碳循环的主要过程篇1
关键词：碳循环，StS，物质及转化，含碳物质，二氧化碳
不久前，H老师开设了一堂题为《自然界中氧和碳的循环》的公开课，课上得很成功，例行的课后评价也不错。就在教研组会议即将结束时，a老师提出：是否可在“小结”时强调一下，碳循环中的“碳”是指碳元素。一石激起千层浪，这时组内的老师明显地分成两部分而激烈争论起来，K老师等五人明显地反对此结论，而Y老师等五人明显支持这个结论。争论的双方引经据典，争论得不可开交。碳循环中的“碳”到底指什么呢？笔者从以下几个角度认定：参加碳循环的是含碳物质，碳循环中的“碳”是指Co2。
1、从科学、技术、社会的关系（StS）的观点看，科学知识源于人类需要而产生，是人们艰苦探究的结果。人类社会的生存与发展离不开吃饭与穿衣，而粮食、棉布等离不开光合作用，光合作用离不开Co2。倘若大气中没有Co2，人类就将无法生存，更谈不上发展。当然，大气中Co2的含量也不是越多越好。大气中Co2含量太高，会使地表不易散热，引发温室效应与气候异常StS，影响人们的生活和生产，甚至直接影响人类生存。因此，研究碳循环的目的之一就是研究Co2的含量与变化原因及应对办法。尽管其它物质（如Co、C）中也含有碳元素，但它们不能直接转化成有机物。即从StS的观点看，对人类生存最密切相关的是Co2这种物质。
2、本课的教学目的决定了碳循环是含碳物质间的循环。八年级下册第二章“空气与生命”是从空气与生命的关系引入的，也是从空气和生命的角度整合教学内容（包括光合作用，呼吸作用与碳循环的关系）的。因此，这一节的教学目标确定为“了解自然界中的氧循环和碳循环，从而认识自然界中的物质是循环与转化”的。由此可见，从本节课的教学目的来看，碳循环指的是含碳物质间的循环，而不是组成物质的碳元素的循环。
3、从实现“低碳化”的方法看，碳循环是含碳物质间的循环。
人类以碳水化合物为食，人类身体本身也含有碳元素，它们不存在“低碳化”的问题。所谓“低碳化”并不是指降低某物体中碳元素的含量而是指降低大气中过高的Co2含量。解决大气中Co2含量过高的主要办法是：（1）植树造林。（2）减少含碳矿石燃料燃烧。方法（1）的原理是利用光合作用吸收Co2，从而降低空气中Co2的含量论文格式范文。按质量守恒定律，在Co2转换成有机物的过程中，碳元素的种类及质量不发生任何变化，不存在碳元素循环问题。方法（2）的原理是通过减少含碳物质的燃烧,降低大气中的Co2含量。因为在燃烧过程中，单质碳或化合态的碳会变成Co2。可见，在这些变化中改变的是含碳物质，而不是碳元素。因此，从实现“低碳化”的主要方法来看，碳循环是指含碳物质（主要是Co2）的循环而非碳元素的循环。
4、碳循环本身决定的是含碳物质间的循环。
循环是一种周而复始的运动。它是指从起点出发，经过一系列复杂的变化，又重新回原来的原点的过程。碳循环是指以Co2为原料，经过一系列的变化再变成Co2的一种过程。实现碳循环三条主要途径是：
可见，在碳循环的三条主要途径中，无论发生什么变化，碳元素始终不变；而从起点经变化再回到原点的是含碳物质Co2。因此，碳循环本身告诉我们：参加碳循环的主要是含碳物质Co2，碳元素是恒定而不是循环。
综上所述，碳循环是含碳物质间的循环。从碳循环的途径看，只有Co2才能参与碳循环，其它含碳物质几乎不能参与碳循环。因此，碳循环中的“碳”不是指碳元素而是指含碳物质Co2。教研组内面红耳赤的争论也就划上了句号。归纳起来，碳循环就是含碳物质Co2在一定条件下发生的物质间的转换。正是这种物质间的转换和变化，实现了能量的固定、转化及利用，实现物质间的动态平衡。也正是这种物质间的转换和变化，使得我们知道了节约水电的意义不仅仅是省下几个铜板，而是“节能减排”与“低碳生活”的具体要求。碳循环是物质的运动形式之一StS，是对“运动是物质的性质之一”的哲学观点的一种诠释。
反思a老师等人的错误原因是既与教材编排有关，也与他们太过相信书本有关。《科学》（八下）确实没有明确的碳循环的概念，更没有指出碳循环中的“碳”是指什么。教材作出这样的编排可能是“留白”艺术的体现，诱导教师在思考与探究过程中理解概念的本质，而不是照本宣科。虽然《科学》教学参考书（八下）第55页第二段有：“碳元素的循环虽然简单，但很重要。”这句话，虽然《科学》教科书第六册第51页提到“组成生物体的一些基本化学元素，如碳------等，在生物与无机环境之间可以地出现和循环”。但我们更相信事实与逻辑思考。
现代科技已测定：大气中Co2的含量约占0.03%。如果没有补充，Co2将在25~30年的时间内被植物消耗殆尽。然而空气中的Co2始终没有明显的减少，这就是碳循环的作用。随着工业和交通运输业的发展，人们对含碳能源物质的需求日益增多，大量燃烧含碳矿物燃料的结果是使大气中Co2的含量明显升高。利用碳循环降低Co2含量是人们最好的选择。于是，植树造林、利用太阳能及开发新能源、节约衣物等行动就成为“低碳生活”的必然选择。
在生物圈中，碳循环与氧循环有着密切的联系。空气中的氧可以渗透到生物圈是各个角落，动植物的呼吸作用、地壳表面物质腐败氧化等过程不断消耗大气中的氧。但与此同时，绿色植物的光合作用却大量吸收着大气中的二氧化碳，并将生成的氧气释放到大气中。如此生生不息，构成了生物圈的氧循环，并保持了大气中氧含量的恒定，维持了整个生物圈中的碳——氧平衡，人类才得以生存。
含碳物质Co2是循环的，其它物质也有许多是循环的。《科学》八上教材中提到：水是循环的。水循环的形式有：海——陆循环、陆——陆循环及海——海循环等三种基本类型。由于水循环的存在，江河中、海洋中的水每隔一定周期就“焕然一新”。另外，大气也是循环的，大气环流就是大气循环的最好证明。正因为大气环流的存在，身处北纬30°的我们就感到夏天特别热而湿润、冬天特别冷而干燥。正因为生物圈的许多物质是循环的，地球上的人类就应联合起来，抵制破坏环境的行为。否则地球上将找不出一方净土，人类也将无法生存。
唯物主义者认为：世界是由物质组成的，物质是真实存在的，由物质组成的生命也是循环的。植物春天发芽、秋冬萧杀，经历着生与死的循环。人类与其它动物一样，历经出生、生长和发育、生殖、衰老和死亡，经历着生与死的循环论文格式范文。所不同的是，生物体的循环总是伴随着生命现象，它比非生物体的物质循环更复杂。生物体的循环总能使下一代更适应环境，是螺旋式上升的循环。社会是由人类构成的，人类社会也有许多现象是循环的。据说，当节俭的钱钟书（北大学者）穿着几十年前的服饰在路上迎客时，回头率超过60%。作为社会的一部分的教育StS，其课程设置也颇有循环的味道。中国古代孔夫子的“礼”、“乐”、“射”、“御”“书”、“数”等六艺教育是大综合。一百多年前，科学的进步将综合理科分为理、化、生等分科教育。哪曾想社会的发展，又将分科的理、化、生教学合并为现在的综合理科（科学）教育。合—分—合，走的也不是一条循环之路吗？其实，社会形态也是循环的。社会已经过了生产力极低的原始社会，又历经了奴隶社会、封建社会、资本主义社会，最终又将走向生产力极高的共产主义社会。当然，这种循环不是简单的回归，而是螺旋式上升到更高层次。
学生的学习也颇有循环的味道。通过课堂教学，学生可掌握乃至生成一些知识。但遗忘规律告诉我们，一周左右的时间就会使许多学生掌握的知识趋于零。经过及时的“温故”，既能使学生重新掌握这些知识，又能使学生“知新”。这就提醒我们教育工作者，在课堂教学中有适量的“循环”，才能使学生避免遗忘。只有不断的“循环”，才能使学生不断的纠错中学得更深刻、更有效。当然，教学中的“循环”应避免“炒冷饭”，否则很难“知新”。
关于《自然界中氧和碳的循环》这节公开课的讨论已经结束，对于碳循环中“碳”是什么的争论也已尘埃落定。碳循环证明了含碳物质是运动的，碳循环中的“碳”是指Co2而非碳元素。水循环等证明了还有许多物质是运动的，生命的循环证明生命也是运动的。学习过程的循环，证明了人的认识是螺旋式上升的。总之，物质与认识在运动和变化过程中都会出现循环，循环的不仅仅是物质。
俞百炎
碳循环的主要过程篇2
关键词低碳模式;低碳均衡;循环经济;综合集成
中图分类号F061.3文献标识码a文章编号1002-2104(2010)03-0001-08doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.03.001
可持续发展(SustainableDevelopment)理念自1972年首次提出以来,已深入到人类发展的各个层面,特别是以可持续发展为根本目标的循环经济(Circulareconomy)模式的兴起,极大地推动了“经济-社会-生态”的可持续发展。然而,在循环经济发展进程中,始终面临一系列重大的环境问题,其中最根本、最棘手的就是如何解决因化石能源无度利用导致温室气体过度排放而引发的全球气候变暖问题。2003年,英国政府在其能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》中首次提出“低碳经济”的概念,引起全球广泛关注[1];2007年,美国出台《低碳经济法案》,表明未来低碳经济将成为其重要的战略选择[2];2007年,主席提出中国将“发展低碳经济”、研发和推广“低碳能源技术”、“增加碳汇”、“促进碳吸收技术发展”;2008年,日本以《构建低碳社会的12方略》为基础着手实施“低碳社会行动计划”[3]。《斯特恩报告》指出,“现在全球以每年1%的GDp投入碳减排,将可避免未来因环境恶化造成的每年5%-20%的GDp损失”[4],向低碳经济转型已成为可持续发展框架下世界未来的发展方向。本文将通过判明循环经济的低碳价值,阐述循环经济的理论困境,结合我国循环经济的现实困境,提出循环经济的低碳模式,并运用系统综合集成思想,构建低碳模式基本框架和实现途径。
1循环经济的低碳价值
据《中华人民共和国循环经济促进法》,循环经济是“在生产、流通和消费等过程中进行的减量化、再利用、资源化活动的总称”,循环经济本质上是一种生态经济,蕴含了节能减碳的价值品质。然而,在目前技术水平约束下,循环经济在能源环节中面临巨大瓶颈,作为特殊资源的化石能源无法完全实现“资源-产品-废弃物-再生资源”的循环利用。要突破该瓶颈,在理论和现实意义上都要求发展循环经济的低碳模式。
1.1循环经济指标分析
评价指标体系涵盖了循环经济发展的基本框架内容,是衡量其发展状况的重要工具。分析其指标体系,可从深层次上判明循环经济“减碳”的价值品质。根据《中华人民共和国循环经济促进法》,我国循环经济宏观评价指标由能源利用指标、水资源利用指标、矿产资源利用指标和废弃物再生利用指标四大部分构成,如表1所示。1.1.1能源利用指标分析
能源利用指标用来衡量循环经济发展过程中的能源利用效率和能源结构状况,包括:能耗强度高耗能产品单位能耗、供电标准煤耗和能源加工转换总效率四类指标。其中前三者是逆向指标,能源加工转换总效率为正向指标;前三者的值越小、后者的指标值越大均表明能源利用效率越高,能源消耗量越小,温室气体排放量也越少。
1.1.2水资源利用指标分析
水资源利用指标用来衡量水资源的利用效率,包括:农业灌溉水平有效利用系数、工业用水重复利用率和工业增加值取水量三类指标。其中前两种是正向指标,后者是逆向指标,前者的值越高或后者的指标值越低说明水资源利用效率越高,水资源的新开采量就越小,社会总能耗就越小,温室气体的排放量相应就越少。
1.1.3矿产资源利用指标分析
矿产资源利用指标用来衡量矿产资源的利用效率和回收效率,包括:重要矿产资源回收回采率和金属再生利用率。前者是正向指标,后者是逆向指标,其指标值越优说明矿产资源利用效率越高,矿产资源的新开采量就越小,社会总能耗就越小,温室气体的排放量相应就越少。
徐玖平等:发展循环经济的低碳综合集成模式中国人口•资源与环境2010年第3期1.1.4废弃物再生利用指标分析
废弃物再生利用指标用来衡量废弃物的利用效率和处理效率,包括:工业固体废物产生量、工业固体废物堆存和处置量、工业固体废物综合利用率、废金属再生利用率、城市生活垃圾清运量、Co2排放量。前五类指标其值越高说明废弃物利用效率越高,新资源的开采量就越小,社会总能耗就越小,温室气体的排放量相应就越少。
上述分析表明,在循环经济的主要指标具有明显的低碳意义,体现着循环经济追求提高能源利用效率和降低能源消耗总量的减量化发展原则。表2显示了循环经济指标在节能减碳方面的低碳价值及其所具备的化石能源利用减量化、温室气体排放减量化的内涵和品质。
1.2循环经济面临困境
循环经济遵循“资源-产品-废弃物-再生资源”的闭合流程,主张最大限度地利用资源,并将对环境的破坏降到最低程度,有利于社会经济的可持续发展。然而,在循环经济现有框架下,以人类现有的技术而言,作为特殊资源的化石能源无法完全实现“资源-产品-废弃物-再生资源”的循环利用(如图1所示)。
在正常情况下,自然界的碳循环是平衡的,在漫长的农业社会温室气体(Co2)浓度一直稳定在280ppm,但工业革命以来,温室气体浓度一直处在快速上升的趋势[5];诺贝尔奖获得者斯凡特•阿累利乌斯认为,化石能源(高碳能源)的燃烧使用将不可避免地增加大气中Co2的浓度[6],预计到2050年,温室气体浓度将达到550ppm[7],这将导致全球气候变暖,冰川融化、海平面上升,病毒增加、物种减少、灾害性气候频繁等,极大地扰乱自然生态系统内部的平衡。
为维持生物圈的碳平衡、抑制全球气候变暖,循环经济亟需通过模式创新降低生态系统碳循环中的人为碳通量,通过减排Co2、减少碳源、增加碳汇,改善生态系统的自我调节能力。在实践上,我国发展循环经济在能源和环境方面还存在以下三个方面难以克服的问题。
1.2.1节能减排问题凸显
我国正处于工业化、城市化、现代化快速发展时期,能源消费持续增长,“节能降耗与发展排放”问题突出。2003年我国的单位GDp能耗为美国的4.3倍,日本的11.5倍[8],单位GDp水耗是发达国家的5.1-35.8倍[9],目前,由于经济规模的逐年增加以及煤炭主导的能源结构,我国温室气体排放总量已居世界第二位,与世界其他国家相比(如表3所示),我国单位GDp的碳排放强度很高,并呈快速增长趋势,预计2020年将超过美国,成为世界第一大Co2排放国[10]。在循环经济发展进程中,我国节能减排形势严峻,任重道远。
1.2.2能源结构严重高碳
在目前我国的能源结构中,煤炭仍然占最主要部分,我国一次能源生产和消费结构中,煤炭比重分别高达76%和68.9%,是世界上煤炭比重最高的国家,相对而言石油和天然气比例较低,人均石油开采储量仅为世界平均值的11%左右[11]。我国能源结构“富煤、贫油、少气”的特征,决定了化石能源消费比重大,清洁能源比例较低,Co2排放强度高,导致在经济发展过程中“高碳”特征异常突出。
1.2.3产业模式极不合理
我国经济在高增长过程中形成了“高速发展、高碳排放”的发展路径,由于产业结构失衡,能源结构单一,三大产业发展模式高碳问题异常突出,高能耗的工业在三大产业中的比重过高,尤其是电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等“高能耗、强排放、重污染”的行业在我国第二产业中比例过高,而低能耗的生态农业、现代服务业发展滞后,导致经济发展“持续高碳”。
综上所述,面对温室气体过量排放、全球气候变暖的困境,结合我国循环经济的现实瓶颈,亟需创新循环经济的低碳模式,通过构建“人类社会-自然生态”系统低碳动态均衡,实现可持续发展。
2低碳模式结构特征
循环经济的低碳模式是以“社会-经济-生态”复杂巨系统为背景,以提高碳生产率实现可持续发展为目标的特殊循环经济模式,其本质是一种经济控制模式,按照减量化原则,通过源头控制减少Co2排放,即减碳,通过末端控制,即固碳,来实现温室气体的减量化排放,重构人类的经济社会系统,使“社会-经济-生态”在低碳目标下具有耦合结构,形成其特有的结构特征。循环经济低碳模式结构如图2所示。
2.1系统整体特性
低碳模式是由经济、社会、生态系统按一定系统规则、秩序构成的开放的复杂巨系统,其在系统要素、层次、目标、运行等方面都具有复杂、有序、多元、耦合、动态的整体特性。
2.1.1系统要素互为基础
开放性。开放性体现在以系统与外界环境的物质、能量交换为基础,以各个子系统间碳减排为手段,以提高炭生产力为目标的相互作用的过程。低碳模式不断从外界汲取负熵流,在系统内部,社会、经济和生态系统互为背景,通过碳减排,达到“社会-经济-生态”低碳动态均衡,实现可持续发展的目标。
2.1.2系统层次有序众多
高维性。低碳模式是由低碳经济、低碳社会和低碳生态等子系统构成的复杂巨系统,而每一个子系统又包括其各自的子系统,由于低碳系统组织在作用、结构与功能上表现出等级秩序性,以上这些系统还可以继续划分系统等级,如此逐层分解,形成了低碳模式系统的庞大的层次结构。
2.1.3系统目标复杂多元
复杂性。低碳模式是“经济-社会-生态”三维一体的多目标复合系统和有机整体,发展低碳模式就是要从系统整体的角度着眼,综合协调和控制循环经济系统整体和部分的关系,统筹整体功能和局部利益,实现以人为中心的社会、经济系统与自然生态系统之间的动态均衡。
2.1.4系统运行动态演化
涌现性。在低碳模式内部,经济、社会和生态各子系统之间通过吸收、反馈、协同、耦合等系统运动,在动态中实现系统的优化和创新,从而使系统内部组织和结构,经历从简单到复杂、从独立到融合、从封闭到开放、从无序到有序的演化,涌现出各子系统所不具备的整体效应即:“经济-社会-生态”的低碳均衡动态发展。
2.2立体模式结构
低碳模式以自然生态系统系统为背景,以社会经济系统为核心,通过调整能源结构、产业结构,发展节能减排技术、优化消费习惯达到减少碳源的目的,从而根本上改变对化石能源的高消费造成的高碳排放;同时,通过技术创新,发展碳中和技术、碳封存技术,积极发展炭汇林,建立炭汇交易机制,减少环境中Co2的存量,使得碳排放和碳吸收达到动态平衡,实现“经济-社会-生态”可持续发展。低碳模式的框架结构如图3所示。
2.2.1多跨度时间结构
低碳模式可分为四个相互影响时间跨度,较长周期跨度制约着较短周期跨度的发展,同时较短周期跨度的变化累积形成较长周期跨度的动态演进。低碳模式时间结构如图4所示。
(1)短时间跨度-企业层面低碳经济。一般为5年以内,在此期间,系统的外部环境作用相对较稳定,其核心环节是通过实施碳减排技术,减少Co2排放量承担起企业的生态责任。
(2)中时间跨度-产业层面的低碳发展。一般为20年以内,在此期间,经济发展会显著改造系统内外部环境,其核心问题是实现产业范围内的结构调整,通过能源结构和产业结构优化配置,实现产业的低碳发展。
(3)长时间跨度-社会层面的低碳社会。一般为50年以内,在此期间,系统内外部环境的变化甚至超出人类的认知水平,其核心问题是在全社会进行低碳模式的系统改造,“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳世界”理念深入人心,人类全面、稳步、有序地步入低碳时代。
(4)超长时间跨度-全局层面的低碳生态。一般为100年以内,在此期间,系统内外部环境的变化已深刻影响系统每个组元的运行,其核心问题是构建低碳生态系统,实现低碳排放甚至零碳排放,使得整个生态系统具有自然条件下的碳平衡,全面缓解全球气候变暖的压力。
2.2.2多层次空间结构
低碳模式可分为逐次扩大的四个层次,形成“企业-产业-社会-生态”的整体空间结构。
(1)小空间跨度。关注企业层面的低碳模式,在企业内通过推行碳减排技术和能源替代策略,减少生产和服务中化石能源使用量,实现Co2排放最小化。
(2)中空间跨度。关注产业层面的低碳经济,通过优化产业结构,调整能源结构,推行碳减排和固碳技术,提高炭生产率,在同样经济产出水平下,减少Co2的排放量,实现经济系统的低碳化。
(3)大空间跨度。关注社会层面的低碳发展,最大限度高效地利用能源,减少Co2排放,实现人类生产和生活过程中各个环节的低碳化,构建低碳社会体系。
(4)超大空间跨度。关注整个生态系统的低碳发展,通过降低人类活动对生态系统中Co2的排放量,使得整个地球生态系统恢复至正常的Co2水平,从而达到缓解全球气候变暖的目的。
综上分析,低碳模式要求人、经济、社会和生态等子系统,在时间和空间的微观、中观、宏观和超级四个尺度动态、立体地实现“经济-社会-生态”可持续发展的目标。
2.3动态运行模式
低碳模式,在运行模式结构上分为三个层次:低碳高效经济系统、低碳和谐社会系统、低碳均衡生态系统;通过生态控制理论,在经济系统高效运行前提下,通过调整能源结构和产业结构,控制碳源,减少碳排放;在社会系统和谐稳定的基础上,改变人们的高碳消费习惯,减缓高碳生产的动力,控制碳源;在生态系统,通过保护与发展森林、草地、湿地等微系统,增加碳汇,恢复生态系统自然的碳循环平衡;通过低碳模式的耦合作用,实现“经济-社会-生态”的低碳动态均衡和可持续发展。
2.3.1低碳高效经济系统
低碳经济系统是一个多层次、多角度的耦合体,由若干清洁生产企业、循环关联产业、生态工业园区和多条生态工业链组成,涵盖了经济系统中的生产、物流、消费、能力支撑各个层面。企业、产业和园区之间,通过节能减排,调整生产结构和能源利用结构,使系统中的化石能源都得到充分的利用,同时开发清洁能源,减少Co2排放实现整个经济系统的低碳化和高效化。
2.3.2低碳和谐社会系统
低碳社会系统是将低碳理念注入社会生活各层面,以政府服务体系、法律法规体系、技术创新体系、信息服务体系、文化道德体系、约束激励机制等为支持,把低碳经济的理念渗透到社会各个领域,形成良好的发展低碳经济的社会氛围和舆论环境,通过发展绿色住宅、建立生态社区、构建低碳消费等措施,全面减少社会层面的碳排放,最终实现和谐文明的低碳社会。
2.3.3低碳均衡生态系统
低碳生态就是在经济领域实现低碳转型的基础上,通过构建低碳社会,实现人类社会经济系统的低碳均衡,从根本上减少人类活动造成的Co2过量排放的问题,从而实现生态系统自然碳循环的动态平衡,消除温室气体过度排放造成的全球气候变暖问题,解除由此带来的生存危机。
3低碳模式集成体系
低碳模式在深刻反思人与自然关系的基础上,继承与发展农业文明和工业文明的优秀思想,通过构筑“人类社会-生态环境”系统的低碳动态均衡,以低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益为发展特征,实现人类生存发展模式的根本性转变,彰显生态文明的价值品质。低碳模式的发展体系以生态伦理理论、生态经济理论、生态控制理论和循环经济为理论基础,通过系统集成耦合产生低碳模式的理论体系;通过产业模式和能源结构优化调整,以低碳技术为发展手段,在低碳政策保障体系的框架下,追求人类社会与自然环境的低碳动态均衡,实现“社会-经济-生态”的可持续发展。低碳模式综合集成体系如图5所示。
3.1理论集成
低碳模式通过构建“人类社会-自然生态”系统低碳动态均衡,实现“社会-经济-生态”可持续发展,是人与自然的统一整体。低碳模式是在生态伦理指导下,实现生态文明的社会经济发展范式。低碳模式将“天人合一”的思想具体为“人类社会-自然生态”系统的低碳动态均衡。在低碳发展框架下,通过继承已有思想,融入低碳理念,耦合形成低碳模式理论体系和理论创新。低碳模式理论集成体系如图6所示。
3.1.1理论体系
生态伦理、生态经济和循环经济构成了低碳模式的理论基础。生态伦理为低碳模式提供发展哲学,生态经济为低碳模式提供发展框架,循环经济为低碳模式提供发展路径。低碳模式通过继承与发展现有的文明成果,立足“社会-经济-生态”巨系统,以系统低碳均衡为价值判断,从资源、产业、社会和生态四个层面演绎出完整的低碳模式理论体系。
低碳资源理论是以资源能源为对象,阐述在低碳模式框架下,关于资源减量化循环化利用、优化能源结构、发展清洁低碳能源及其开发利用技术的相关理论;低碳产业理论是以产业经济为对象,阐述在发展低碳经济过程中,关于利用低碳技术进行企业清洁生产,产业优化布局的相关理论;低碳社会理论是以社会系统为对象,阐述在追求低碳和谐社会过程中,关于如何贯彻低碳理念,优化社会消费方式,构建低碳社会的相关理论;低碳生态理论是以生态系统为对象,阐述在实现低碳生态均衡过程中,关于如何保护生态环境、增加碳汇、维护自然系统碳循环平衡、实现“社会-经济-生态”系统低碳动态均衡,构建低碳生态的相关理论。
在低碳模式理论体系中,低碳资源是基础,为实现低碳均衡提供资源利用的理论技术;低碳产业是核心,为低碳经济的重点经济环节提供相关理论技术;低碳社会是保障,为发展低碳经济、构建低碳社会、实现低碳均衡提供社会制度保障的相关理论;低碳生态是目标,通过低碳资源理论、低碳产业理论和低碳社会理论刻画人类社会的低碳发展路径,实现“人类社会-自然生态”系统的低碳动态均衡,最终走向可持续发展。
3.1.2理论创新
低碳模式作为可持续发展框架下,继承生态经济和循环经济思想的全新的发展模式,在理论创新方面具有全新的理论品质。低碳模式理论体系通过继承与发展,从发展哲学和发展范式两个层面成了新的理论品质。
在发展哲学层面,低碳模式以低碳理念为核心创新了低碳世界观、低碳伦理观和低碳价值观。低碳世界观是在继承“天人合一”世界观的基础上,用“人类社会-自然生态”系统低碳动态均衡的观点重新审视人与自然的关系,指导人类实践活动;低碳伦理观是在生态伦理思想的基础上,站在生态文明的高度,反思人与自然关系,以“人类属于地球,而地球绝不属于人类”的价值判断,重新定位人类在“人类社会-自然环境”巨系统中的坐标;低碳价值观以低碳世界观和低碳伦理观为基础,以“人类社会-自然生态”系统低碳动态均衡为处理人与自然关系的价值判断标准,重塑人类社会在“高发展-高排放”困境中的价值体系,以低碳价值作为作为人类生产、消费的价值取向。
在发展范式层面,低碳模式以低碳发展为导向创新了低碳发展观和低碳经济观。低碳发展观是在低碳世界观的基础上,面对全球气候变暖的生存危机,以实现低碳均衡作为可持续发展框架下“最根本、最现实、最紧迫”的发展目标,通过“社会-经济-生态”巨系统低碳动态均衡,最终实现人与自然的和谐发展。低碳经济观是在低碳发展观的基础上,针对社会经济“高发展、高排放”的高碳瓶颈,在低碳技术和低碳制度支撑下,以能源结构调整和产业结构优化为手段,通过清洁生产机制,追求经济发展路径由高碳经济向“高发展、低排放”的低碳经济转向,实现低碳均衡前提下社会经济的高效能、高效率和高效益。
3.2现实框架
低碳模式为解决循环经济碳减排压力,应对气候变化提供了有效的发展路径。低碳模式是针对化石能源利用高碳排放问题,以提高碳生产率构建低碳均衡实现可持续发展为目标,以能源消费和废弃物减量化排放为原则,以“低能耗、低排放、低污染”和“高效能、高效率、高效益”为基本特征,以能源结构调整、产业模式优化和技术体系创新为主要手段,以节能减排为发展方式,以低碳政策体系为重要保障的特殊的循环经济模式。实施低碳模式是一项复杂的系统工程,是解决我国经济社会“高速发展”与“高碳排放”之间矛盾的有效手段,是构筑低碳均衡,最终实现“社会-经济-生态”可持续发展的有效途径。
3.2.1以能源问题为突破实现持续发展目标
低碳模式以持续发展为目标。低碳模式是以低能耗、低污染、低排放为特征的新经济发展模式。低碳能源是低碳模式的基本保证,清洁生产是低碳模式的关键环节,循环利用是低碳经济的有效方法。低碳模式通过进行一场深刻的能源经济革命,推进现代经济发展由以碳基能源为基础的不可持续发展经济,向以低碳与无碳能源经济为基础的可持续发展经济的根本转变,加速能源消费结构由高碳型黑色结构,向低碳与无碳型绿色结构的根本转变。低碳模式在本质上是可持续发展模式,持续发展是低碳模式的根本方向,低碳模式是最具操作性的、可量化的持续发展模式。
3.2.2以节能减排为方式彰显循环经济本质
低碳模式以循环经济为本质。节能减排是应对温室气体减排国际压力、能源供需矛盾和生态日益恶化问题的主要手段,是实现低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益发展目标的着力点。低碳模式是发展循环经济的必然选择、最佳体现与首选途径,同时又向循环经济发展提出了新要求:在循环经济的“3R”原则中,“减量化”首先应该通过节能减排实现化石能源利用少量化和碳排放最小化、无碳化。发展循环经济内在要求发展低碳模式,循环经济是低碳模式的本质,低碳化发展是循环经济发展的重要特征。
3.2.3以低碳能源为重点推动能源结构调整
低碳模式以能源结构调整为手段。低碳发展是指在保证经济社会健康、快速和可持续发展的条件下最大限度减少温室气体的排放。低碳约束将制约经济发展方向的选择,决定经济社会向低温室气体排放的方向演化发展。在保持现有经济发展速度和质量不变甚至更优的条件下,以低碳能源为重点改善能源结构,通过限制高碳能源在社会能源构成中的比例,积极开发低碳能源,合理调整能源结构,优化能源利用方式,提高能源利用效率,可以实现碳排放总量和单位排放量的减少。因此,为了实现温室气体排放降低和经济规模持续增长的双重目标,以低碳能源为重点推动能源结构调整是低碳发展的有效途径。
3.2.4以低碳产业为支撑实施产业优化模式
低碳模式以产业优化模式为途径。产业结构将制约经济发展的路径模式,决定社会经济温室气体排放的强度。在国民经济中,三大产业生产特征不同,其能耗和碳排放量也不同。低碳模式是以低能耗、低污染、低排放为特征的循环经济模式,要实现社会经济低碳转向,须调整三大产业在国民经济中的比例,通过加快淘汰高耗能、高污染的制造业落后生产能力,发掘服务业领域节能减排的巨大潜力,减少碳源;发展生态农业,提高森林覆盖率,增加碳汇,吸收Co2,增加碳汇;必须以低碳产业为支撑,转变经济增长方式,实现社会经济从“高增长,高排放”的高碳增长模式向“高增长、低排放”的低碳增长模式转变,实现产业模式优化。
3.2.5以低碳技术为主体构筑创新技术体系
低碳模式以低碳技术创新为方法。低碳或无碳技术的研发规模和速度决定未来温室气体排放减少的规模,低碳技术主要包括三类:温室气体的捕集技术、温室气体的埋存技术和低碳或零碳新能源技术。低碳技术将成为未来国家核心竞争力的重要标志,我国应以新能源技术创新与产业发展平台为依托,从组织体系、对象体系、投入体系、服务体系四个层面,构建以政府为引导、市场为导向、企业为主体、投入为基础、服务为保障、高等学校和科研机构共同参与、产学研结合的低碳技术创新体系。
3.2.6以政策体系为保障开展低碳模式示范
低碳模式以政策法规体系为保障。低碳政策保障体系是实现低碳能源结构调整、推行低碳产业优化模式、构建低碳技术创新体系的重要支撑平台,低碳模式的发展须依靠政策保障来降低其成本。我国应主要从低碳政策体系、低碳市场体系和低碳考核体系三个方面构建低碳模式政策保障体系,在此基础上,创建“政府推动、市场主导、企业主体、全民参与”的低碳模式试点机制,有重点、有针对地从区域(城市)和产业(企业)两个层面系统性、有步骤的开展示范;积极打造以“高速增长、低碳排放”为特征的“低碳模式示范工程”,充分发挥其“以点带线、以线促面”的试点示范作用,促进社会经济实现低碳发展。
4结语
低碳模式在深刻反思人与自然关系的基础上,继承与发展农业文明和工业文明的优秀思想,通过构筑“人类社会-生态环境”系统的低碳动态均衡,实现人类生存发展模式的根本性转变,彰显生态文明的价值品质。低碳模式是针对循环经济发展过程中化石能源利用高碳排放问题,以提高碳生产率实现可持续发展为发展目标,以能源消费和废弃物减量化排放为发展原则,以“低能耗、低排放、低污染”和“高效能、高效率、高效益”为基本特征,以能源结构调整、产业模式优化和技术体系创新为主要手段,以节能减排为发展方式,以低碳政策体系为重要保障的特殊循环经济模式。实施低碳模式是一项复杂的系统工程,其通过构筑低碳均衡达到“社会-经济-生态”的可持续发展。
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DevelopingtheLowcarbonmetasynthesismodelofCirculareconomy
XUJiupingLiBin
(engineeringResearchCenterofLowCarbontechnologyandeconomy,SichuanUniversity,ChengduSichuan610064,China)
碳循环的主要过程篇3
关键词：森林生态系统；碳储量；碳循环；作用
根据生态学原理，一个系统中的自然过程总是有利于系统的结构稳定和功能最大化，而非自然过程总是降低或破坏生态系统的稳定性，增加系统的不确定性，增加系统的不确定性。显然，大量开采化石燃料以及开采森林等活动都是非自然过程，这些活动导致了大气二氧化碳浓度的不断上升。虽然目前我们尚不能准确地预测其生态后果，但最终的结果必将危害人类自身。鉴于大气二氧化碳上升可能引起的严重生态后果，科学家对于全球碳循环进行了广泛的研究。具体内容包括地球各部分(大气、海洋和森林等)碳储量估算，森林生态系统与其他部分碳的交换量(流)的估算，以及人类干扰对各个库和流的影响。在陆地生态系统中，森林是最大的有机碳的贮库，它贮有1146pg碳，占整个陆地碳库的56%。因此，了解森林生态系统在碳循环中的作用，对于研究陆气系统的碳循环乃至全球碳循环都是一个基础，具有重要的意义。
一、森林及地球各部分的碳储量
当前，对全球碳库及库与库之间的转移量以及转移速率等关键性数值的估计差异较大。大气层中的碳总量约为7.0×1017～7.5×1017g。由于大气层的二氧化碳浓度正处加速上升阶段，因而其碳储量的估计值显然与估算的时间有一定的关系。地壳碳储量最大，估计值相差也大，不过它们与其他库的交换很小，因此一般不会给碳流量的估算带来大的误差。海洋是仅次于地壳的大碳库，也是最大的一个汇。通常估计海洋中的碳储量时将其分为表层和深层2个亚库，前者与大气有较频繁和较稳定的碳交流。陆地生物群落包含的碳量约为5.5×1017～5.6×1017g。
在各个库中，陆地生物群落最容易受到人类活动的干扰，因此也是对大气二氧化碳浓度变化影响最大的分库。海洋碳储量虽大，但与大气处于相对稳定的碳交换状态，目前估计海洋与大气的交换是每年吸收约2.0×1015～3.0×1015g的碳。陆地生物群落在未受干扰状态，以吸收固定二氧化碳为主，一旦受破坏，则要向大气排放大量的二氧化碳。
森林是一种主要的植物群落类型，约占地球陆地面积的1/3(4.1×109hm2)。森林生物量约占整个陆地生态系统生物量的90%，生产量约占陆地生态系统的70%。森林生态系统在全球碳循环过程中起着重要的作用。
在自然状态下，森林进行光合同化二氧化碳，固定于生物量中，同时以根生物量和枯落物碎屑形式补充土壤的碳量。在同化二氧化碳的同时，存在林木呼吸和枯落物分解释放二氧化碳进入大气这一逆过程，同时固定于木质部分的二氧化碳也会在一定的时间后腐烂或被烧掉，以二氧化碳的形式归还大气。因此，从很长的时间尺度（1000～10000a）考察森林对大气二氧化碳浓度变化的作用，其影响是很小的，只能是一个不很大的汇。但在短时间程度（＜300a）来考察，由于单位森林面积中的碳储量很大，林下土壤中的碳储量更大，因此森林变化（人类干扰）就有可能引起大气二氧化碳浓度大的波动。
二、森林生态系统的碳循环
森林生态系统是陆地中重要的碳汇和碳源，在这个系统中，森林的生物量、植物碎屑和森林土壤固定了碳素而成为碳汇，森林以及森林中微生物、动物、土壤等的呼吸、分解则释放碳素到大气中成为碳源。如果森林固定的碳大于释放的碳就成为碳汇，反之成为碳源。在全球碳循环的过程中，森林是一个大的碳汇，但随着森林破坏、退化的加剧以及一些干扰因素（如火灾）的影响，森林生态系统就可能成为碳源，这将更加剧全球的温室效应，导致生态环境的进一步恶化。通过国内外的一些研究表明，温带和北部寒带森林是碳汇，如北方森林每年净吸收碳量为0.4～0.6pg碳，俄罗斯森林每年固碳0.36～0.45pg碳。在温带，森林每年净吸收碳量为0.17～0.35pg碳，美国东南部的森林生态系统每年固碳0.07Gt碳。而热带森林地区由于过度砍伐森林以及土地利用方式的改变已成为碳源，在1980年向大气净释放了1.0×105～2.6×105g碳。
在森林生态系统中，植物首先通过光合作用吸收二氧化碳生成有机质贮藏在体内（Gp），这是森林吸收碳素的过程。而后，通过植物自身的吸收作用要释放出一部分碳素（Ra）。另外，植物还会以枯枝落叶、根屑等形式把碳贮藏在土壤中，而土壤中的碳有一部分会被微生物和其他的异养生物通过分解和呼吸释放到大气中（Rh）。森林生态系统和大气之间的碳通量是森林生长过程中固定的碳和干扰过程中释放碳之间的差值。森林生态系统的净生产量（nep）可用下面的公式表示：nep=Gp-Ra-Rh，如果在自然生长状态下，按上面这个公式计算，一般森林生态系统的nep为正，是个碳汇。然而，由于人类活动的干扰和破坏，尤其是对热带森林的乱伐或把其变成为农业用地等行为就会使森林生态系统的nep为负，从而成为碳源，这应该引起人类的关注，采取有效措施防止森林变成碳源，从而缓和和扭转全球气温变暖的趋势。我国森林生态系统在陆气系统碳循环中表现为碳汇，其nep值为0.48pg碳。
三、森林生态系统在碳循环中的作用
从人类认识到温室气体尤其是二氧化碳浓度的升高会使全球气温变暖，从而带来一系列严重生态环境问题时，就展开了对碳素循环的研究。而森林生态系统作为吸收二氧化碳释放氧气的一个大碳汇，在碳循环中起着非常重要的作用。全球森林面积为41.61亿公顷，其中热带、温带、寒带分别占32.9%、24.9%和42.1%。全球陆地生态系统地上部的碳为562Gt，森林生态系统地上部的含碳量为483Gt，占了86%。全球陆地生态系统地下部含碳量为1272Gt，而森林地下部含碳约927Gt，占整个世界土壤含碳量的73%。森林生态系统在碳循环中的作用主要取决于以下几个方面：
（1）生物量。森林生态系统的生物量贮存着大量的碳素，如按植物生物量的含碳量为45%～50%计，那么整个森林生态系统的生物量将近一半是碳素含量。森林的生物量与其成长阶段的关系最为密切，一般森林据其年龄可分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林/过熟林，其中碳的累积速度在中龄林生态系统中最大，而成熟林/过熟林，其中碳的累积速度在中龄林生态系统中最大，而成熟林/过熟林由于其生物量基本停止增长，其碳素的吸收与释放基本平衡。从森林的年龄结构来估算吸收碳素的潜力是决定森林生态系统碳汇功能的一个主要方面。目前，我国森林的结构以幼龄林、中龄林居多，因此我国森林生态系统中植物固定大气碳的潜力很大。据王效科等估算，我国森林生态系统潜在的植物总碳贮量为8.41pg，现有的实际碳贮存总量只是潜在的植物总碳贮量的44.3%。因此，如果我国的森林生态系统得到切实有效地保护，那么它将是中国一个重要的碳汇。
（2）林产品。森林生态系统林产品的固碳量是个变化很大的因子。一般林产品根据其使用寿命可分为短期产品和长期产品。像燃料用木、纸浆用木等属于短期产品，而胶合板、建筑用木则属于长期产品。林产品使用寿命的长短在很大程度上也决定着森林生态系统的碳汇功能。使用寿命长的林产品可以延缓碳素释放，缓解全球大气碳浓度的增加，一般来说，耐用林产品的使用寿命可达100～200a，在这么长时间里，通过再造林完全可以实现碳素的良性循环。因此，应尽量加工耐用、使用寿命长的林产品。
（3）植物枯枝落叶和根系碎屑。这一部分含碳量在整个森林生态系统中占的比例虽少，但也是一个不容忽略的碳库，减缓它的沉淀和分解对于森林生态系统的固碳量也起到一定的作用。
（4）森林土壤。这是森林生态系统中最大的碳库。不同的森林其土壤含碳量具有很大的差别，在北部森林中森林土壤占有84%总碳量；温带森林土壤中的碳占到其总碳量的62.9%；在热带森林中，土壤中的含碳量占整个热带森林生态系统碳贮量的一半。全球森林土壤的含碳量为660～927Gt，是森林生态系统地上部的2～3倍。国内外很多学者都认识到森林土壤碳库的重要作用，纷纷对其展开研究。目前，研究土壤碳库及其碳循环和全球变化已成为土壤学的一个新的发展方向。
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碳循环的主要过程篇4
【关键词】流化床锅炉；灰渣含碳量；安全经济运行
【中图分类号】tD407 【文献标识码】a 【文章编号】1672－5158(2012)09－0417－02
1、前言
循环流化床锅炉因其燃料适应性广、燃烧效率高、清洁燃烧、适合环保要求等优点而得到广泛推广。由于循环流化床锅炉在国内的研发起步比较晚，设计、运行方面的技术不太成熟，如磨损严重、灰渣含碳量高等问题，仍制约着锅炉的安全、经济运行。循环流化床锅炉灰渣含碳量的高低，直接反映出锅炉的燃烧效率，进而影响到企业的经济效益。
2、循环流化床锅炉燃烧原理
循环流化床锅炉运行中，煤粒的燃烧是一个非常复杂的过程。经过宽筛分、破碎的煤粒被送入炉膛后，与900℃左右的物料强烈混合，当煤粒被加热升温到一定温度时开始析出挥发份。对于细微颗粒，挥发份析出很快，着火快，故燃尽时间很短。一般细颗粒煤从给煤口进入炉床，到从炉膛出口飞出炉膛，一个过程就可燃尽，不需要循环返送炉内再燃烧。但对于那些较大颗粒，如平均直径3mm的煤粒，需要近15s的时间才能析出全部的挥发份，因此着火慢得多。且由于大粒径煤粒基本沉集于炉膛下部，加上密相区氧量又不足，因此大粒径煤粒一次循环是很难燃尽的，故要求其在炉内的停留时间要长的多。
3、循环流化床锅炉炉渣含碳量高的原因和应对措施
3.1 循环流化床锅炉炉渣含碳量高的原因分析
循环流化床锅炉运行中若风煤配比不当、排渣不均，都有可能把未燃尽的碳粒排掉，造成炉渣含碳量升高。式(1－1)是经过实验确定的碳颗粒燃尽时间的经验公式：
tc＝8.77×109exp(－0.01276tb)dc1.16(1－1)
式中：
tc——碳颗粒的燃尽时间
tb——床温℃
dc——碳粒子的直径cm
由公式可见，碳颗粒的燃尽时间与床温、颗粒直径有关。床温升高，燃尽时间缩短；碳颗粒直径加大，燃尽时间延长。
3.2 降低炉渣含碳量应采取的措施
(1)合理控制入炉煤粒度；
(2)适当提高床温，当床温从800℃提高到950℃时，碳颗粒燃尽时间将缩短为原来的1／6～1／7；
(3)延长低热值煤粒在燃烧室内的停留时间，应在合理燃烧温度的条件下，适当提高料层厚度；
(4)采用小流量、连续排渣的工作方式；
(5)运行中采用大动量的二次风，增加二次风的穿透深度，改善燃烧室中心区的燃烧效果。另外在给煤侧适当增大二次风量，非给煤侧则减少二次风量，以适应它们对氧量的不同要求。
4、循环流化床锅炉飞灰含碳量高的原因和应对措施
4.1 循环流化床锅炉飞灰含碳量高的原因分析
煤粒在循环流化床锅炉燃烧过程中，一般直径为20um以下的焦炭粒子，由于其燃尽时间小于粒子在燃烧室内一次通过的停留时间，故这些粒子的燃尽度是很高的，它们对飞灰含碳量的影响可以忽略不计。对直径为50～100um的焦炭粒子，分离器的收集效率不高，大部分颗粒被引风机抽走，导致焦炭粒子在燃烧室内的停留时间小于其燃尽时间，这是飞灰含碳量升高的主要原因。而对直径200um左右的焦炭粒子，分离器可全部收回实现其循环燃烧，故其对飞灰含碳量的影响也可以忽略不计。飞灰含碳量高的其他原因，如燃烧室温度偏低，燃烧室内氧量分布不均匀、炉膛负压较大等，都会造成飞灰含碳量增加。
4.2 降低飞灰含碳量应采取的措施
(1)合理控制燃料粒度；
(2)合理选择燃烧室温度；
(3)提高分离器的分离效率，增加碳颗粒的停留时间；
(4)选择合理的飞灰循环倍率，可采用飞灰再循环燃烧，能显著提高燃烧效率，降低飞灰含碳量。
5、运行实验及效果分析
5.1 运行实验
2011年以来通过上述降低灰、渣含碳量的方案，在徐州华美热电公司两台上海锅炉制造厂生产的260t／H循环硫化床锅炉进行实验验证。表1是该厂两台循环硫化床锅炉运行规范和试验调整参数的变化量对照表。
该实验#1炉通过控制灰渣含碳量的措施优化燃烧与也炉原运行方式进行了比较，在此实验过程中将一二次风配比进行了调整，并且增大了下二次风的送风量。表2是#1、#2炉煤质和燃烧后的灰渣对照表。
5.2 效果分析
降低循环流化床锅炉灰渣含碳量，不能片面的从某一方面降低灰或渣的含碳量，只有通过合理的燃烧来综合降低灰渣含碳量。从实验运行工况的调整分析，主要由以下几方面进行燃烧调整控制：
(1)合理控制入炉煤的粒径，尽可能控制入炉煤的粒比度，达到设计级配要求。循环流化床锅炉对入炉煤粒径的大小要求范围比较大，但入炉煤粗细份额大小直接影响到灰渣的含碳量。粗煤粒份额比较大，使得许多大煤粒沉于密相区底部，燃烧不充分，并随炉渣一起排出炉外。这时为保证物料流化，会加大一次风量，这就使大量细煤粒被烟气携带排出。国内目前循环流化床锅炉采用的燃煤径粒一般为0～10mm或0～8mm，通过多次实验，燃煤粒径在5～10mm的占80％且最大的不要超过13mm，灰渣的含碳量最理想，飞灰含碳量可在2.5％以下，渣的含碳量可控制在1％以下。
(2)合理控制锅炉床温。循环流化床锅炉床温应根据燃烧的稳定性，运行的经济性及安全性等要求综合确定。循环流化床锅炉燃烧从旋风分离器分离出来的可燃物基本是焦炭，焦炭的燃烧温度在800~C以上，这些焦炭颗粒的燃烧大部分在稀相区完成。由于二次风口一般布置在稀相区和密相区交界处，床温过低，稀相区温度达不到焦炭燃烧温度，使燃烧不完全，灰渣含碳量升高。所以应控制床温在930℃－980℃之间。
(3)控制合理的一、二次风配比。一、二次风合理配比，不但保证锅炉灰渣含碳量在最佳范围内，还可保证锅炉安全、经济运行。对于不同型式的循环流化床锅炉，由于设计工况的不同，运行中所使用的煤种不同，一次风和二次风配比与其燃烧份额也不相同。这就要求运行人员在实际运行中，保证燃烧充分、风机电耗率低，尽量提高锅炉热效率来精心调整，并摸索出适合本厂循环流化床锅炉的一次风和二次风合理配比值。
(4)合理控制料层差压。料层差压对循环流化床锅炉灰渣(特别是渣)的含碳量的高低有很大影响。由于循环流化床锅炉炉内存在着很厚的物料层，而且这些物料又在不断的进行上下循环翻腾，大大延长了燃料颗粒在流化床内的停留时间，因而为任何难于燃尽的燃料提供了足以保证其燃尽的时间。在做燃烧调整时，只要能保证床料流化，料层安全经济的情况下，尽量提高料层差压，使炉渣在炉内停留的时间延长，对降低炉渣的含碳量很是明显。
碳循环的主要过程篇5
关键词：褐煤循环流化床锅炉灰渣含碳量节约能源经济效益。
1概述
四平昊华化工有限公司在2008年8月上一台ZG-75
-3.82/循环流化床锅炉，配6000Kw背压式汽轮发电机组。该炉于2009年12月正式投入运行，燃用煤种为金宝屯和黑山头混合烟煤，平均发热量为13790KJ/kg（3300千卡/公斤），灰分含量平均为33%。投入运行以来主要问题是排渣含碳量高，在10-12%左右。无论怎样调整燃烧过程中的风煤配比，其灰渣含碳量无明显变化。灰渣含碳量的升高直接导致蒸汽成本的升高且造成能源的严重浪费。如何解决循环流化床锅炉灰渣含碳量高及能源浪费的问题？我们把重点工作放在煤种的研讨方面。通过查阅有关循环流化床锅炉燃烧技术资料和煤种特征，我们决定调换煤种，由原来的混合烟煤改为燃用内蒙古褐煤。经过一年时间的运行考核其灰渣含碳量由原来的10-12%降低为5%。取得了较好的经济效益。75吨炉全年耗煤量约为12.8万吨。选用的褐煤平均灰分含量为17%。总灰量：128000吨×17%=21760吨。静电除尘器捕捉的飞灰量为总灰量的10%，即：2176吨灰。节煤量：21760吨灰-2176吨飞灰=19584吨灰×5%=979吨煤，节约资金：979吨煤×345元/吨=33.77万元。
2煤粒在循环流化床锅炉停留的过程
煤粒在循环流化床锅炉停留的过程可以分为三类：一类是不能逃逸出炉膛的大颗粒；二类是逃逸出炉膛且能被旋风分离器分离的中等粒径颗粒，三类逃逸出炉膛且不能被旋风分离器捕捉的细小颗粒。我公司运行的75吨循环流化床锅炉要求入炉煤的粒度为0-10mm其输煤系统采用一次筛分一次破碎方式，由于破碎前原煤粒度不规范（50%以上的煤的粒度大于60mm）加之滚筛结构特点沿圆柱形滚筛筛分时片状超标颗粒经常存在，这也是导致底渣含碳量升高的原因之一。煤粒在循环流化床锅炉中燃烧主要依次经历加热干燥，析出水分，挥发份析出和着火燃烧，碳粒膨胀和一次破碎，焦炭着火燃烧和二次破碎及磨碎等过程。由于褐煤的性质：碳化程度低，地下生成时间短，质地较软，挥发份含量在40%以上，易于着火燃烧，固定碳含量在35%左右，全水分含量高，灰分含量平均为17%。内蒙古褐煤（通辽北，朱斯花，霍林河，伊图塔等），且热裂解特性较烟煤强烈，大颗粒受热后爆裂成小颗粒，可弥补筛分和破碎设备之不足。因褐煤的挥发份含量高，能迅速着火，对固定碳的加热及快速燃烧直至燃烬起决定性作用，也正适合煤粒在循环流化床锅炉中的燃烧过程。
3固定碳的燃烧过程
固定碳的燃烧过程是在煤的挥发份析出后才开始燃烧，与挥发份的着火基本是重叠进行，就是说煤在进入锅炉燃烧室初期以煤的挥发份析出与燃烧为主，后期以固定碳燃烬为主，两者的持续时间受煤质和运行条件的影响很大，一般讲煤中挥发份从开始析出至结束时间在10秒钟以内，其燃烧时间小于1秒钟，而固定碳的燃烬时间受煤质和粒度等影响因素较大。在循环流化床锅炉中，固定碳燃烧的化学反应方程式如下：
上述反应式说明：反应时间越长，反应的温度越高，与适量的氧气供给是固定碳完全燃烧的必要条件。固定碳燃烧时氧气必须扩散到固定碳颗粒的表面发生氧化反应，生成Co2和Co。煤的挥发份析出后，固定碳呈多孔颗粒形成不同尺寸和形状的内孔，这些内孔面积要比固定碳表面的面积大几个数量级。有时氧气还会扩散，与内孔表面的碳发生氧化反应，固定碳的氧化反应是一个比较复杂的过程，即在较短的时间内完成动力扩散及过度燃烧，最终实现固定碳完全燃烬的目的。
4煤的成灰特性
煤粒的灰质特性决定于煤粒在循环流化床锅炉燃烧过程中的膨胀、破碎和磨损过程，即热破碎过程。它即与煤粒本身的特征：包括煤种、粒度和煤的组成成分有关，还与循环流化床锅炉运行操作条件有关，如：床温、风量、加热速率等。煤的破碎特征直接决定了床内固体颗粒浓度以及颗粒扬析夹带过程，炉内的传热过程以及颗粒的燃烧过程，从而对炉内热负荷的分布有极为重要的影响。煤粒在流化床内的破碎特征是指煤粒在进入高温流化床后其粒度发生急剧减小的一种性质。热破碎和磨损是导致煤粒在流化床中尺寸减小的两种途径。热破碎又分为两类：第一类破碎是由于煤粒在高温流化床内挥发份快速析出而在煤粒内迅速急剧，导致颗粒内部形成压力梯度而引起的破碎；第二类破碎是析出挥发份之后，由于高温热应力的作用，削弱了煤粒内部各因素之间结合的化学键力，导致各种不规则形状晶粒之间的联结骨架被烧掉。颗粒在流化床中的急剧碰撞运动的作用下引起的破碎。煤粒进入高温流化床后，受到炽热的床料加热，首先是水分的蒸发，然后当煤粒温度达到热解温度时，煤粒发生脱挥发份反应，由于热解的作用，煤粒的物理化学性质发生急剧的变化。对含有高挥发份的褐煤，热解期间将伴随一个短时发生的拟塑性阶段，即煤粒在热解期间，经历了固体转化为热塑性体，又由热塑性体转化为固体的过程。对于大颗粒煤粒由于温度的不均匀性，颗粒表面部分最早经历这一转化过程，即在颗粒内部转化为热塑性体时，煤粒外表面可能已经固化，因此热解的进行以及热解产物的滞留作用，即所产生的挥发份在煤粒内的聚集，导致煤粒内部存在明显的压力梯度。当其压力超过一定值后，已经固化的煤粒表面层就会崩裂，破碎。这也是褐煤特性决定的。
因此，我公司75吨炉循环流化床锅炉在改换煤种后，在降低炉底渣含碳量方面取得明显经济效益，同时也建议推广所有使用循环流化床锅炉的用户在燃煤方面选用褐煤。
参考文献：
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碳循环的主要过程篇6
关键词：水环境；噬菌体；碳循环；可溶性有机碳
中图分类号：Q939.48
文献标识码：a
文章编号：1007-7847（2014）03-0269-06
水环境面积约占地球表面的71%，可分为海洋、湖泊、河流等，是众多生物赖以生存的一类重要生态系统。在这个生态系统中碳循环是其中非常重要的一环，它支配着系统中其它物质的循环，也深刻影响着人类的生存环境，因此碳循环研究是生态系统能量流动的核心问题。目前的研究结果表明，在水环境的碳循环中除了化学平衡、物理泵参与了碳循环外，生物泵也是必不可少的一个重要环节，在生物泵环节中病毒尤其是噬菌体的重要作用逐步为人所知[1～4]。
病毒广泛分布于地球的各种生境中[1～4]，它们不仅影响着宿主的生存状况和进化历程[5，6]，而且通过裂解宿主快速释放有机碳而影响着系统中其他物质循环和能量流动[7，8]。当前，病毒（尤其是噬菌体）在维持可溶性有机碳（dissolvedorganiccar-bon，DoC）平衡中的作用已成为生态学、微生物学和海洋生物学等研究领域关注的热点，其最新研究成果及评论纷纷登载在诸如natURe、SCi-enCe等国际著名学术刊物上[9～13]。
本文针对噬菌体在海洋、湖泊、冰尘穴及湿地有机碳循环中的作用进行简单介绍。
1噬菌体在海洋有机碳循环中的作用
海洋是地球上最大的碳库，含碳量为大气的50倍，生物圈的15倍，同时海洋还对调节大气中的含碳量起着非常重要的作用。由于海洋储碳对于应对全球变暖具有重要意义，生物泵储碳过程研究已成为近30年来海洋碳循环研究的焦点之一：海洋中的有机碳更主要的是以溶解有机碳（dissolvedorganiccarbon，DoC）形式存在的，从过滤分离角度看，DoC占总有机碳的95%。病毒是海洋中数量和种类最多的生物，总量约l030个，是海洋微生物群落的重要组成部分，在全球生态系统调控、生物地球化学循环，特别是碳循环中具有重要的作用，也是一类不可忽视的战略生物资源。
“微食物环”是指海洋中溶解性有机物被异养浮游细菌摄取形成微生物型次级生产量，进而又被原生动物和桡足类所利用的微型生物摄食关系，海洋病毒主要通过“微食物环”介导了这一过程中的物质循环和能量流动。病毒通过裂解浮游植物和异氧细菌加速了颗粒性有机物（pom）向可溶性有机物（Dom）的转化，从而影响海洋系统的物质循环；而噬菌体半衰期很短，其死亡后又会形成溶解态的营养物质，在“微食物环”中形成一个“病毒回路（viralshunt）”，加快碳、氮等元素在微生物间的循环（图1）[9]。因此，噬菌体导致的细菌溶解成为初级生产者与消费者参与C、n循环最重要的途径之一[14]。
Shuttle等[9]在研究海洋病毒作用时发现：作为物质和能量流动的枢纽，病毒可以将碳和其他营养物质分流到可溶性有机物中。水体沉积物能较好保存环境中的有机物质存在信息，为探索古气候变化、追踪有机质来源、了解生态系统状况等提供了重要的线索。Danovaro等[10]对大西洋、南太平洋、地中海海底沉积物及覆水病毒的生态功能进行研究时发现：在深海沉积物中由于病毒的感染和裂解可以促使原核生物量减少80%以上，而在超过1000m深度时甚至可接近100%，将大量可溶性有机碳释放到深海中，从而大大缩短该生态系统的食物链，加快有机碳的循环和使用效率。在海洋中近70%的蓝藻和60%的游离异养菌及淡水中90%～l00%的细菌裂解死亡与病毒（噬菌体）密切相关[15，16]。据统计地球上约26%的有机碳循环是由海洋病毒完成的[l7，18]。因此海洋病毒直接或间接参与陆地生物碳循环、海洋碳固定以及大气间的碳交换[19]。
evans等[20]测定了2007年夏季塔斯马尼亚岛亚南极带（SaZ）和澳大利亚南极海极前锋带（pFZ）的病毒丰度及病毒裂解产物总量。南极洋由两个明显的区域――亚南极带（SaZ）和极地前锋带（pFZ）组成：SaZ的硅酸盐、叶绿素含量低，而且是大气中Co2的碳汇，pFZ为低温、低盐、高营养盐和低叶绿素含量。结果发现：病毒感染导致的细菌裂解生物量在SaZ和pFZ西部很接近，分别为23.5%和23%，每天可溶性有机碳的释放量为3.3μg/L和2.3μg/L；而在SaZ东部，病毒感染导致的细菌裂解生物量可达39.7%，每天可溶性有机碳释放量为26.5μg/L。这些数据表明在SaZ和pFZ这些相互分割的区域中，病毒感染导致细菌裂解释放的可溶性有机碳是碳循环的重要途径。由于SaZ是大气中主要的Co2碳汇[21]，因此对于研究病毒对碳循环的影响是很有意义的。evans等对南极洋不同区域的裂解性和溶原性噬菌体的感染进行了调查，研究表明病毒感染导致细菌裂解每天释放的碳为0.02～7.5μg/L，病毒活性是满足微生物，尤其是威德尔海原核生物和SaZ浮游生物基本需求的主要贡献者[22]。
因此，病毒尤其是噬菌体在海洋生物地球化学循环尤其是碳循环和深海代谢方面扮演了重要角色。
2噬菌体在湖泊有机碳循环中的作用
噬菌体在海洋及其沉积物中的功能及作用，并不一定能反映其在大陆环境中的功能与作用。湖泊作为连接陆地与淡水环境的自然综合体，不仅是多种沉积矿藏赋存的场所，而且与大气、生物、上壤等多种要素密切相关，对气候、环境系统的变化史为敏感。
鉴于噬菌体对内陆湖泊日益重要生态功能的凸显，近年对大江（河）、湖泊（淡水及咸水）的噬菌体、细菌及其与DoC关系的研究也逐步受到人们的关注。thomas等[23]对法国Bourget湖泊的病毒生态学功能展开了研究，发现病毒通过裂解每天释放的碳和磷分别可达56.5μg/L和1.4μg/L，这些有机质成为了浮游细菌营养需求的重要来源。在南极寡营养湖（Druzhby湖和Crooked湖）中，噬菌体裂解导致的细菌死亡率极高，可达251%，而释放的DoC为总DoC的0.8%～69%，其比率会随季节变化有所不同，在黑暗的冬季，病毒裂解造成的有机碳的释放量对总DoC的贡献率超过60%[24]。Fischer等[16]对多瑙河地区富营养湖泊中噬菌体及细菌数量关系的研究中发现：噬菌体感染而导致细菌裂解释放的碳为每天5～39μg/L，其中有29%～79%的有机碳能被细菌再利用，重新进入微生物环。因此病毒在湖泊中具有重要生态作用，尤其是细菌溶解产生的有机C的流动和再同化。
由此可见，虽然湖泊生态系统复杂，但病毒尤其是噬菌体在有机碳循环中同样扮演着非常重要的角色。
3噬菌体在冰尘穴有机碳循环中的作用
大陆上约10%的土地为冰川所覆盖，其中1%～6%被冰尘所沾染，冰川表面的无机和有机颗粒等统称为冰尘[25，26]，而冰尘穴（croconiteholes）就是指被冰尘沾染后导致冰川溶解后形成的圆柱形冰融水洞。冰尘穴广布于冰川及其消融地带，如南极、北极、格陵兰岛、加拿大、和喜马拉雅山脉等。由于冰尘的颜色较深，使得冰尘穴吸收的太阳射线也随之增加，促进了冰雪的融化，形成季节性的融水洞[27]（图2）。当然，冰尘穴并不仅仅局限于大陆冰川，海洋冰川和湖泊冰川同样有冰尘穴的存在。
冰尘穴是在冰川生态系统中生命活动最活跃的栖息地，据估算仅北极冰川冰尘沉积物中生物含量就可达36g/m2。谢菲尔德大学、布里斯托尔大学和因斯布鲁克大学研究团队的学者发现格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和阿尔卑斯山冰尘穴中的微生物丰度甚至可与温带地区普通生态系统相当[25，26，28，29]，比如每克冰尘中的微生物丰度与地中海每克土壤中的微生物丰度几乎是一致的，冰尘穴中的微生物主要包括病毒、细菌和微观植物。Sawstrom研究组也得到同样的研究结果，他们在研究北极冰川斯瓦尔巴特群岛midreLovenbreen冰尘穴中微生物时发现冰尘中的细菌丰度远高于冰尘穴中上覆水的细菌丰度。冰尘中细菌丰度为4.67×104/mL～7.07xl04/mL，是上覆水细菌丰度的2～6倍；其噬菌体的丰度规律也与细菌丰度类似[30]。midtreLove-nbreen冰川冰尘穴上覆水和冰尘中病毒的丰度分别为0.6xl06/mL和20x106mL[31]。斯瓦尔巴特群岛冰尘穴噬菌体感染而导致细菌裂解比例（约l3%）远高于常温水域中噬菌体对细菌的裂解率（2%）[32]。因此，该研究团队认为：随着冰川的消退、融化，生物扮演的角色越来越重要。
冰尘中微生物的定殖加深了冰表而的颜色，其原因在于冰尘穴中的光合作用率远高于呼吸作用率，净吸收Co2，是一种负反馈机制，因此冰川表面能不断累积有机质，形成自我维持的生态系统，吸收的太阳射线进一步增加，促进冰的溶解，为微生物生长提供了必需的水份，并通过物理和生物活动将水和有机质进一步分散到冰川的其他部分，促进了微生物、有机质和碎屑转移到周边（如冰川底部），促进了其他生态系统的生命活动[26]。
冰尘穴中的光合作用率高于呼吸作用率，从而可以维持高的细菌种群丰度，而许多湖泊的光合作用低于呼吸作用，使得它们必须接收外源有机物质的输入才能得以维持平衡。从光合作用率分析，普通冰川融水的光合作用率为每小时释放碳0.60～8.33μg/L，而斯瓦尔巴特群岛midreLovenbreen冰尘的光合作用率最高可达到每小时释放碳156.99μg/L，冰尘穴中上覆水的光合作用率则与普通冰川差不多[30]。考虑到冰尘穴的密度（约6%的冰川表面积或每m212个洞），那么可以确定冰尘微生物相关的碳固定和营养物质代谢是冰川生态系统物质循环的一个重要环节。
对于较简单封闭的生物地球化学微循环系统，如南极麦克马多干河谷冰川的冰尘穴，那里仅含有水、冰、矿物和有机碎屑，但也能长期维持微生物种群结构的平衡；Bagshaw等[33]系统研究了其中溶解物随季节变化而产生的化学演变过程。通过对DiC、DoC、K+和So42-的检测发现：冰尘穴中DoC的产生速率为每年释放碳0.75μg/cm2，冰尘中代谢初级产物的溶解、周期性沉淀、次级碳酸盐的溶解、夏季的净光合作用和秋季冰冻时期净呼吸作用是左右冰尘穴中季节性变化和年溶解浓度的主要过程。
通过对格陵兰和阿尔卑斯山冰尘穴中微生物（噬菌体、细菌和藻类等）进行的研究表明：仅该地区微生物每年释放的有机碳就高达6400t[34]。所以在冰川生态系统中冰尘穴扮演着非常重要的角色。冰川覆盖了地球l5xl06km2的表面积，其生态系统同样对全球碳循环影响巨大。
因此，噬菌体感染而导致细菌裂解对冰尘穴生态系统中营养物质和有机质的循环起着重要作用。
4噬菌体在湿地有机碳循环中的作用
湿地狭义是指陆地与水域之间的过渡地带，广义上则被定义为地球上除海洋（水深6m以下）外的所有大面积水体。按照湿地的广义定义，它覆盖了地球表面的6%，却为地球上约20%的物种提供了生存环境，在维持全球生态系统平衡中具有不可替代的生态功能，享有“地球之肾”的美誉。湿地也是连接生物圈、大气圈、水圈、岩石（土壤）圈的重要纽带，位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，具有独特的生态功能。
湿地是地球上能量流动和物质循环最活跃的场所，也是陆地DoC最大的储库。湿地面积虽只占陆地面积的2%～3%，但其储存的DoC却占到陆地土壤碳量的18%～30%[35]。在已知的湿地生态类型中，高原（或高纬度）湿地由于具有较高的生产力和较低的分解速率（由于温度较低所致），使之成为有机碳储备最丰富的碳库。我国科学家在对青藏高原和东北三江平原低温沼泽湿地释放的Co2/CH4观测研究中也发现其碳释放量巨大，并呈逐年上升的趋势，这充分表明高原（高纬度）湿地在全球碳循环中作用非常巨大[36，37]。然而，随着全球湿地的退化，其碳储备能力也正在下降，这一现象应该引起人们足够的重视。
湿地的储备的DoC往往通过季节性的融水或常年积水以及与小溪相连而向外部环境输出，DoC输出是湿地通过水文过程实现向土壤碳输出的一个主要途径。研究表明，在加拿大北部湿地，通过小溪迁移输出的溶解性有机物中，DoC大约为每年5～40g/m2[38]。湿地生态系统中的DoC是细菌及其他微生物养料的主要来源，DoC含量的变化将深刻影响湿地内所有微生物的生活及生长状况，而噬菌体不仅与细菌的活动密不可分，而且还可以通过裂解作用有效释放DoC进而影响湿地微生物的种群结构和组成，最终影响整个湿地生态系统的物质循环和能量流动。因此，探寻湿地中噬菌体、细菌与DoC的相互关系，也是未来研究的一个重要方向。
综上所述，病毒作为海洋中数量最多的生命粒子，一个重要的生态作用是作为其他微型生物的消费者，使得许多浮游生物细胞成为无内容物的“ghost”，同时把微生物poC转化为DoC，形成“病毒回路”，进而改变了海洋生态系统中物质循环和能量流动的途径，而病毒回路的存在可使系统中的呼吸和生产力较无病毒的系统高出约1/3[39，40]。病毒尤其是噬菌体在在湖泊生态中对细菌溶解产生的有机C的流动和再同化过程起到重要生态作用。而在冰川生态系统中生命活动最活跃的栖息地一冰尘穴，噬菌体感染而导致细菌裂解对冰尘穴生态系统中营养物质和有机质的循环起着重要作用。所有的证据表明噬菌体在不同生态系统中对DoC的循环均起着举足轻重的作用，但在不同的系统中它们的贡献率和作用机制和调节方式又有着显著差异，因此，系统研究噬菌体在不同生态系统中对DoC的调节作用，将有利于全面理解和揭示噬菌体（病毒）在整个地球物质循环和能量流动中所起的作用。
5结语
水环境是人类社会赖以生存和发展的重要场所，碳循环的关键在于过程与机制，其中的生物过程机制是焦点之一。维持全球碳平衡的关键不应仪仅关注各个库的碳贮存总量，而应更多地研究碳的流向问题，以及“源”、“汇”不平衡的问题。噬菌体由于结构简单、基因组小、便于操作等优点，常常被用作生物基因复制及表达调控研究的模型，对近现代生物化学与分子生物学的发展做出了突出的贡献。尽管目前的研究已表明噬菌体广泛分布于各生境中，对全球的碳、氮循环均有重要影响，但对于噬菌体在水环境中的分布及生态功能方面的了解仍然非常有限。我国科学家开展了影响南海深海碳循环的底栖微生物氮营养盐补充过程和机制研究，以及南海水体中古菌的分布及生物地球化学功能的研究，但对水环境中噬菌体对有机碳循环的作用鲜有报道。昆明理工大学生命科学与技术学院对腾冲热海高温噬菌体和云南高原湖泊低温噬菌体多样性进行了研究，表明高温噬菌体和低温噬菌体均存在多样性，并对部分嗜极微生物噬菌体进行了全基因组解析和功能蛋白的高效表达及其热不稳定性分析，对云南高原湖泊低温噬菌体与有机碳循环的作用研究正在进行中。
对嗜极微生物噬菌体（尤其是嗜冷和嗜热微生物噬菌体）的研究有助于丰富人们对生命起源与进化、生命本质及环境适应策略的认识，而对嗜极微生物噬菌体中重要功能蛋白的开发与应用也将带来巨大的社会和经济效益。
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碳循环的主要过程篇7
关键词:区域低碳经济发展模式互动式
项目基金赞助:
1、2010年成都市哲学社会科学规划项目《成都节能减排现状、问题及建设低碳城市研究》阶段研究成果
2、四川省科技厅软科学项目《攀西生态脆弱区低碳经济发展研究》(2009ZR0065)阶段研究成果
低碳经济作为未来经济社会可持续发展的最佳模式选择,对其研究的兴趣吸引了众多自然科学家和社会科学家。目前,研究低碳经济的各类学者如雨后春笋般地涌现出来,在各自领域取得了丰硕的研究成果。长期以来,我国各区域发展战略的主要特点是经济增长优先。如何创新思路,寻求区域经济发展与生态环境保护之间的结合点,变“两难”为“双赢”,建立符合现代市场经济要求的区域发展模式是一个迫切需要从理论和实践入手加以研究解决的重大课题。
■一、低碳经济的范畴辨析
“低碳经济”、“循环经济”、“生态经济”、“可持续发展”、“人与自然和谐发展”等概念的涵与外延到底应该如何界定一直未有定论,特别是“低碳经济”与“循环经济”这两个概念的界定更是难上加难,有人提出循环经济是发展低碳经济的基本路径,有人提出低碳经济包含循环经济……。笔者认为首先需要准确定位“低碳经济”所涉及的范畴,与循环经济相比较低碳经济涉及的范畴要小一些,对解决目前我们面临的严峻的资源环境问题要更有针对性一些,具体来说低碳经济是实践循环经济的一种发展模式。不能因为“低碳经济”的提法新,整个世界范围内都在大力推进就认为“低碳经济”模式能够解决人与自然和谐发展的一切问题,我们认为低碳经济所涉及的范畴只限于“气候问题”和“能源问题”两个部分。目前针对如何发展低碳经济主要从“减少碳排放量”和“增加碳汇聚量”两个方面在推进,通过聚焦上述两个方面,低碳经济实质上把循环经济发展模式落实到了一个可观察、可操作的层面,通过研究和实践,将来或许我们可以将成功发展低碳经济所获得的经验应用和推广到“二氧化硫污染问题”、“固体废弃物污染问题”及“水污染问题”等一个个具体的资源环境问题。
■二、低碳经济的实践模式
现阶段区域层面的低碳经济实践模式总体而言,主要包括“减少碳排放量”与“增加碳汇聚量”两种模式。
2.1减少碳排放量
在区域层面上减少碳排放量主要有两个途径:其一是提高能源使用效率;其二是优化能源消费结构。能源使用效率的提高和能源消费结构的优化都可以直接减少二氧化碳的排放量。
2.1.1提高能源使用效率
虽然进入二十一世纪后,我国的单位GDp能耗呈现下降趋势,但是我国广大地区的能源使用效率是比较低的,也就是单位GDp的能源消耗量与先进国家比较还很高,资料显示我国单位GDp能耗是世界平均水平的2.2倍,是欧盟的4.6倍,是日本的8倍。一方面我国能源使用效率低,另一方面我国浪费能源的现象却层出不穷。可以从两个层面和三个层次上来探寻如何提高能源使用效率。
1)两个层面即技术层面和制度层面
(1)技术层面
由于现阶段提高能源使用效率的关键核心技术主要掌控在欧盟、美国和日本等发达国家,相关技术引进举步维艰,面临的问题是如何在引进核心技术的过程中,提高我国自主研发能力,构建适应区域层面实际情况,提高能源使用效率相关技术体系。
(2)制度层面
由于能源价格形成机制、政府管理能源方式和全国性能源市场体系等方面的不完善,我国还没有形成有利于提高能源使用效率的制度环境和制度安排。制度层面面临的首要问题是如何通过设计适应的制度安排杜绝浪费能源的现象,进而通过经济激励机制的建立促使高耗能高污染产业主动研发和使用提高能源使用效率的技术。
2)三个层次
(1)宏观层次
构建提高能源使用效率的区域性社会
(2)中观层次
构建提高能源使用效率的产业链、产业园区及社区
(3)微观层次
构建提高能源使用效率的企业和家庭
2.1.2优化能源消费结构
针对这一问题,首先必须认识到我国目前的能源供给结构是“多煤贫油少气”,短期内能源供给结构的刚性问题是不容忽视的,目前国内各省区在政府主导下都大力推进新能源产业的发展,呈现一派热火朝天的景象,我们认为目前这种推进新能源产业的热潮值得商榷,因为各地大力推进的结果容易造成“产能过剩”和资源的错误配置,在推进新能源产业发展和能源消费结构升级过程中不宜过急过快,需要审时度势,量力而行。
2.2增加碳汇聚量
增加碳汇聚量主要可以从两个层面来探讨,其一是碳的自然汇聚,其二是碳的人工汇聚,总称“增加碳汇”。
2.2.1碳的自然汇聚方式
这种解决办法是充分利用植物在光合作用中吸收碳的化学反应过程,把大气中多余的二氧化碳转变成碳化合物,通过改变碳的存在形式来减少大气中的二氧化碳含量,植树造林是其具体的实际模式,其主要特征是通过碳元素的循环实现碳的汇聚,具有可持续性。
2.2.2碳的人工汇聚方式
该方式是通过运用碳采集技术、碳捕获技术汇聚大气中多余的二氧化碳,然后进行深海或地底埋存来减少大气中的二氧化碳含量,这种方式与固体废弃物处理中的填埋方式较相似,其主要特征是由于没有改变碳的存在形式,只是暂时将二氧化碳汇聚起来,可持续性方面尚存难题。
2.2.3两种方式的比较分析
我们认为我国广大区域有现实操作意义的是碳的自然汇聚方式,因为我国不少地区以森林为主的一系列碳汇资源相对比较富集,随着CDm(清洁发展机制)机制和碳交易市场的完善和发展,在增加碳的自然汇聚方式方面会有优势。而碳的人工汇聚方式所涉及的碳采集、碳捕获及碳埋存等技术,目前在我国不少地区还没有可利用的技术支撑体系,暂时没有可操作性。针对自然汇聚方式面临的问题主要是如何融入CDm(清洁发展机制)框架和国际及国内的碳交易市场,以“碳排放权”供给者的身份进入CDm框架和碳交易市场,通过“排放权交易”获得市场补偿,促进区域低碳经济的发展。
■三、区域低碳经济发展模式的初步探悉
以上对低碳经济实践模式的研究虽然都是初步尝试,但是应该肯定这些尝试给出了我们研究低碳经济发展模式的方向和基本方法。另外,笔者认为对低碳经济发展模式的研究还可以从另外一些方面作补充。如根据总书记提出的在我国构建社会主义和谐社会的总体思路,在低碳经济发展模式研究中引入和谐社会的“和谐度”这个概念就发展低碳经济与构建社会主义和谐社会进行整合。从外部效应理论出发,就人类与自然的和谐度而言可初步得出:
我们知道无论是人类活动对自然的影响,还是自然活动(自然变化、生态环境变化)对人类的影响都可以划分为正的外部影响(正外部效应)和负的外部影响(负外部效应)两大类。相互之间的正外部效应越大,负外部效应越小说明其和谐度高,反之相互之间的正外部效应越小,负外部效应越大则说明其和谐度低。
“一个地区要获得发展,或者要有自然资源优势,或者要具有资本、人才、技术、品牌等后天获得性资源,而且后者对前者具有点石成金的作用”。根据前面对人与自然相互影响的分析结论,我们认为生态环境建设可以理解为通过增加人类活动给予自然的正外部效应,实现生态环境的持续稳定增长,使被破坏了的生态环境能够恢复,进而提供充足的生态环境服务,使人类的福利水平不断升级;而低碳经济建设则可以理解为通过减少人类活动给予自然的负外部效应,以维护生态环境的质量,同时实现经济效益、生态效益、社会效益的“三赢”。可见,低碳经济建设与生态环境建设具有高度的相关性,两者都是通过改善人类活动模式来影响自然环境状况,使人与自然之间的和谐度不断提高升级。
和谐度提高的过程可以认为是由生态环境建设产生的促进自然环境增长的拉力和由低碳经济建设所产生的防止自然环境退化的推力而形成的推拉合力所主导的人与自然关系不断协调的和谐演进升级过程。
■四、总结
全面推进低碳经济建设与生态环境建设互动式发展模式是一个大系统工程,同该地区的人口问题、资源问题、工业问题、“三农问题”、资源资本化等诸多问题从各个角度都直接或间接相关,应该认识到不可能仅靠单一项目、单一工程、单一方面、单一区域的建设和发展就能取得进展。而要有全面的、综合的、系统的发展与建设方案,才能取得好的成效。区域层面全面建设小康社会的顺利进行,需要得到政府、社会、企业、个人等诸多方面的支持和协助。除了要在认识上统一思想、步骤上配合、行动上协调、措施上配套外,还要运用行政的、法律的、经济的等各种手段和措施,以低碳经济建设带动生态环境建设,以生态环境建设促进低碳经济建设,建立低碳经济建设与生态环境建设互动式发展的长效机制,使区域层面的社会生产力得到长足发展,真正意义上实现全方位的可持续发展。
参考文献:
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碳循环的主要过程篇8
[关键词]低碳经济；循环经济；异同
低碳经济已经成为国内的热点话题之一。那么，什么是低碳经济?低碳经济与我国推进的循环经济是什么关系?国内外是在什么背景下提出循环经济和低碳经济的?对诸如此类的问题，要有一个正确的认识。本文主要从内涵、起源、循环经济中的经济学原理等方面展开讨论。与大家交流。
一、低碳经济与循环经济的内涵异同
循环经济术语在我国的使用几乎与国际同步。“十一五”规划明确指出：要大力发展循环经济，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。2005年7月国务院《关于加快发展循环经济的若干意见》；10月，经国务院批准，国家发改委等六部门启动第一批循环经济试点，围绕实现经济增长方式的根本性转变，以减少资源消耗、降低废物排放和提高资源生产率为目标，以技术创新和制度创新为动力，加快技术进步，加强监督管理，完善政策措施，为建立比较完善的循环经济法律法规体系、政策支持体系、技术创新体系和有效的激励约束机制，制定循环经济发展中长期战略目标和分阶段推进计划奠定基础。在钢铁、有色、化工、建材等重点行业探索循环经济发展模式，树立一批循环经济的典型企业；完善再生资源回收利用体系，建立资源循环利用机制；在开发区和产业园区，按循环经济模式规划、建设、改造产业园区，形成一批循环经济产业示范园区；探索形成若干发展循环经济的示范城市。2008年启动循环经济第二批试点。《循环经济促进法》在2009年1月1日正式施行，标志循环经济发展步入法制化轨道。循环经济的核心是资源的循环利用和高效利用，理念是物尽其用、变废为宝、化害为利，目的是提高资源的利用效率和效益，统计指标是资源生产率。简单说，循环经济是从资源利用效率的角度评价经济发展的资源成本。
低碳经济是一个比较新的概念，在国外2003年才提出，使用的概念较多，也没有形成共同的认识；更主要的是，发达国家进入了产业结构和能源结构的优化阶段，碳生产率水平明显高于发展中国家，他们的发展可以摆脱对高碳能源生产和消费的依赖；他们是在解决了局部环境问题(如噪声)、区域性环境污染(如河流污染和城市污染)后，才将重点转到全球环境保护这个议题上。国内提出低碳经济的时间更短，虽然媒体和专家的讨论很多。但基本是仁者见仁智者见智。对于大多数人来说还不知所云。虽然基本国情和发展阶段决定了我国不得不使用高碳能源，但部分地区资源耗竭的现实也说明我国不能再走粗放式的发展道路了。低碳经济的核心是节能提高能源效率、提高可再生能源的比重，减少温室气体排放；口号为地球是我们的唯一家园，保护全球环境是人类的共同责任；统计指标是碳生产率(排放1吨二氧化碳产出的CDp)。因此，低碳经济是从保护全球环境的角度评价经济发展的环境代价。
总之，可以将发展循环经济和低碳经济，纳入资源节约型和环境友好型社会建设的范畴。循环经济和低碳经济既相互联系，又相互促进。发展循环经济的结果可以提高资源(包括能源)效率，也减少废物(包括二氧化碳等温室气体)排放；反过来也是一样。因此，发展循环经济和低碳经济并行不悖，均是我国建设两型社会的重要内容。
二、循环经济和低碳经济殊途同归
循环经济思想的形成，与可持续发展一样，有一个内涵不断深化、认识不断升华、重点与时俱进的过程。第一次产业革命前，人类干预自然界的能力较低，生态破坏和环境污染只是局部性的、小规模的和不明显的。工业革命以来，随着社会生产力的迅速发展，人口的急剧增长，人类社会活动的规模不断扩大，人类向自然索取的能力越来越大，自然资源消耗速度加快，废弃物排放明显增加，环境污染问题越来越严重，对社会经济发展构成较大威胁。
人类对于自然资源耗竭的担心出现在许多著作中。美国经济学家鲍尔丁1965年和1966年发表《地球是一艘宇宙飞船》和《未来宇宙飞船地球经济学》两文，强调人类要由“牧童经济”向“飞船经济”转变，否则地球这一封闭系统内的不可再生资源将消耗殆尽。1972年，罗马俱乐部发表《增长的极限》报告，提出：“如果让世界人口、工业化、污染、粮食生产和资源消耗的现在趋势继续下去，增长极限将在未来一百年的有朝一日发生。”这份报告被认为是第一次系统地考察了经济增长与人口、资源、生态环境和技术进步之间的关系，特别是自然资源供给与环境容量无法满足外延式增长的观点，迄今对人类依然有着警示作用。
从20世纪60年代起，环境污染成为国际社会关注的一个焦点。1962年，美国生物学家卡逊发表《寂静的春天》一书。用触目惊心的案例、生动的语言阐述了大量使用杀虫剂对人与环境的危害，指出生物界和人类所面临的化学品危险，敲响了工业社会环境危机的警钟。1970年4月22日，美国举行要求保护环境的大规模游行，这一天后来被确定为“地球日”。1972年联合国发表了《人类环境宣言》，郑重声明只有一个地球，人类在开发利用自然的同时，也要承担维护自然的义务。这次会议成为人类社会迈向可持续发展的第一个里程碑。人类通过对工业发展负面影响的反思，追求发展与环境的协调，先采取“末端治理”与控制措施，又转向污染预防和清洁生产。可以说，资源的高效、循环利用和从源头预防环境污染，是循环经济理论产生的最直接原因。
发展阶段也决定了原料来源需要改变。西方国家在工业化过程中消耗了大量自然资源，矿产资源所剩不多。客观上要求降低经济发展中的实物流量，开展废物的回收和再生利用，以较少的资源消耗支撑经济的可持续发展。固体废物快速增长也要新的管理战略，这是日本建立循环型社会的出发点。由于大量的垃圾需要处置，日本垃圾填埋场的使用年限急剧下降，新建垃圾场又要占地，一些地区已经出现没有地方填埋垃圾的情况。另一方面，经过长期的积累，垃圾中含大量废旧物资。如报废交通工具、废旧电子电器产品等，在一些地方“堆积成山”。其实，这是放错地方的、并可回收利用的资源：也正是有了这些不断增多的废物，才使资源再生产业发展成为可能。废物回收和循环利用，既可以减少原料投入和废物产生，又可以减少垃圾填埋占用土地，可以收到一举多得之效。发达国家通过废物的再生利用，再投入少量的资源生产新的产品，单位GDp的资源消耗强度也大幅度下降，矿产资源等不可再生资源消费增长速率远低于GDp的增长速率，出现所谓的“脱钩”现象。
与此大致类似，低碳经济概念的形成和提出背景，可以归结为以下三个方面。
其一，应对气候变化是低碳经济提出的最直接和最根本原因。由于人为排放的二氧化碳等温室气体，引起全球气候变暖，反过来又影响到人类的生存和发展。随着技术水平的提高和研究的深入，人们对大气中二氧化碳(Co2)等温室气体浓度升高带来的全球气候变化、气候变化对人体健康可能产生的不利影响等问题的认识日益深化。1988年由世界气象组织(wmo)和联合国环境署(Unep)共同成立的气候变化政府间专门委员会(ipCC)，从科学证据、适应与减缓、政策措施等方面进行全面评估，2007年第4次评估报告。报告指出：20世纪后半叶北半球平均气温是过去1300年中最暖的：在过去100年中世界平均气温上升了0.74℃，平均海面上升了17厘米。如果不能扭转这种趋势，21世纪末气温将上升4℃，海面将上升60厘米。于是，降低生产和生活活动中温室气体的排放强度、提高碳的生产率，成为一种新的世界发展潮流和人类的努力方向。
其二，发达国家迈过了以使用高碳能源为主要动力的发展阶段。保持其现有福利水平，可以不依赖高碳能源、特别是煤炭的生产和消费了。从化石能源排放的二氧化碳看，如果消费1吨标准煤排放的二氧化碳为1个单位(约2.6吨二氧化碳)，则1吨标准煤的石油排放的二氧化碳约为0.7个单位，1吨标准煤的天然气排放的二氧化碳为0.4个单位。即相对于煤炭，石油天然气是低碳能源。钢铁、水泥等是需要消耗煤炭、石油等高碳能源的产品，又是工业化和城市化所必需的。因为没有钢铁和水泥等物质和原材料投入，就建不了高楼大厦，建不了铁路、桥梁等基础设施，生产不了以小汽车为代表的工业品，也就实现不了工业化和城市化。相反，以银行、保险等为代表的生产型服务业，能源消耗强度要低得多。发达国家在后工业化阶段，生产的目的主要是满足人们的生活需求，吃饭、住房等可以不依赖高碳能源的生产和消费了。一般的，发达国家工业化时的经济是以高能耗、高碳排放为主要特征的“高碳经济”；世界上还没有哪一个国家是依赖低碳能源实现工业化的。换句话说，人类的工业文明是建立在二氧化碳等温室气体大量排放基础之上的，生态文明尚在探索中。发展中国家则处于完全不同的发展阶段，不仅要生活，更要生产；提高人民生活水平是一项历史任务，是第一要务。因此，发展低碳经济对发展中国家而言是一个巨大的挑战。
其三，煤炭、石油等能源危机是发展低碳经济的内在要求。低碳经济，最早出现在2003年英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》中。作为第一次工业革命的先驱和资源并不丰富的岛屿国家，英国已认识到能源可持续利用对于经济乃至整个国家发展的重要性。英国的能源生产和消费正从自给自足走向主要依靠进口。按目前的趋势，有关预测认为2020年英国80％的能源将依赖进口。从世界储量看，化石能源还可以开采利用较长时间。但也应看到，人类使用化石能源的成本越来越高，技术要求越来越强。如果说气候变化还存在不确定性的话，煤炭、石油、天然气等化石能源的不可再生性则没有争议。而不可再生能源总有用光的一天。这一点。可从发达国家把应对气候变化的重点放在节能、开发利用可再生能源、电动汽车等领域的技术开发上得到验证。于是，“小的就是美的”、“我们不是给后代留下资源，而是从子孙手中借用了地球资源”、“不仅要满足当代人的需求，还要使我们的子孙后代能够满足他们的发展需求”等可持续发展理念，成为全人类的共识和追求；研究开发第三代核电技术、节能技术、太阳能风能等可再生能源的开发利用技术、氢能技术、电动汽车等，成为发达国家加大投入的领域。
总之，无论是循环经济还是低碳经济，都是国际社会转变生产方式和生活模式的战略选择。
三、循环经济的实践及其中的经济学原理
按《中华人民共和国循环经济促进法》的界定，循环经济是指在生产、流通和消费过程中所进行的减量化、再利用、资源化(所谓的3R原则)活动的总称。
《循环经济促进法》中界定的减量化，包括源头减量和末端减量两个方面。我国当前大力推进的节能减排，包括了这两个方面。实际上，减量化既有绝对减量，也有相对减量，核心是效率问题。准确地说，我们追求的是用同样的资源能源生产出更多的产品；或者说，生产同样的产品要消耗更少的资源能源。减量化的做法和例子很多。例如，小汽车原来用几吨钢板，现在的汽车变轻了。我国实施的十大节能工程，推广的节能减排技术，都可以起到减少资源消耗、减少废物排放的目的。这也是科技进步和社会发展的必然结果。在讨论循环经济的概念和法律时，对是否将减量化纳入循环经济，国内有不少争论。焦点在于，实现减量化有不同途径。此外，减量化也有个度，不能走极端。例如偷工减料，不仅不能鼓励还要坚决反对。
按照《循环经济促进法》界定的再利用，包含四个层次：一是用旧的东西直接利用，相当于二手货，换言之，发展二手货市场是发展循环经济的一个重要途径：二是修修补补再利用，与过去工厂的修旧利废大致相当；三是用坏的东西，换一些零件还可以利用；四是用坏的东西，其中的零件还可以利用。中国劳动人民有勤俭节约的传统。再利用的例子举不胜举。当然，并不是所有的再利用活动都是值得鼓励的。例如，“黑心棉”、一次性注射器、“五大总成”的拼装车，以及有毒有害物质等，都不能循环利用。换句话说，再制造产品、资源再生产品等必须符合国家质量标准和安全标准，否则就会出问题，这也是需要政府管理循环经济的一个重要原因。
资源化实质是将废弃物用作资源，或者说。废弃物的资源化利用。《循环经济促进法》在对主要活动的解释中，把资源化与再利用放到了一起。事实上这两者是有差别的，差别在于物质的形态。准确地说，再利用基本没有改变原来的物品形态，而资源化的产品基本上看不到原来的物品形态了。资源化的做法和例子众多。我国在建国后就开展的资源综合利用中，矿产资源的综合利用、粉煤灰利用、煤矸石发电等，均属于资源化利用的范畴。又如，国内不少地方进行的垃圾发电，通过国际合作将减排温室气体额度卖给西方国家的企业(所谓的CDm项目)，获得资金或技术，既减少了废弃物排放产生了环境效益，又解决了就业产生了经济效益和社会效益，因而属于利国利民的、“一举多得”的好事，是值得大力提倡和推进的。超级秘书网
需要强调的是，废弃物的资源化利用需要一定条件，否则就难以实现资源化利用。如果我们“霸王硬开弓”。单纯追求废弃物的资源化，就会出现有“循环”没“经济”的结果。比如，“垃圾是放错地方的资源”，这种说法得到有关专家的大力推崇。但深究一下，就会发现不少问题。比如说，为什么我国的不少城市还出现“垃圾围城”现象?为什么外国还没有将这些资源用起来?因为价值规律在起作用。如果利用这些资源的企业不能产生经济效益，还要连续投入，这样的事情是没有企业愿意干的。更广泛地，如果循环经济不能产生经济效益，是难以持续发展下去的。
另一方面，不是所有的废弃物都能资源化的。例如，英国“疯牛病”的出现与不适当的同源废物循环利用有关。这一点需要我们特别注意。如果说一些废弃物，如油漆等不能资源化利用仅仅是资源利用效率不高的话，一些废弃物的资源化，如牛、鸡等内脏等会影响到食物链，并通过食物链影响到人类本身。一旦出现这样的问题，结果是难以想象的，2003年“非典”的爆发已经说明了这一点。
碳循环的主要过程篇9
［关键词］低碳经济；旅游企业；循环发展；模式研究；
一、低碳经济下循环发展模式的基本内涵及其对于旅游企业的作用意义和相应要求的概述
目前发展低碳经济、改变传统粗放型经济发展方式已经成为了我国的重要国家战略，实现资源循环利用、提高其利用效率和促进经济良性发展是低碳经济的重要内容和组成部分，它对于改变原来的对于资源的过度开采利用、对于廉价劳动力的过度依赖和较高的发展中的外部性有着十分重要作用。旅游企业由于其行业特点和产品服务特征一直走在了发展低碳经济的前列，而如何打造和有效实现循环发展模式对于新时期下旅游企业的低碳化增长起着决定作用，它可以显著地提高旅游资源的利用效率和效益，并带动相关环节和主体实现整体性能的提升。
低碳经济背景下旅游企业的循环发展模式的重要作用意义客观上要求旅游企业在探索和创新其循环发展模式的过程中要从以下几个方面进行思考和把握，即从自身发展战略和整体发展规划的角度层次去考虑循环发展问题，将其建设成为企业自身发展战略的有机组成部分，依据对旅游行业和企业自身特点的分析来将循环发展模式的具体功能和要求在旅游企业上下游产业链成员之间进行合理分配，并建立某种机制确保其功能得到有效的贯彻和执行，最后要着眼于旅游企业的价值创造流程分析，提升循环发展模式的价值贡献程度。
二、低碳经济下目前旅游企业循环发展模式的现状、存在问题及其原因分析
从总体上来看，我国旅游企业目前循环发展模式的探索还处于初级阶段，循环发展对于旅游企业的低碳化发展和内在效益增长的贡献率都还比较低，循环发展的理念和思维在旅游企业中还没有得到有效的贯彻和普遍性认识。除此之外，归纳总结起来旅游企业在打造循环发展模式中存在的问题及其原因主要有以下几个方面。
第一，旅游企业在探索和实现循环发展模式中缺乏对于企业自身发展战略和长期整体规划的充分考虑和有效解读，使得对于循环发展模式的探索和创新都没有得到企业相关保障和机制的支持，相关的环节和职能也没有得到持续性的朝着循环式发展的机能转变；第二，旅游企业在探索和实现循环发展模式中缺乏对于从上下游供应链的范畴来考虑和分配相关循环发展模式的要求，使得旅游企业的上下游产业链成员对于整个循环发展模式的贡献率较低，这也使得整个循环发展模式在整体功能上存在一定的欠缺；第三，旅游企业在探索和实现循环发展模式中缺乏对于旅游企业价值创造流程的具体细分，使得其循环发展模式对于价值创造的贡献率较低，不能有效地按照市场要求将相关的客户诉求和意愿有效地融入到循环发展的模式之中。
三、低碳经济下旅游企业循环发展模式的建议和对策
根据低碳经济下循环发展模式的基本内涵及其对于旅游企业的作用意义和相应要求的概述，在分析了低碳经济下旅游企业循环发展模式的现状、存在问题及其原因的基础上，从以下几个方面提出加强和改善低碳经济背景下旅游企业循环发展模式的建议和对策。
第一，低碳经济背景下旅游企业循环发展模式中应该从旅游企业自身的发展战略规划和整体业务运行的角度出发，将循环发展模式的建立健全确立为旅游企业发展战略的有机组成部分，然后以此为指导将符合循环发展的模式和理念贯穿于旅游企业的业务决策、战略制定和具体业务环节之中。这种战略地位和层面的确认是确保旅游企业循环发展模式得以持续推进和保障的根本，它可以使得旅游企业的循环发展模式的发展得到有效的资金资源投入保障；第二，低碳经济背景下旅游企业循环发展模式中应该根据循环发展模式的具体功能细分和要求，将之从上下游产业链成员的范畴中根据优势分析来做出具体的职能分配和工作安排，然后在供应链成员之间根据合作共赢互惠互利来达成相关机制来避免各种短期利益博弈行为。旅游企业上下游产业链成员的配合和协作是快速建立起高效的循环发展模式的组织保证；第三，低碳经济背景下旅游企业循环发展模式中应该对于旅游企业自身的价值创造和价值增值流程做出具体的分析，然后将旅游市场消费者的需求和竞争对手的情况等纳入到循环发展模式之中，以此来提升旅游企业在打造循环发展模式中的价值创造和价值增值能力，从而最终提升市场竞争力和经济效益水平。
四、总结
旅游企业在发展低碳经济的背景下由于其独特的产业特点和产品服务特征决定了打造循环发展模式对于提升其增长水平质量和内在效益起着十分重要的作用。循环经济的本质是一种低碳环保可持续增长的发展模式，本文在分析了旅游企业循环经济发展模式中存在问题的基础上，从以下几个方面提出了加强和改善旅游企业循环经济发展模式的建议和对策，即从旅游企业自身发展战略和整体规划的高度层次去认识和考虑，根据循环经济发展的要求和功能细分将之从旅游企业产业链协作的角度来进行操作层面的思考和措施制定，最后要根据旅游企业的价值创造流程和价值增值环节的需要来具体修正和调整循环发展模式的具体参数和属性。
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碳循环的主要过程篇10
关键词：演进规律；低碳高效；思路；模式
作者简介：刘静暖，女，吉林财经大学马克思主义经济中心教授、经济学博士，硕士生导师，研究方向：可持续发展与农业经济理论。
中图分类号：F323文献标识码：adoi：10.3969/j.issn.1672-3309（x）.2013.03.01文章编号：1672-3309（2013）03-01-03
气候变化对农业影响的研究最早可从春秋时期找到出处，但具有当代价值的，当属魏晋时期学者们把气候自然力上升到农业生产要素层面的探索。①据气象学研究，受到人为因素影响，目前全球变暖及极端天象，严重影响农业发展。在英国率先提出低碳经济以后，低碳农业进入理论界与实践界的视野，并逐渐成为农业发展方式转型的方向。吉林省作为全国重要商品粮基地，实施农业发展方式的低碳化转型，不仅是振兴区域经济的需要；还是维持生态系统平衡、保持农业资源可持续利用，突破资源环境约束的需要；更是减少气候灾害、保障土地安全、粮食安全，维持人类健康及贯彻十精神的需要。
一、低碳农业符合农业生产方式演进规律
结合国内外研究，现代低碳农业，是在全球气候变化与低碳经济发展背景下，以二氧化碳当量为基本度量指标，以低碳农产品为核心、以碳汇产品为支柱的新兴农业生产体系，强调在生产链条中凸显二氧化碳低排放特质，旨在降低大气二氧化碳浓度、改善农业小气候环境、保障消费者健康，实现环境效益、经济效益与社会效益有机统一的全新农业可持续发展范式。低碳农业具有“三性”特征，即低碳农业发展的全球性、外部性与长期性；低碳农业具有“三化”特征，即低碳农业的综合化、产业化、现代化特征；低碳农业具有“三可”特征，包括碳排放的可衡量、可报告、可检测。现代低碳农业是高效率的农业，符合农业生产方式演进规律。
从生态学视角看，农业生产方式的演进，经历了一个由原始低碳低效农业、到化学高碳高效农业再到现代低碳高效农业的历程。在原始社会到封建社会，由于人类认识与改造自然的能力低下，对自然界充满敬畏。被动地选择顺应自然、依靠刀耕火种、畜力、人的体力的农业生产方式。该方式，单位粮食产量的资源消耗少，碳排放低，对气候环境干预少。反过来，单位资源投入的生产效率低，属于原始低碳低效农业。
从资本主义初期至今，随着科技进步高歌猛进，人类对自然认识不断深入，改造自然的能力大大增强，人们对大自然由敬畏改成无畏，由顺应改成凌驾。尤其是工业革命以后，伴随着化学工业与机械工业的运用，化肥、农药等的大量施用，农业产出效率大大提高同时，单位粮食产量能源投入与碳排放激增，对气候自然力的扰动频繁、猛烈，农业生产进入高效高碳阶段。高碳的化学农业生产方式导致污染强度大、污染周期长、治理困难的面源污染。面源污染直接导致臭氧破坏、温室效应、酸雨、水污染、水资源短缺等问题，使区域气候恶化，极端天气频发，造成农业生产能力下降，严重影响了农产品的供给。高碳的生产方式引致土地日益贫瘠、土壤碳库水平下降、农产品数量安全与质量安全遭遇挑战。吉林省地处白山黑土的松嫩平原，是世界三大黑土地资源之一，素有“大粮仓”的美誉。然而，调查显示，自上世纪90年代以来，高碳的生产方式已导致吉林省黑土地对生物、生态和粮食的原生态承载力递减，有些区域甚至出现了严重的水土流失和沙漠化现象，黑土地综合生产能力的自然力基础日渐脆弱。
随着人类对高碳高效农业的反生态做法的反思，人为降低气候灾难意识的提高，民众、企业与政府趋向于认同了农业发展方式只有走出高碳发展误区，转化为能源低投入、高效利用、二氧化碳低排放的现代低碳高效农业，才能实现天蓝、地绿、水清、人类健康的天人合一生态目标。这种高效低碳农业既有优于原始社会低效低碳农业的高效，又有优于化学高碳农业的低碳，是一种人类积极主动选择生态型农业生产方式的变革，是一次质的飞跃。
从主体功能区的角度出发，吉林省是我国重要的生态大省、商品粮基地，农业是区域重点产业。虽然目前商品粮增产百亿斤粮食计划已基本实现，但粮食的可持续增长，就目前的地力而言，是一个不小的挑战。据中国科学院可持续发展战略研究组研究，吉林省的区域环境水平、区域生态水平、区域抗逆水平三个“指数”在国内排名靠后，位列第22。说明吉林省农业发展模式是以环境牺牲为代价，不具可持续性。改变发展模式，要求农业生产方式实现低碳升级。
二、吉林省低碳农业发展思路
随着低碳经济的发展，吉林省在农业低碳化转型方面进行了有益的探索，为全面低碳化发展奠定了基础。未来应在种植、养殖与林业碳汇方面下功夫。
首先，种植业低碳化发展。吉林省在减量农业、绿色农业产品认证、秸秆资源综合利用等方面取得了较好的成绩。这都为下一步的低碳种植业全面发展打下了坚实基础。低碳种植业发展应坚持：因地制宜原则。根据区域资源禀赋特点，遵循低碳农业发展规律，选择适应本地区的发展模式，实行多元化、差异化发展；坚持低碳高效原则。低碳种植业应该在不降低产量的情况下尽量减少二氧化碳的排放，既不能恢复到最初的低碳低效农业，也不能发展当前的高碳高效农业，要实现生态和经济效益的有机结合；减量替代原则。化肥、农药、农用薄膜的减量、替代，用农家肥替代化肥，用生物农药、生物治虫替代化学农药。用可降解农膜替代不可降解农膜；循环利用原则。把循环经济的理念灌输到低碳种植业发展中，改善农业生态环境，实现经济、社会和生态效益的统一，为资源永续利用和农业可持续发展奠定基础。不断提升对发展低碳种植业的认识，在生产、流通和废弃物处理等各个环节进行低碳化升级，发展农产品质量安全工程和土壤碳汇工程，从而让百姓吃到放心的粮食蔬菜。
其次，畜牧养殖业的低碳化。《牲畜与气候变化》指出，牲畜及其副产品实际上至少排放了325.64亿吨二氧化碳当量的温室气体，占世界总排放的51%，远远超过粮农组织先前估计的18%。目前，吉林省在畜牧种植业协调共进的循环农业、沼气池建设以及低碳畜牧养殖技术方面已有较多的实践。未来发展低碳畜牧养殖，应坚持如下原则：资源节约原则。“强本而节用，则天不能贫”，发展低碳畜牧业应尽可能地节约使用各类资源，注重节约用水、减少人力、物力、财力消耗，提高畜禽生产效率，实现减投节能；综合效益原则。加强低碳畜牧养殖业的科技自主创新，以最适量的物质投入，获取最大的产出效益。生态安全原则。畜牧业的低碳化不仅涉及农业资源与环境保护，更涉及农业生产技术转型、食品安全、国民健康。低碳畜牧养殖是生产绿色畜牧产品的过程，既要收获优质产品，又要保护生态环境，实现生产生态双安全。科学系统原则。发展低碳需要养殖业，要有统筹的思维，即要考虑如何从技术、制度、管理等方面避免农业生产对环境的破坏作用，实现农业环境友好，提高农业生态环境质量，实现农用资源的节约和可持续利用。通过政府的规范引导、人才队伍的建设、增加资金和科技投入，大力提升社会各界对低碳畜牧业发展的认识、发展标准化和循环化的畜牧养殖业，做好低碳畜牧养殖产品的深加工、加强畜牧业生产污染的治理。
最后，碳汇林业的发展。依托于长白山原始森林，吉林省是全国闻名的林业资源大省，具有发展碳汇林的自然优势。在自然条件方面，目前吉林省拥有经济林面积约为7.92万公顷，天然林面积571.26万公顷，人工林面积148.22万公顷。②省委、省政府先后出台多部政策法规，强调要在继续大力造林，扩大森林面积的同时，加强现有森林保护与经营，进一步提高森林资源质量，增强森林固碳能力，增加森林碳汇。③虽然吉林省的碳汇林业建设尚处起步摸索阶段，还没有正式进行碳汇林业建设试点，也没有启动林业碳汇项目，但发展趋势和潜力已日渐明显。针对吉林省碳汇林建设现状，本文认为应该坚持如下原则：可持续发展原则。把碳汇林业的建设与应对气候变化和加快建设资源节约型、环境友好型社会相结合，在保持和增强吉林省森林碳汇能力的同时，以碳汇林业应对气候变化，促进社会经济的持续发展；政府与市场协调发展原则。充分发挥政府的主导作用，积极引导和鼓励公众主动参与碳汇林业的建设。引入竞争机制和市场法则，综合运用政府补助和市场机制，减少国内应对气候变化成本，推进吉林省资源碳市场的发展；充分争取碳汇基金项目原则。吉林省在发展过程中应坚持积极争取国际、国内碳汇项目资金，辅之以自筹资金，多方筹集资金来共同发展林业碳汇事业。
通过设立育林基金、建立多种形式碳汇体系、培育碳汇交易试点，发挥森林资源大省的林业碳汇优势，为区域经济、环境做贡献。
三、吉林省低碳农业模式
我国低碳农业发展较好的地区主要集中在南方经济发达地区。福建采取了福建台湾农业研究中心主导模式，通过发展碳汇农业、有机种养农业、休闲观光农业等开展低碳农业实践。广西主要采取立体生态循环、绿色植保保护、免耕栽培、科学节肥减排、高效节水灌溉、废弃物综合利用以及可再生资源替代等模式发展低碳农业；江苏采用立体种养节地模式、废弃物循环利用模式、农用化学品替代与休闲观光农业等发展低碳农业。吸取国内低碳农业经验，结合省情，整合优势资源、规避劣势与风险，选择的发展模式如下：
（一）低碳农业产业集群式模式
产业集群是指在有限地域的特定产业或产品生产中（通常以一个主导产业为核心），大量企业及其相关支撑机构（包括供应商、生产商、顾客、地方政府、中介组织、知识生产机构等），依靠比较稳定的分工协作和纵横交错的网络关系，形成的有利于产业组织协调的空间集聚体，代表着介于市场和等级制之间的一种新的空间经济组织形式。④根据吉林省自西向东依次为草原、台地和山区的地形地貌特点，对低碳农业发展进行区域差异化设计，可以整合区域资源、发挥比较优势，建设具有区域特色的低碳粮食、绿色畜牧业与绿色中草药生产加工集群，从而提升区域农产品整体竞争力、带动相关产业发展。其中，西部草原地区，发展绿色畜牧养殖业。围绕绿色畜牧养殖业，培育无污染的肉、乳、特色产品与加工企业，以大型企业为龙头，形成绿色畜牧产业集群。中部台地（黑土地），是世界闻名的黄金玉米带，承载着粮食供给压力，在保障国家粮食安全中起到至关重要作用。充分发挥其黑土地地力优势，减少化肥施用，增加绿色有机肥，生产有机粮食，并形成集生产、加工为一体的粮食产业集群；东部山区是绵延起伏的长白山山脉，是天然的中药药材库。充分发挥药材库优势，培育绿色中药材生产加工龙头企业，形成区域药业产业集群。将绿色畜牧业、绿色粮食产业及绿色中药产业三个子集群有机结合，形成互助共生的吉林省大农业低碳产业集群。
（二）低碳农业“5R”模式
在农业生产中遵循循环经济“5R”原则，即以循环经济方式发展低碳农业。所谓循环经济的“5R”原则，即为减量化（deduce）、再使用（Reuse）、再循环（Recycle）、再生性（Reproduce）与替代性（Replace）原则。⑤其中，农业的减量化原则，靶向农业生产输入端资源过度投放。要求从生产源头节约使用资源，用较少的资源（化肥、农药、除草剂等）实现既定生产目标；再使用原则，靶向农产品低效利用。旨在延长产品与服务的生命周期，高效利用资源，减少排放；再循环原则，靶向农业输出端资源的一次性利用。要求生产出的产品在完成其使用功能之后，能够重新变成可以利用的资源而不是当成垃圾丢弃；再生性原则，靶向农业生产中使用的不可再生资源。要求农业生产尽可能使用可再生资源，要在保证资源再生性前提下，使资源的消耗速度慢于资源的再生速度；替代性原则，靶向农业生产使用的不可再生不可替代资源。要求，用可再生资源替代不可再生资源。吉林省通过遵循农业“5R”原则，促进低碳农业发展，如采取如精简包装、秸秆资源化、沼气和太阳能利用等方式。
（三）农产品碳标签模式
目前，在低碳经济发展大潮中，美国、日本、韩国及欧盟国家纷纷设计建立食品、家电、汽车等低碳认证机制，产品张贴碳（足迹）标签，鼓励减少碳排放，承担相应的气候生态责任。吉林省发展低碳农业，应借鉴发达国家经验，对农产品实行碳标签制。加强对低碳农产品认证的法律法规建设力度，通过对农产品碳足迹认证升级，促进低碳农业发展长效有序发展。对低碳农产品实施碳标签制升级可以采取以下方法：首先，在农产品初级品生产环节上制定碳排放标准，促进生产源头的低碳化；其次，在农产品加工环节上制定碳排放标准，促进加工过程低碳化；最后，在流通环节上制定碳排放标准，促进农产品流通过程低碳化。通过全程控制实行整个农产品生命周期碳足迹的减量化。
（四）林业碳汇模式
针对吉林省林业发展现状，为了充分发挥吉林省的林业资源优势、有效利用林业政策红利，应通过积极推进林业碳汇可交易化，促进林业生态效益和经济效益的和谐统一。集结政府、科研机构、金融企业等各方力量，通过政府政策引导、学术专业机构科技保障和金融企业的资金支持，构建林业碳汇交易机制、搭建林业碳汇交易平台、培养专业碳汇交易人才，从而实现碳汇林经济效益的有效补偿。其一，设立育林基金。吉林省发展碳汇林业，增加资金投入，专款用于造林绿化增加碳汇。各级政府要积极组织义务植树，严格执行退耕还林政策，中西部地区要更新改造“三北”农田防护林，开展荒漠化治理，加强“四旁”绿化。其二，加强已有林地保护。根据吉林省的实际情况，利用森林的储碳功能，加强森林经营管理，减少毁林，保护和恢复森林植被等活动，吸收和固定大气中的二氧化碳。其三，建立碳汇交易市场。目前，借鉴国际先进经验，结合本省情况，积极申请引进碳汇林业项目，选取合适的地区率先搭建林业碳汇交易平台，利用市场机制促进林业碳汇发展。
注释：
①陈勇勤.中国经济思想史[m].郑州：河南人民出版社，2008：124.
②张忠华、李昭昭.吉林省森林碳储量估计及碳汇价值分析[J].中国城市经济，2011，（18）.
③吉林省林业“十二五”发展规划[eB/oL]..