养殖企业碳排放核算方法研究及实例分析

卢 聪，唐春荧，彭洪江

（1.东方国际集团上海环境科技有限公司，上海 200082；2.自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心，上海 200003）

我国是一个人口众多的国家。农业是我国的立国之本。畜禽养殖业在我国农业中占有举足轻重的地位。中国畜禽产品产量一直居于世界首位[1-2]。畜禽产品产量增加的同时，环境问题也随之而来。畜禽在大量饲养的同时，会产生大量的碳排放。人为原因排放的CO2中畜禽养殖占5%，N2O 中畜禽养殖占53%，CH4中畜禽养殖占44%[3-4]。中国农业活动排放的CH4中畜禽养殖占64.83%，N2O 中畜禽养殖占37.31%[5-6]。鉴于畜禽养殖是农业活动中重要一部分，对畜禽养殖中的碳效应进行核算具有重要意义。

1 碳核算基础

《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》是联合国政府间气候变化委员会出台的国家层面的标准。该标准出版于2006 年，是为了各国采用统一方法进行温室气体核算工作。《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》分为一般指导及报告，能源，工业过程和产品使用，农业、林业和其他土地使用，废弃物5 个部分。

《温室气体核算体系：企业核算与报告标准》是由世界可持续发展工商理事会和世界资源研究所共同编制的，是为了对企业进行碳排放核算而制定。《温室气体核算体系：企业核算与报告标准》包括设定组织边界、设定运营边界及企业温室气体排放量计算方法。

《城市温室气体核算国际标准》是由欧盟资助完成的，主要分为3 个部分。第一部分主要阐述了城市温室气体的核算边界。第二部分列出了城市温室气体排放计算公式。第三部分提出了一些减排的建议。

《省级温室气体清单编制指南》是国家发展改革委员会组织编写的。目的是指导各省进行碳排放的核算工作。其内容主要分为能源活动、工业生产过程、农业、土地利用变化和林业及废弃物处理5 个部分。

《上海市区级温室气体排放清单编制技术文件》是由上海市生态局提出，上海市经济信息中心负责起草。《上海市区级温室气体排放清单编制技术文件》主要是为了对上海市内温室气体清单编制工作进行指导，主要分为技术指引、能源活动、工业生产活动、农业活动、土地利用变化和农业和废弃物处理6 个部分。本研究采用的碳排放核算标准主要参考了《上海市区级温室气体排放清单编制技术文件》。

2 碳核算框架

碳核算体系基本框架如图1 所示。

图1 碳核算体系基本框架

2.1 基础层级：核算方法

在进行碳排放核算时，首先需要确认核算方法。目前，国内采用的核算方法主要分为排放因子法、质量平衡法和实测法3 种。从大的方面讲，涉及到碳核算的宏观概念。从小的角度看，涉及具体的碳排放源及碳汇源。

2.2 中间层级：核算内容

碳核算的内容主要包括2 方面，分别为进行碳核算时涉及的温室气体种类及涉及的活动种类。

2.2.1 碳核算温室气体

温室气体是指能够产生温室效应的气体。温室气体有很多种，主要的有6 种，如图1 所示。在这6 种温室气体中，二氧化碳的温室效应最小，但是其量很大。在所有温室气体中，二氧化碳在大气中含量最高，产生的总温室效应最大，所以对温室气体的核算也叫碳核算。本研究包含三大类温室气体：二氧化碳、甲烷和氧化亚氮，它们产生温室效应能力各不相同，换算成相同温室效应CO2质量，即全球变暖潜势值分别为1、25、298（联合国政府间气候变化专门委员会IPCC 第四次评估报告值）。

2.2.2 碳核算活动

碳核算主要包括5 种活动，分别为能源活动、工业生产活动、农业生产活动、林地和土地利用变化活动及废弃物处理活动。

2.3 目标层级：碳核算体系

碳核算是多层面的核算，从大的方面讲是国家层面和地区层面。从小的层面包括城市层面和行业层面。

3 碳核算方法

鉴于当前研究中的农业碳排放测算方法以排放系数法为主[7]，本研究中将着重排放系数法的2 个关键方面，即确定碳排放来源及相关排放系数来源与测算。排放因子法，一般是通过活动水平数据和相关参数之间的计算来获得温室气体排放量的方法，基本计算式为：温室气体排放量=活动数据×排放因子。其中活动数据指的是活动发生程度，即对活动数量及规模的衡量；排放因子指的是单位活动所引起的碳排放量或清除量。

4 碳核算的实践路径

4.1 能源碳排放效应

能源碳排放效应一般包括电能等消耗产生的碳排放。

4.2 养殖碳排放

养殖碳排放指畜禽动物食入高纤维饲料。饲料在畜禽体内消化后排出体外。粪便中的有机质经过甲烷菌发酵作用产生甲烷。粪便经过硝化菌和反硝化菌作用生成氧化亚氮。

4.3 废水处理碳效应

废水中氧化亚氮是由废水中硝化菌和反硝化菌产生的。废水中甲烷是有机质经过甲烷菌产生的。

5 核算体系

养鸡场碳效应主要是参考养鸡场的能源消耗碳排放效应、养鸡场的粪便管理碳排放效应、养鸡场废水中碳排放效应。

5.1 养鸡场的能源消耗碳排放效应核算方法

养鸡场能耗碳效应可以通过养鸡场最大能耗电能排放因子0.42 kgCO2/kW·h 和用电量按照公式（1）进行计算。

式中：EDR为电力消耗产生的二氧化碳间接排放量，kgCO2；ADDR，k为电力，kW·h 或GJ；EFDR，k为电力的二氧化碳排放因子，kgCO2/kW·h。

5.2 养鸡场的粪便管理碳排放效应核算方法

养鸡场粪便产生的甲烷和氧化亚氮总量可以通过动物数量，以及甲烷、氧化亚氮排放因子按照公式（2）、（3）计算。

式中：ECH4，粪便，i为第i种动物甲烷排放量，tCH4/a；EFCH4，粪便，i为第i种动物甲烷排放因子，kg/头/a；APi为第i种动物的数量，头/a。

式中：EN2O，粪便，i为第i种动物氧化亚氮排放量，tCH4/a；EFN2O，粪便，i为第i种动物氧化亚氮排放因子，kg/头/a；APi为第i种动物的数量，头/a。

根据SH/GHG-004-2022《上海市区级农业活动温室气体清单编制技术规范（试行）》，适用于上海市家禽粪便管理的甲烷和氧化亚氮排放因子分别为0.02 kg/只/a 和0.001 kg/只/a，因此，EFCH4，粪便，i取值为0.02 kg/只/a，EFN2O，粪便，i取值为0.001 kg/只/a。

5.3 养鸡场废水中碳排放效应核算方法

废水中甲烷排放量可以通过甲烷排放因子和有机物总量按公式（4）进行计算。

式中：TOWSWS为清单年份的生活污水中有机物总量，kgBOD/a；EFSWS为排放因子，kgCH4/kgBOD；RSWS为清单年份的甲烷回收量，kgCH4/a。

其中排放因子（EF）的估算公式如下

式中：Bo为甲烷最大产生能力；MCFSWS为甲烷修正因子。

按照SH/GHG-006-2022《上海市区级废弃物处理温室气体清单编制技术规范（试行）》中的推荐，MCFSWS取0.165，Bo取值为0.6 kgCH4/kgBOD。BOD 与COD 比值为0.43，可以由COD 计算出BOD 的含量。根据卫博[8]推算，RSW取值为0。

废水中氧化亚氮排放量可以根据氧化亚氮排放因子和污水中氮含量按照公式（6）进行计算。其中总氮含量可以根据氨氮和总氮比例关系0.078[9]计算。

式中：EFS，N2O为清单年份氧化亚氮的年排放量，kgN2O/a；NE为废水中氮含量，kgN/a；EFFS，E为废水的氧化亚氮排放因子，kgN/kgN；44/28 为从氮到氧化亚氮的转化系数。

按照SH/GHG-006-2022《上海市区级废弃物处理温室气体清单编制技术规范（试行）》中的推荐，EFFS，E取0.005 kgN/kgN。

5.4 养鸡场运行期碳排放总量

养鸡场运行期碳排放总量为养鸡场能源消耗碳排放、粪便管理碳排放、废水中碳排放之和。

6 实例分析

6.1 企业基本情况

上海市某养鸡场占地面积为13.2 亩（1 亩约等于667 m2），约为8 793.34 m2。主要业务是养鸡，主要选用笼养技术。饲养流程分为引种繁育、孵化雏鸡、雏鸡育成、产蛋和产蛋期过后出售成鸡，并采用清粪工艺。养殖工艺流程如图2 所示。

图2 养殖工艺流程图

6.2 核算结果

6.2.1 能源消耗碳效应核算

能源消耗碳效应在进行核算时可以根据电力排放因子0.42 kgCO2/kW·h 和用电量进行计算。养鸡场能耗主要是电力，其电力年消耗量为50 000 kW·h。参照公式（1），计算得出养鸡场因能源消耗产生的碳效应为21 t。具体核算参数见表1。

表1 养鸡场能源消耗碳排放量核算

6.2.2 粪便管理碳效应核算

粪便管理碳效应可以根据排放因子和动物数量进行计算。根据资料收集结果，养鸡场年养殖规模在8 万只左右。又根据SH/GHG-004-2022《上海市区级农业活动温室气体清单编制技术规范（试行）》，适用于上海市家禽粪便管理的甲烷和氧化亚氮排放因子分别为0.02 kg/只/a 和0.001 kg/只/a，参照公式（2）、公式（3）计算得出养鸡场因粪便管理产生的碳排放为63.8 t，其具体核算参数见表2。

表2 养鸡场粪便管理碳效应核算

6.2.3 养鸡场废水中碳效应核算

1）废水中甲烷排放碳效应核算。废水中甲烷排放可以根据排放因子和BOD 排放量计算。养鸡场废水中COD 年排放量为4.08 t。又根据我国SH/GHG-006-2022《上海市区级废弃物处理温室气体清单编制技术规范（试行）》，BOD 和COD 比例系数为0.43，适用废水处理甲烷排放因子为甲烷最大生产能力0.6 tCH4/tBOD和甲烷修正因子0.165 的乘积0.1 tCH4/tBOD，带入公式（4）计算得出废水中因甲烷产生的碳排放为4.4 t，其具体核算参数见表3。

表3 养鸡场废水中甲烷碳排放碳效应核算

2）废水中氧化亚氮碳排放碳效应核算。废水中氧化亚氮碳排放可以根据排放因子和氮排放量进行计算。养鸡场废水中氨氮年排放量为0.052 t，与之对应的总氮年排放为0.67 t。又根据我国SH/GHG-006-2022《上海市区级废弃物处理温室气体清单编制技术规范（试行）》标准，适用废水中氧化亚氮排放因子为0.005 kgN/kgN，带入公式（6）计算得出废水中因氧化亚氮产生的碳排放为1.6 t，其具体核算参数见表4。

表4 废水中氧化亚氮碳效应核算

综上，上海某养鸡场年碳排放量为90.8 t。

7 结论

1）上海某养鸡场消耗能源主要为电力。根据能源排放因子和能源消耗量，即可得到养鸡场用能产生的碳排放为每年21 t。

2）养鸡场碳排放主要包括粪便管理甲烷排放和粪便管理氧化亚氮排放。根据禽类排放因子与数量，计算得到鸡场每年粪便管理碳排放量为63.8 t。

3）养鸡场废水中温室气体排放主要包括甲烷和氧化亚氮排放，排放量为6 t。

4）养鸡场每年总碳排放量为90.8 t。