制造這些食物中所投入的各種資源的浪費以及在生產、加工、運輸、消費、處理過程中所造成的環(huán)境影響。食物浪費的資源環(huán)境測度實際上也是一套方法體系的建立,其中包括兩方面的內容：一是資源環(huán)境測度是調查方法、計算方法、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掉的食物去向以及對社會環(huán)境體系的潛在影響。本文率先嘗試構建了餐飲食物浪費資源環(huán)境的測度方法,包括調查方法、計算方法、參數(shù)獲取方法以及測試方法等,力圖透過食物浪費現(xiàn)象,從一個方面來揭示其資源環(huán)境的代價。當然,食物浪費的資源環(huán)境代價還包括水、土地的浪費、主要營養(yǎng)元素的浪費及其環(huán)境壓力以及經濟社會因素浪費等等；估算資源環(huán)境代價也不僅僅只有生態(tài)足跡法,還可以用還原法等。這些內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

國家自然科學基金重點項目(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)食物浪費碳足跡——以北京市為例.生態(tài)學報,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.