什么是碳足迹？

碳足迹的概念来源于生态经济学家William E.Rees在1992年提出的“生态足迹”，主要用来衡量人类活动对环境的影响。

碳足迹是“生态足迹”的一种，反映经济活动产生的温室气体排放数量（温室气体包括二氧化碳、甲烷、一氧化氮、氯氟烃等气体，通常以吨二氧化碳作为计量单位）。

从消费视角看，人们所购买商品或服务会带动上游流通、运输包装、生产及原材料开采过程产生碳排放——相当于这次消费在上游各生产环节留下的“碳足迹”。

如果各个生产环节的碳足迹很高，经济活动就会持续带来温室气体排放，加剧全球气候变化。随着越来越多的企业将节能减排与低碳转型的工作提上日程，业内领先企业开始着手从产品设计源头开始测算碳足迹，减少产品全生命周期的温室气体排放。对于企业来说，碳足迹可被视为一个环保新指标，这对企业理解绿色经济、践行循环经济提出了更高的实践标准。

碳足迹包括宏观（经济体）和微观（单位产品）两种尺度的应用：

1. 宏观尺度

要理解经济体活动的碳足迹，从结构上主要用KAYA分解，数量上可以用投入产出法计算。

1.1 结构——KAYA分解：在衡量经济体的碳足迹时，经常会用到经典的Kaya碳排放恒等式（由日本能源经济学家Yoichi Kaya提出）：

F=全球人类排放的二氧化碳总量

P=全球人口

G/P=全球人均国内生产总值

E/G =单位GDP能耗

F/E=单位能源供应的碳排放强度

Kaya碳排放恒等式通过一种简单的数学公式将人口规模P、经济G（国民生产总值）、能源消费E等因子与人类活动产生的二氧化碳总耗量F建立起联系。

1.2 数量——投入产出法：

投入产出是一种自上到下的计算方法，利用投入产出表计算，并使用平衡方程式反映生产活动与经济主体之间的关系。适合宏观层面的计算。

2. 微观尺度

要计算一件产品或服务的碳足迹，主要采用生命周期评估法Life Cycle Assessment：目前世界上已有不少国家制定了碳足迹标准和规范，2008 年 10 月英国标准协会制定并发布了商品和服务的碳足迹核算标准----“公众可获取规范”。“公众可获取规范”中将商品和服务的碳足迹大致分为两类：一类是从厂商到消费者（Business to customer，B2C）过程中的碳排放，此过程核算涵盖了产品整个生命周期内所产生的碳排放；另一类是从厂商到厂商（Business to business，B2B）过程中的碳排放，此过程核算仅仅考虑到产品到达新商业组织前所释放的温室气体排放量。

B2C：该评价涵盖了从原材料、工艺制造、分销零售、消费者使用到处理或再生利用的整个生命周期的温室气体排放评估。

B2B：该评价包括原材料从生产到完成后到达一个新的组织，包括分配销售及路途运输整个过程的温室气体排放评价。

产品的碳足迹核算大致分为四个方面：一、企业或部门活动直接产生的碳排放量；二、整个生产过程中能源资源投入使用而产生的碳排放量；三、商品和服务的总供应链所产生的碳排放量；四、包括运输及使用等全部生命周期内的碳排放量。

综上所述，对碳足迹的定义归纳总结如下：碳足迹是以二氧化碳质量当量为衡量单位，对产品或活动在其整个生命周期内直接或间接造成的温室气体排放总量的一种核算。其中温室气体以京都议定书及其后继议定书中所列示的各项温室气体。

碳足迹的核算研究

国际间主要碳足迹评价相关标准及执行规范如表 2-1 所示。

个人碳足迹的计算相对较为简单，我们可以直接使用碳足迹计算器或基本的计算公式进行计算。国家碳足迹的计算相对复杂，只能从宏观角度估算，目前的碳足迹评价标准主要集中在企业和产品的碳足迹评价上。

碳足迹的评价研究

（1）评价标准

产品碳足迹评价主要包括商品和服务。现有的产品碳足迹评估标准主要是英国《PAS2050:2008 商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》（PAS 2050）和日本碳足迹标签认证标准 TS Q 0010。现有文献大都选用 PAS 2050 及其指导文件来评价产品碳足迹。产品碳足迹的评价标准基本上都是以生命周期法为基础，评价产品整个生命周期的碳足迹，它不仅仅包括产品生产的某个阶段，更需要考虑到产品的原材料开采制造，及废弃处理等阶段。为了实现这一目标，我们应采用生命周期评价法，以提高碳足迹核算的可靠性与方便性。

产品碳足迹评估的一般步骤分以下五步：

一、建立产品生命周期流程图。该流程图应包括产品整个生命周期，包括材料、能源和废料，然后根据产品生命周期包含阶段的不同建立起不同的流程图，在建立流程图之前要确定所选产品对象属于 B2C 还是 B2B。

二、确定产品边界。根据 ISO 14025 系列标准的相关规定确定产品边界，这个边界要与其所规定的系统边界保持一致；如果规定的产品类别边界不适用于评价所选定产品，则根据标准原则重新界定系统边界。

三、收集数据即碳排因子。收集该产品整个生命周期全部阶段中的生产活动数据和碳排因子。

四、计算产品碳足迹。使用碳足迹计算公式进行计算，注意质量守恒，确保不遗漏任何一项，保证所有输入、输出及废弃物均计入计算公式。

五、检验不确定性。此项工作不是必要的，可以自行决定是否需要进行，但检验不确定性有利于提高计算结果准确程度，更加了解收集数据的质量程度。

企业碳足迹评估又称为碳盘查，是在一定的空间和时间范围内对碳足迹量化的一个核算过程。碳盘查的结果可以是只考虑温室气体排放来源信息和排放量的碳清单，也可以是披露碳排放的完整的碳清单报告。企业更多使用得碳盘查标准包括温室气体议定书(GHGProtocol)的系列标准，温室气体议定书由两项准则组成：《温室气体议定书企业核算与报告准则》、《温室气体议定书项目量化准则》）和 ISO 14064 系列标准。目前，已被众多国际节能减排活动组织和壳牌、宜家、福特和索尼等 900 多家企业采纳使用。

企业碳足迹评估的一般步骤分以下四步：

第一步，确定报告企业的组织边界——从企业的角度出发，确定企业所拥有的生产设施、办公设施和办公场所等，这一核算过程需要包括其名下子公司、转投资公司、合资企业等独立法人或非法人机构。

第二步，明确能源消耗的直接和间接来源——温室气体议定书(GHG Protocol)将温室气体排放根据排放源的不同分为三个范围，ISO 14064 系列标准的分类也相类似。三个范围的具体划分如下：一、温室气体的直接排放。公司持有或控制（车辆等设备）的排放源及工艺设备生产化学制品时的排放源是温室气体的直接排放渠道。二、温室气体的电力排放。公司电力耗用所产生的及电力生产设施工作时的排放源。主要包括直接采购或其他方式所进入公司适用范围的电力能源。三、温室气体的其他间接排放。温室气体的间接排放是除公司持有或控制的排放源以外其他活动的结果，主要包括生产用的原材料、运输外购使用的燃料和销售产品及服务。

第三步，把直接及间接的能源消耗量化。确定定义来源→选择计算方法→收集数据并选择碳排因子→使用计算工具→将数据应用到企业级。碳足迹核算考虑的是特定时间段内二氧化碳排放总量，其他的温室气体在进行碳足迹核算时需要先转换成二氧化碳当量再计算。二氧化碳当量是通过将温室气体数量乘以其全球变暖潜能值而得到的。政府间气候变化专门委员会(IPCC)已经制定公开了 100 年周期的全球变暖潜能值。检测密度和流速来直接测量温室气体排放量的方法并不常见。比较通用的做法是按照特定的设施或工艺的化学当量或物质平衡来计算碳排放量。然而，计算温室气体排放量最常用的办法还是使用已公布的碳排因子。碳排因子是经过计算得出的，主要表示排放源的温室气体排放总量与活动量之间的关系，通常为比率。想要用活动数据和碳排因子计算得出较为准确的排放量，就要用到碳足迹计算的基本公式：某些活动特定时间段内所使用的材料、能源和这期间内产生的废物*碳排因子。

第四步，选择确定一个基准年。选定基准年并比较相关年份的排放量，如果企业内部结构改变，则必须重新计算基准年的数据。

（2）评价尺度

现有的碳足迹研究尺度主要包括宏观研究以及微观研究。从宏观尺度来看，主要考虑的是国际贸易及产业结构的影响，未来的研究还有待进一步完善，可以从考虑消费方式、收入水平等隐性影响因素入手，加强生态环境安全等方面与碳足迹的关系的研究。从微观尺度来看，现有微观尺度研究大都没有考虑到碳足迹的时间及空间，且只针对某一具体组织，没有从整体出发去考虑，缺乏实质性研究实践。

在实际应用中，不同研究尺度下碳足迹的测量内容、方法和技术路线都存在着显著差异。充分考虑到碳足迹核算不同研究尺度所存在的差异，为了更为全面的核算碳足迹，本文从产品尺度、个人尺度、家庭尺度、企业（组织）尺度、城市和区域尺度、国家、地区和经济体尺度、特定产业/部门七个不同尺度分别分析研究了碳足迹核算。

a.产品

碳足迹研究涉及最多的一个方面就是产品研究，其测度方法一般采用生命周期评价法。产品碳足迹用于计算产品在其整个生命周期的温室气体排放总量，生命周期一般包括原材料及其获取、生产销售、使用及废弃处理。生命周期法在碳足迹核算中的首次应用是节碳基金在产品上的碳足迹研究。企业可以通过对产品的整个生命周期所产生的碳排放量的计算，将其产品的碳足迹制作为“碳标签”贴到产品上销售给消费者，以引导消费者的购买行动。2007 年 7 月，百事公司所属某薯片生产公司首次使用碳足迹核算方法对其产品进行了碳足迹核算分析，是该公司的产品成为了“第一个吃螃蟹的人”，第一个被贴上了“碳标签”。除此之外，英国标准协会也已发布了关于碳足迹评估标准的方法《商品和服务生命周期温室气体排放评估规范》（PAS 2050）。该方法以碳信托（Carbon Trust）对产品碳足迹的相关研究为基础，补充了英国现有的碳足迹评估标准。PAS 2050 的宗旨是帮助企业计算分析自身活动所形成的温室气体排量总量，并提供给企业在各个环节可以应用的减排措施。

b.个人及家庭

估算人们日常生活中所产生碳排放量的过程就是个人碳足迹，一般包括服装、食品、住房和交通。英国环境食品农村事务部于 2007 年成为最早一个为公众提供个人尺度碳足迹核算工具的部门，其后美国伯克利大学及中国绿色碳汇基金会等部门也相继推出碳计算器，供个人核算自己吃穿住行所产生的碳足迹。人们可以随时在网络上计算自己每日活动所排放的二氧化碳总量。碳计算器根据个人或家庭所使用的耗能设备、家用电器和车辆计算出二氧化碳排放总量，并给出节能降耗方面的相关建议。美国加州环保署也请伯克利大学研发设计出了碳足迹计算器，该计算器采用生命周期法进行核算，是迄今为止覆盖层面较为完整全面的一种碳足迹计算器。2006 年至今，我国一些网站也发布了一些可供民众借鉴使用的二氧化碳排放量计算器。以上所述的碳足迹计算器都是自下而上的、以个人日常的实际生活活动为测算依据来核算碳足迹。还有一种自上而下的计算方法，即以每家每户的收支情况为基础，配合分析环境，计算得出一个国家的各个家庭或各个收入阶层的二氧化碳排放量的平均情况。

家庭碳足迹核算是国外碳足迹研究中比较成熟的内容，起步较早。将生命周期评价法和区域间投入产出分析模型两种方法相结合，辅以消费支出调查情况，将国家贸易对美国家庭碳足迹的影响做了分析研究。

c.企业（组织）

在现有的组织碳足迹分析研究中，由企业和学校的例子，企业是碳排放成本的可能承担者，因而企业十分注重碳足迹核算，这有利于企业更加了解其生产、经营对气候造成的影响，有利于企业制定更加有效的节能减排方案。企业碳足迹存在一个重复计算的问题，如果一个企业计算碳足迹是考虑到了该企业供应链上所有可能的碳足迹，那么供应链上其他企业再进行计算，就会导致重复计算，企业应考虑仅仅在某些特定的生产供应链承担其产品生产所产生的碳足迹。因此为了避免重复计算，企业碳足迹评估应当构建供应链上下游企业分担碳排放责任的方法。企业在核算碳足迹时较多的选取生命周期评价法，比如恒天然公司委托三家研究机构分别对其公司活动的碳足迹进行分析评估，这三家研究机构在核算时均采用了生命周期评价法。斯德哥尔摩环境研究所(Stockholm EnvironmentalResearch Institute)计算了英国学校 2001 年日常工作活动所产生的碳足迹，此次核算采取了过程分析投入产出分析相结合的方法。研究结果得出以下结论：研究当年英国学校日常活动所产生的二氧化碳排放总量为 92 万吨，这占到了英国全国活动二氧化碳总排放量的1.3%，相对来说二氧化碳排放量略高。其中直接排放主要是供暖设备所造成的，但这项活动仅仅只占各所学校全部碳排放的 26%，其余的 74%都是间接导致的，其中课堂所使用的电耗占比最多，达到了 22%，接下来是其他工业产品使用和学校接送校车，分别占到了 14%，另外是各项占比相对较小的其他活动，包括其他交通，占比 6%；教学文体设备及课堂所用化学试验物品，各占比 5%；，纸张消耗，占比 4%；另外占比最小的两项活动仅仅各自 2%，它们是产品服务和采矿采石活动。本次对英国学校碳足迹的研究通过调查问卷形式获取到了第一手较为详细的数据，并在过程分析的基础上，融入了投入产出分析，这使得该方法既获得了自上而下的特点，又获得了自下而上的优势，最终计算结果较为准确全面，误差相对较少。综上所述，这种混杂的分析模式完美融合了两种分析方法，整合了两种方法的优势，相互补充完善单个方法在使用上的不足，这样的方法混合也为今后的碳足迹核算研究开辟了一个新的思维方式。

d.地市和区域

近年来，人们更加关注城市和区域间的碳足迹核算研究，并赋予了该研究内容更加多样化的研究方法。我们可以用企业核算碳足迹的原理方法来测算城市区域的碳足迹，因为某些情况下，城市区域可以被看作是一个相对规模较大的企业。但是，城市与企业之前还存在一个很大的区别，此时就会产生一个人们经常争论的问题，即城市区域所包含的碳汇和碳库的边界问题。此外，一个城市或区域除为本地区居民提供服务外也会向范围以外的居民提供服务，这也是城市温室气体排放量明显高于全国平均温室气体排放量的原因之一。

e.国家、地区和经济体

从全球化和开放经济的角度来看，现今国际气候谈判是以国家、地区或经济体为单位的，所以关于国家的碳足迹核算已成为目前各国相对重视的领域之一。我们可以将国家碳足迹分为国民、国土两种类型来研究考虑，而相对富裕的国家活动所产生的的碳足迹一般都多于其应包含的碳足迹，在其国土面积所产生的碳足迹之外，还有一部分相对贫穷的国家所产生的碳足迹。

f.特定产业/部门交通

随着交通运输行业碳排放的增长速度逐年增长，研究交通运输行业的碳足迹已刻不容缓。目前国内外现有的关于交通行业的碳足迹研究都只关注了道路等基建、车辆生产、油耗或是综合统一分析某一交通活动对环境可能造成的压力等某一方面，缺乏对交通行业整体的分析评价。

g.医疗卫生

英国学者 Gilliam（2008）以某家医院 10 年以来的腹腔镜手术为例，对碳足迹进行了核算，并对手术气缸的二氧化碳排放做了研究。这数据显示，手术案例越来越多，气缸使用时间越来越短，但温室气体的排放并未减少。同时英国科学家 Cole（2009）调查了本国国民健康保险制度的碳足迹，并进行了分类研究，其中英国国民健康保险制度目前排放的二氧化碳量是公共部门排放的四分之一，为有效减少英国国民健康保险制度的碳足迹提供了例如到家中卫生保健等措施。

h.工业

对比了世界上不同学者对能源的碳足迹研究，其最终目的为了实现最大化的节能减排。具体来说，英国学者 Post（2006）在电力行业做了研究，主要对不同能源用于发电的碳足迹进行了比较，研究表明现阶段化石燃料（如煤碳、石油和天燃气等）用于电力生产过程中的碳排放量最大，留下的碳足迹最多；节能资源例如:风能、潮汐能、水能、太阳能等本身含碳量就相对较低，其电力生产过程中碳排放量就很少，碳足迹都来自于生产前的运输阶段；目前也未研究出绝对无污染、无排放的能源，但节能资源已经是效果最好的资源了，碳足迹已经明显减少，温室气体的排放得到了一定控制。Giurco 和 Petrie（2007）研究了其他物质（如：铜、水泥）的碳足迹，并采用了动态物质流模型计算了其他物质的碳足迹，对比了不同情况下温室气体的减排效果。经过对未来的估算，得出结论铜的生产工艺对温室气体的排放有很大改善，但是对非可再生资源的浪费严重，可采取多种渠道，例如回收利用铜废料进行技术生产，加强部门之间的合作，从生产源头开始节约金属资源。

碳足迹的核算方法

现今我国只有环保领域的龙头企业开始进行碳足迹核算评价，但低碳经济制度给我国企业带来的外部压力已经显现开来。由于这一制度对企业及消费者的引导作用十分明显，我国的温室气体减排能力也将不断地得到加强和改善。

碳足迹的核算方法是计算温室气体排放的最优效的方法之一，目前，碳足迹没有统一的核算方法，国际上有较为通用的四种方法供研究者选择应用：一是生命周期评价法，主要评估某一产品在生命周期或服务过程中所排放出来的温室气体，是以过程分析为基础的自下而上的一种评价法；二是投入产出法，是以投入产出分析为基础的自上而下的模型，此方法是主要利用编制投入产出表来进行核算；三是 IPCC 法，是由联合国气候变化委员会提供，四是碳计算器，主要核算个人的碳排放，其中尤以生命周期评价法和 IPCC 法应用较为广泛。

（1）投入产出法

1936 年，美国经济学家 Wassily·Leontief 提出了投入产出法，这是投入产出分析最早一次被提出。投入产出法主要是通过编制投入产出表并建立相应的数学模型来反映经济系统各个部门及行业的关系。结合各部门或行业的温室气体排放数据，我们能用投入产出法来计算整个生产链中各部门或各行业为终端用户生产产品或提供服务所造成的温室气体排放总量。计算公式如下：

学者对于投入产出法的研究应用涉及不同层面。相对于全国层面碳足迹分析，很多学者专注于区域、省域层面。另一方面，投入产出法研究居民消费碳足迹已较为成熟，也是热点之一。

投入产出法以整个经济系统为核算边界计算碳足迹，它是自上而下的。其突出的优点之一就是它可以利用投入产出表提供的信息来计算经济变化对环境的直接、间接影响，并得出产品与其投入之间的物理转化关系。但该方法也存在一定的局限性，具体表现在：一、投入产出法是分部门或分行业来计算二氧化碳的排放量，而同一部门或行业间有很多不同种类的产品，这些产品的二氧化碳排放情况可能有成千上万种不同的情况，因此在核算时采用投入产出法的核算方式进行计算很容易出现误差；二、投入产出法的核算结果无法获悉产品的具体情况，它只能从行业数据入手，因此该方法只能用于评估某个部门或某个产业的碳足迹而非单一产品。

（2）生命周期评价法

分析一项产品在生产阶段、使用阶段、废弃阶段、回收阶段及再利用阶段所导致的能源浪费使用、资源消耗、污染物排放等环境影响就是生命周期评价。生命周期评价法从目标和范围定义、清单分析、影响评价及结果分析四个方面来核算碳足迹。生命周期理论发展有一定历史，目前已经被应用到许多行业当中。

一般在核算碳足迹时如果考虑使用生命周期评价法的话，我们要考虑到所选取的方法和数据可能会存在误差，核算时要选择正确的建模方法、划算好计算的系统边界以及土地利用变化处理等因素，这些方面都对最终的碳足迹核算结果有非常大的影响。然后，我们要保证选取的数据质量能够达到《商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》(这是全球首个碳足迹方法标准)标准，从数据的准确、一致、代表、来源等方面来考虑其质量。

生命周期评价法的计算结果相对具有针对性，多用于研究微观系统（产品、个人），它是自下而上的。迄今为止，国内外已有不少学者使用生命周期评价法核算了微观系统的碳足迹，其中包括小型社区、小型经济体及生物能源等的碳足迹。与此同时，国际标准化组织、英国标准协会和世界资源研究所均已开始出台碳足迹核算评估的相关标准，以整合和提升碳足迹核算的应用及地位。

然而，生命周期评价法仅仅考虑了直接和少数间接的影响，没有考虑到核算边界的选取，计算结果存在相对误差。另外，生命周期评价法在核算时需要投入大量的人力及物力资源以便于得到更为详细的数据去核算碳足迹。

（3）IPCC 法

1988 年，世界气象组织(Word Meteorological Organization，WMO)及联合国环境规划署(United Nations Environment Programme，UNEP)联合建立了一个政府间机构，即联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)。

IPCC主要包括气候变化间的科学知识、气候变化对经济的影响及如何适应减缓气候变化所导致的不良影响。

IPCC 于 2006 年创立了新版《IPCC 国家温室气体清单指南》，该指南主要估算不同尺度、不同区域的碳足迹，其中较为详细的给出了国家温室气体清单。2019 年，IPCC 第49 次(IPCC-49)全会(本全会共有 127 个国家以及 388 个政府代表，其中均有中国在内)通过了《2006 IPCC 国家温室气体清单指南 2019 修订版》。《2019 清单指南》是继《2006清单指南》后更为详细的一版，相较于 06 版，19 版有了更明显的重要进步，它为世界各国提供了最新的方法和准则，帮助各国建立国家温室气体清单和减排履约制度，它的方法体系对世界各国都产生了极为深刻而深远的影响。

IPCC 法详细全面地考虑了几乎所有的温室气体排放源，并提供了具体的排放原理和计算方法。IPCC 法多和其他方法或模型一起使用，也可作为其他研究方法的基础工具。但 IPCC 法只能计算生产过程中所直接产生的碳足迹，而不能核算消费过程中的隐性碳排放。其作用是向决策人提供气候变化及其带来的影响与潜在威胁的科学评估，以及适应或降低气候变化影响的建议，但同时也要保证全面性、客观性及公开透明性。IPCC 法的主要评估对象是基于已经严格审核过或出版的科学技术文献，它不监测研究任何与气候相关的资料或相关参数。

（4）碳计算器

碳计算器是一种计算工具，它主要存在于互联网，可以用于测算个人或家庭基于人数、住房面积、能源资源消耗量等计算日常活动全过程中所产生的二氧化碳排放总量。这个计算相对复杂，根据不同的人的不同活动轨迹，碳计算器需要考虑到一切用于日常活动的能源，包括电能、运输等。但是用碳计算器来核算碳足迹是极为方便且容易的，只要根据提示输入相应的数据即可，碳计算器网站将提供计算结果、当前国家和世界的平均值，以及减少碳足迹的合理建议。如果能明白我们的日常行为产生的碳足迹有多少、从哪来，那我们就可以从源头减少，以达到减少温室气体排放，减缓气候变化速度的最终目的。日常生活中常用的个人碳足迹评价基本计算公式见表 2-2。

综上所述，投入产出法是以整个经济系统作为核算边界的，它在核算时仅仅需要较少的、物力资源，相对成本较小；而生命周期评价法虽然结果相对准确，具备针对性，但需要消耗较大的人、物力资源，相对成本较高；IPCC 法虽然较为详细的考虑到了所有的温室气体排放的可能性，并给出了相对具体的排放原则和核算方法，相对来说更适合从生产角度核算研究某一区域的直接碳足迹，但是，该方法也存在一定的局限性，它只能用于研究相对封闭的碳足迹，不能从消费的角度计算隐含的碳排放量；碳计算器计算方简单易懂，但因为不同的碳足迹计算器的复杂程度和设计项目数量、种类有所不同，导致计算结果也不尽相同，偏差很大甚至矛盾。

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