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随着城市化进程的加快,城市活动对碳氮循环的影响愈加显著,城市生态系统碳氮代谢的失调成为城市环境污染问题的主要原因。研究城市活动的碳氮排放特征及其影响因素,可为了解城市在碳氮循环链上的作用、揭示城市生态系统碳氮代谢规律、探讨生态环境问题的形成机制、及促进城市可持续发展提供科学依据。《二十一世纪议程》指出,不可持续的消费是全球环境恶化的主要原因。选择城市家庭为研究对象、食物和能源消费为研究单元,分析消费活动的碳氮排放特征,不仅可作为城市碳氮研究的重要开端,也为引导可持续消费模式奠定科学基础。
本研究选取我国首都北京市,通过系统调查、历史资料收集、生命周期分析研究了城市家庭食物与能源消费的直接和间接碳氮排放特征,分析历史变化特征,比较家庭间差异,系统探讨了人口经济影响因素。得出以下主要结论:
(1)食物消费引起了6.8E+03kgC/人/年、8.0E+01kgN/人/年的排放:主要来自粮食、蔬菜和肉类的消费,以CO2和NO2排放为主,分别为24224.5、218.7kg/人/年。能源消费引起了6.0E+02kgC/人/年、6.0kgN/人/年的排放:主要来自煤炭和电的消费,以CO2和NO2排放为主,分别为1267.7、6.2kg/人/年。家庭消费的碳氮排放主要体现在消费品的生产、加工、运输等过程中的间接碳氮排放。
(2)食物与能源消费的碳氮排放表现出与家庭人口经济因素的显著相关性:食物消费方面,家庭规模越小、或收入越高、或平均年龄越大、或文化程度越低、或职业愈偏向劳动密集型,人均碳氮排放量越高;家庭规模与收入为主要影响因素。能源消费方面,家庭规模越小、或收入越高、或住房面积越大、或愈偏向于煤炭富集型能源消费结构,人均碳氮排放量越高;能源类型与住房面积为主要影响因素。由于人口经济因素在家庭的多样化组合及其所产生的综合效应,高碳氮排放不一定出现在高收入家庭。
(3)北京城市家庭食物(1979-1999年)与能源(1990-2003年)碳氮排放有着明显的时间动态变化,且直接排放与间接排放不同:整体表现为人均直接排放量减少、人均间接排放量增加的变化特征。前者主要是因为人均粮食(食物)、煤炭(能源)消费量的减少,后者主要是因为人均肉类—奶类—鱼类—水果(食物)、电(能源)消费量的增加。食物碳氮排放及能源生命周期HC、CH4、NOx排放与人均收入呈现显著线性相关。家庭规模的减少加快户均水平的减少趋势,快速增长的城市人口数使得城市家庭碳氮排放总量增加。
(4)未来食物与能源消费的人均碳氮排放将继续增加。“高速发展情景”高于“基线情景”,食物的价格调控、能源结构优化有助于减缓增长趋势。