養殖企業碳排放核算方法研究及實例分析

盧 聰，唐春熒，彭洪江

（1.東方國際集團上海環境科技有限公司，上海 200082；2.自然資源部大都市區國土空間生態修復工程技術創新中心，上海 200003）

我國是一個人口眾多的國家。農業是我國的立國之本。畜禽養殖業在我國農業中占有舉足輕重的地位。中國畜禽產品產量一直居于世界首位[1-2]。畜禽產品產量增加的同時，環境問題也隨之而來。畜禽在大量飼養的同時，會產生大量的碳排放。人為原因排放的CO2中畜禽養殖占5%，N2O 中畜禽養殖占53%，CH4中畜禽養殖占44%[3-4]。中國農業活動排放的CH4中畜禽養殖占64.83%，N2O 中畜禽養殖占37.31%[5-6]。鑒于畜禽養殖是農業活動中重要一部分，對畜禽養殖中的碳效應進行核算具有重要意義。

1 碳核算基礎

《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》是聯合國政府間氣候變化委員會出臺的國家層面的標準。該標準出版于2006 年，是為了各國采用統一方法進行溫室氣體核算工作。《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》分為一般指導及報告，能源，工業過程和產品使用，農業、林業和其他土地使用，廢棄物5 個部分。

《溫室氣體核算體系：企業核算與報告標準》是由世界可持續發展工商理事會和世界資源研究所共同編制的，是為了對企業進行碳排放核算而制定。《溫室氣體核算體系：企業核算與報告標準》包括設定組織邊界、設定運營邊界及企業溫室氣體排放量計算方法。

《城市溫室氣體核算國際標準》是由歐盟資助完成的，主要分為3 個部分。第一部分主要闡述了城市溫室氣體的核算邊界。第二部分列出了城市溫室氣體排放計算公式。第三部分提出了一些減排的建議。

《省級溫室氣體清單編制指南》是國家發展改革委員會組織編寫的。目的是指導各省進行碳排放的核算工作。其內容主要分為能源活動、工業生產過程、農業、土地利用變化和林業及廢棄物處理5 個部分。

《上海市區級溫室氣體排放清單編制技術文件》是由上海市生態局提出，上海市經濟信息中心負責起草。《上海市區級溫室氣體排放清單編制技術文件》主要是為了對上海市內溫室氣體清單編制工作進行指導，主要分為技術指引、能源活動、工業生產活動、農業活動、土地利用變化和農業和廢棄物處理6 個部分。本研究采用的碳排放核算標準主要參考了《上海市區級溫室氣體排放清單編制技術文件》。

2 碳核算框架

碳核算體系基本框架如圖1 所示。

圖1 碳核算體系基本框架

2.1 基礎層級：核算方法

在進行碳排放核算時，首先需要確認核算方法。目前，國內采用的核算方法主要分為排放因子法、質量平衡法和實測法3 種。從大的方面講，涉及到碳核算的宏觀概念。從小的角度看，涉及具體的碳排放源及碳匯源。

2.2 中間層級：核算內容

碳核算的內容主要包括2 方面，分別為進行碳核算時涉及的溫室氣體種類及涉及的活動種類。

2.2.1 碳核算溫室氣體

溫室氣體是指能夠產生溫室效應的氣體。溫室氣體有很多種，主要的有6 種，如圖1 所示。在這6 種溫室氣體中，二氧化碳的溫室效應最小，但是其量很大。在所有溫室氣體中，二氧化碳在大氣中含量最高，產生的總溫室效應最大，所以對溫室氣體的核算也叫碳核算。本研究包含三大類溫室氣體：二氧化碳、甲烷和氧化亞氮，它們產生溫室效應能力各不相同，換算成相同溫室效應CO2質量，即全球變暖潛勢值分別為1、25、298（聯合國政府間氣候變化專門委員會IPCC 第四次評估報告值）。

2.2.2 碳核算活動

碳核算主要包括5 種活動，分別為能源活動、工業生產活動、農業生產活動、林地和土地利用變化活動及廢棄物處理活動。

2.3 目標層級：碳核算體系

碳核算是多層面的核算，從大的方面講是國家層面和地區層面。從小的層面包括城市層面和行業層面。

3 碳核算方法

鑒于當前研究中的農業碳排放測算方法以排放系數法為主[7]，本研究中將著重排放系數法的2 個關鍵方面，即確定碳排放來源及相關排放系數來源與測算。排放因子法，一般是通過活動水平數據和相關參數之間的計算來獲得溫室氣體排放量的方法，基本計算式為：溫室氣體排放量=活動數據×排放因子。其中活動數據指的是活動發生程度，即對活動數量及規模的衡量；排放因子指的是單位活動所引起的碳排放量或清除量。

4 碳核算的實踐路徑

4.1 能源碳排放效應

能源碳排放效應一般包括電能等消耗產生的碳排放。

4.2 養殖碳排放

養殖碳排放指畜禽動物食入高纖維飼料。飼料在畜禽體內消化后排出體外。糞便中的有機質經過甲烷菌發酵作用產生甲烷。糞便經過硝化菌和反硝化菌作用生成氧化亞氮。

4.3 廢水處理碳效應

廢水中氧化亞氮是由廢水中硝化菌和反硝化菌產生的。廢水中甲烷是有機質經過甲烷菌產生的。

5 核算體系

養雞場碳效應主要是參考養雞場的能源消耗碳排放效應、養雞場的糞便管理碳排放效應、養雞場廢水中碳排放效應。

5.1 養雞場的能源消耗碳排放效應核算方法

養雞場能耗碳效應可以通過養雞場最大能耗電能排放因子0.42 kgCO2/kW·h 和用電量按照公式（1）進行計算。

式中：EDR為電力消耗產生的二氧化碳間接排放量，kgCO2；ADDR，k為電力，kW·h 或GJ；EFDR，k為電力的二氧化碳排放因子，kgCO2/kW·h。

5.2 養雞場的糞便管理碳排放效應核算方法

養雞場糞便產生的甲烷和氧化亞氮總量可以通過動物數量，以及甲烷、氧化亞氮排放因子按照公式（2）、（3）計算。

式中：ECH4，糞便，i為第i種動物甲烷排放量，tCH4/a；EFCH4，糞便，i為第i種動物甲烷排放因子，kg/頭/a；APi為第i種動物的數量，頭/a。

式中：EN2O，糞便，i為第i種動物氧化亞氮排放量，tCH4/a；EFN2O，糞便，i為第i種動物氧化亞氮排放因子，kg/頭/a；APi為第i種動物的數量，頭/a。

根據SH/GHG-004-2022《上海市區級農業活動溫室氣體清單編制技術規范（試行）》，適用于上海市家禽糞便管理的甲烷和氧化亞氮排放因子分別為0.02 kg/只/a 和0.001 kg/只/a，因此，EFCH4，糞便，i取值為0.02 kg/只/a，EFN2O，糞便，i取值為0.001 kg/只/a。

5.3 養雞場廢水中碳排放效應核算方法

廢水中甲烷排放量可以通過甲烷排放因子和有機物總量按公式（4）進行計算。

式中：TOWSWS為清單年份的生活污水中有機物總量，kgBOD/a；EFSWS為排放因子，kgCH4/kgBOD；RSWS為清單年份的甲烷回收量，kgCH4/a。

其中排放因子（EF）的估算公式如下

式中：Bo為甲烷最大產生能力；MCFSWS為甲烷修正因子。

按照SH/GHG-006-2022《上海市區級廢棄物處理溫室氣體清單編制技術規范（試行）》中的推薦，MCFSWS取0.165，Bo取值為0.6 kgCH4/kgBOD。BOD 與COD 比值為0.43，可以由COD 計算出BOD 的含量。根據衛博[8]推算，RSW取值為0。

廢水中氧化亞氮排放量可以根據氧化亞氮排放因子和污水中氮含量按照公式（6）進行計算。其中總氮含量可以根據氨氮和總氮比例關系0.078[9]計算。

式中：EFS，N2O為清單年份氧化亞氮的年排放量，kgN2O/a；NE為廢水中氮含量，kgN/a；EFFS，E為廢水的氧化亞氮排放因子，kgN/kgN；44/28 為從氮到氧化亞氮的轉化系數。

按照SH/GHG-006-2022《上海市區級廢棄物處理溫室氣體清單編制技術規范（試行）》中的推薦，EFFS，E取0.005 kgN/kgN。

5.4 養雞場運行期碳排放總量

養雞場運行期碳排放總量為養雞場能源消耗碳排放、糞便管理碳排放、廢水中碳排放之和。

6 實例分析

6.1 企業基本情況

上海市某養雞場占地面積為13.2 畝（1 畝約等于667 m2），約為8 793.34 m2。主要業務是養雞，主要選用籠養技術。飼養流程分為引種繁育、孵化雛雞、雛雞育成、產蛋和產蛋期過后出售成雞，并采用清糞工藝。養殖工藝流程如圖2 所示。

圖2 養殖工藝流程圖

6.2 核算結果

6.2.1 能源消耗碳效應核算

能源消耗碳效應在進行核算時可以根據電力排放因子0.42 kgCO2/kW·h 和用電量進行計算。養雞場能耗主要是電力，其電力年消耗量為50 000 kW·h。參照公式（1），計算得出養雞場因能源消耗產生的碳效應為21 t。具體核算參數見表1。

表1 養雞場能源消耗碳排放量核算

6.2.2 糞便管理碳效應核算

糞便管理碳效應可以根據排放因子和動物數量進行計算。根據資料收集結果，養雞場年養殖規模在8 萬只左右。又根據SH/GHG-004-2022《上海市區級農業活動溫室氣體清單編制技術規范（試行）》，適用于上海市家禽糞便管理的甲烷和氧化亞氮排放因子分別為0.02 kg/只/a 和0.001 kg/只/a，參照公式（2）、公式（3）計算得出養雞場因糞便管理產生的碳排放為63.8 t，其具體核算參數見表2。

表2 養雞場糞便管理碳效應核算

6.2.3 養雞場廢水中碳效應核算

1）廢水中甲烷排放碳效應核算。廢水中甲烷排放可以根據排放因子和BOD 排放量計算。養雞場廢水中COD 年排放量為4.08 t。又根據我國SH/GHG-006-2022《上海市區級廢棄物處理溫室氣體清單編制技術規范（試行）》，BOD 和COD 比例系數為0.43，適用廢水處理甲烷排放因子為甲烷最大生產能力0.6 tCH4/tBOD和甲烷修正因子0.165 的乘積0.1 tCH4/tBOD，帶入公式（4）計算得出廢水中因甲烷產生的碳排放為4.4 t，其具體核算參數見表3。

表3 養雞場廢水中甲烷碳排放碳效應核算

2）廢水中氧化亞氮碳排放碳效應核算。廢水中氧化亞氮碳排放可以根據排放因子和氮排放量進行計算。養雞場廢水中氨氮年排放量為0.052 t，與之對應的總氮年排放為0.67 t。又根據我國SH/GHG-006-2022《上海市區級廢棄物處理溫室氣體清單編制技術規范（試行）》標準，適用廢水中氧化亞氮排放因子為0.005 kgN/kgN，帶入公式（6）計算得出廢水中因氧化亞氮產生的碳排放為1.6 t，其具體核算參數見表4。

表4 廢水中氧化亞氮碳效應核算

綜上，上海某養雞場年碳排放量為90.8 t。

7 結論

1）上海某養雞場消耗能源主要為電力。根據能源排放因子和能源消耗量，即可得到養雞場用能產生的碳排放為每年21 t。

2）養雞場碳排放主要包括糞便管理甲烷排放和糞便管理氧化亞氮排放。根據禽類排放因子與數量，計算得到雞場每年糞便管理碳排放量為63.8 t。

3）養雞場廢水中溫室氣體排放主要包括甲烷和氧化亞氮排放，排放量為6 t。

4）養雞場每年總碳排放量為90.8 t。