作为“十一五”期间环保公益性行业科研专项经 费项目系列丛书中的 一本，袁增伟、张玲、武慧君编著的《工业园区温室 气体核算与减排》旨在为工业园区管委会核算工业园 区温室气体排放量和企业层 面上分配温室气体减排任务、评估工业园区俭业减排 绩效提供技术支撑。    首先，在相关背景介绍的基础上，第2章系统介绍了 工业园区层面温室气 体核算方法；第3章梳理了工业园区层面温室气体控 制技术手段，并提出 了相应的技术评估与筛选方法；在此基础上，第4章 、第5章和第6章重 点介绍工业园区温室气体排放量核算与减排绩效评估 软件，包括软件开 发、表单设计及使用指南；第7章基于以上研究结果 ，进行综合应用示范。     本书可供高等院校与科研机构中从事节能减排和 温室气体控制的工 作人员参考，也适合相关政府部门的工作人员以及关 心气候变化问题的广 大读者，并可为企业、相关咨询机构等开展园区或者 企业层面的温室气体 核算与控制提供指导。       

第1章　绪　　论
针对工业园区这一生产活动高度集中、一次性能源大量消费、温室气体高强度直接排放区域，本书介绍了工业园区层面温室气体核算方法，梳理了工业园区层面温室气体控制技术手段、研究了温室气体减排技术评估与筛选方法，在此基础上开发了工业园区温室气体排放量核算与减排绩效评估软件。旨在为各级地方政府核算工业园区温室气体排放量和在行政区域内分配温室气体减排任务提供技术支撑，并为地方政府针对工业园区实施温室气体减排工程和进行温室气体减排绩效评估提供决策依据，同时也为将温室气体核算和减排绩效考核工作纳入各级政府日常管理工作提供保障。
1.1　温室气体概念
温室气体是指大气中能够吸收地球表面反射的长波红外辐射，并重新发射红外辐射而使地球表面升温的气体，因为起到一种类似温室的作用——温室效应，而被称作温室气体（greenhouse gas， GHG）。大气中主要的温室气体有水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、臭氧（O3）和氟氯烃（CFCs）。《京都议定书》中控制的六种温室气体种类、性质及来源见表1-1。
表1-1　主要温室气体的性质、来源、吸收汇
主要温室气体 性质 来源 吸收汇
二氧化碳（CO2） — 化石燃料燃烧，土地利用变化，森林被破坏 海洋、陆地生物圈吸收
甲烷（CH4） 大气中含量丰富的有机气体，在大气中存在的平均寿命为8年 人为源 农业活动，畜禽养殖，城市垃圾处理厂，生物质燃烧 在对流层与自由基反应被氧化分解；被输送到平流层，光解、被OH、Cl和O（1D）氧化；被土壤吸收
  自然源 天然沼泽、湿地、河流湖泊、海洋、热带森林 
一氧化二氮或
氧化亚氮（N2O） 过去用作麻醉剂，被叫作“笑气”，在大气层中的存在寿命是150年左右，在对流层中具有化学惰性 人为源 农业活动，生物质燃烧，化石燃料燃烧，己二酸和硝酸生产 在平流层光解成NOx转化成硝酸或硝酸盐，通过干湿沉降被清除
  自然源 海洋，温带热带的草原和森林生态系统 
氢氟碳化物
（HFCs） 具有很强温室效应，对辐射强迫产生显著影响；寿命较短，一般为几十年 主要来自工业生产 在对流层与自由基OH反应，在平流层光化分解
全氟碳化物
（PFCs） 主要包括CF4、C2F6、C4F10三种物质，其中CF4占绝大部分，C4F10量很少；在大气中非常稳定，寿命较长，为3200～5000年 铝生产过程是最大的CF4、C2F6排放源 缓慢光解
六氟化硫（SF6） 大气中非常稳定，寿命约为3200年 大部分来自绝缘器及高压转换器的消耗，以及镁（Mg）的生产过程 缓慢光解
应该指出，大气中适量温室气体的存在和恰到好处的温室效应，对整个地球生态系统以及人类生存是有益的。如果没有温室气体，近地层平均气温要比现在显著低33℃，地球将会成为一个寒冷的星球。但是工业革命以来，由于人口增加、工业高速发展、城市面积不断增大、森林砍伐严重等原因，大气中温室气体的浓度显著上升，温室效应持续加强，对社会和经济发展产生了严重影响。
1.2　温室效应原理
温室气体之所以会造成温室效应，是由于其本身所具有的吸收红外线的能力，这种性质由其分子结构决定。在分子中存在着非极性共价键和极性共价键，分子也因此分为极性分子和非极性分子。分子极性的强弱可以用偶极矩μ来表示，而只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，则该分子就被称为红外活性的，而Δμ=0的分子振动不能产生红外振动吸收，则称之为非红外活性的。
分子的振动可以分为改变键长的伸缩振动和改变键角的弯曲振动。而伸缩振动又分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动，弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。故而当CO2进行对称伸缩振动时，它不具有红外吸收活性，因为此时它的偶极矩变化为0；但当它进行不对称伸缩振动或进行弯曲振动时，它的偶极矩变化不为0，故此时它具有红外吸收活性。当然，作为非极性键构成的非极性分子，N2和O2根本没有偶极矩，辐射不能引起它们共振，当然也就不具有红外吸收活性。
很多分子都具有红外吸收活性。但相对来说，一种气体能否成为温室气体，还应考虑它在大气中的含量和持续的时间。表1-2为温室气体的一些具体特点。
表1-2　主要温室气体特点
项目 CO2 CH4 CFC-11 CFC-12 N2O
平均寿命/年 50～200 8 65 130 150
20年变暖潜势 1 63 4500 7100 270
温室气体的寿命是指温室气体的分子产生后在大气中的平均存留时间。温室气体分子的寿命由多种因素决定：与其他化学成分反应的难易程度，被海洋、土壤、生物所吸收或释放的可能。由表1-2可见，CO2的寿命最长，达200年，N2O可达150年。
全球增温潜势（global warming potential，GWP）是通过将特定气体和相同质量参照气体（CO2）相比较，来衡量其造成全球增温的相对能力。
在计算全球暖化潜势时，一般会以一段特定长度的评估期间为准（如100年）。化学物质的全球暖化潜势和以下因素有关：①化学物质对红外线的吸收能力；②其吸收光谱波长的范围；③化学物质在大气中的寿命。因此提到全球暖化潜势时也需一并说明其评估期间的长度。
 
式中：TH代表评估的时间长度，ax是1kg气体的辐射效率，W/（cm2?kg），x（t）则是1kg气体在t =0时释放到大气后，随时间衰减之后的比例。分子是待测化学物质的积分量，分母则是CO2的积分量。随着时间变化，辐射效率ax和ar可能不是常数。许多温室气体吸收红外线辐射的量和其浓度成正比，但有些重要的温室气体（如CO2、CH4、N2O）的红外线吸收量和其浓度成非线性的关系。
因此，若分子CO2在一年内形成一个单位的增温效果，则一分子CH4为63个单位，N2O为270，氟氯烃的增温效果较大，其中CFC-11为4500，CFC-12为7100。
1.3　温室效应与全球变暖
气候系统是地球系统中最为活跃的组成部分之一，从地质历史看，地球一直以来就经历着冷—暖和干—湿等一系列的自然变化，而且不排除在某一时期存在比现在更适宜或更恶劣的地球气候。科学家利用冰心、深海沉积物、石笋、黄土剖面、湖相沉积、珊瑚以及树轮等一些古气候代用记录来发现、重建古气候条件，从而使人类对过去的气候变化有了日益深入的认识。当前以全球变暖为主要特征的气候系统变化问题最早可以追溯到19世纪初期。1827年，法国数学家傅里叶（Fourier）首先发现地球大气层吸收了本来会散射到太空中的热量而使地球温差不至太大，并据此提出温室效应的概念。
由于温室气体排放增加，全球气候呈明显的变暖趋势。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）是由世界气象组织（WMO）及联合国环境规划署（UNEP）于1988年联合建立的政府间机构，其主要任务是对气候变化科学知识的现状，气候变化对社会、经济的潜在影响以及如何适应和减缓气候变化的可能对策进行评估。IPCC第四次评估报告（4th Assessment Report，AR4）指出，全球平均地表温度近百年来（1906～2005年）升高了（0.74±0.18）℃，近50年的线性增温速率为0.13℃/10a，过去50年的升温速率几乎为过去100年的两倍，1850年以来最温暖的12个年份中有11个出现在近期（1995～2006年）。这一增暖最终引起海平面上升。在大陆和海盆尺度上已观测到其后系统的长期变化，包括北极温度与冰的变化，降水量、海水盐度、风场以及干旱、强降水、热浪和热带气旋强度等极端天气出现的频率变化（图1-1）。
报告认为，若不采取减排措施，21世纪全球气候仍将持续变暖。到2020年，全球地表平均温度相对于20世纪后20年大约升高0.4℃，到21世纪末可能升高1.1～6.4℃，其中以陆地和北半球高纬度地区的增暖最为显著。这将对地球气候系统产生深刻影响，进一步破坏人类与生态环境系统之间已建立起的相互适应关系，使全球的可持续发展受到严重的挑战。
 
 
图1-1　已观测到的数据
所有变化差异均相对于1961～1990年的相应平均值。各平滑曲线表示10年平均值，各圆点表示年平均值。阴影区为不确定性区间，根据已知的不确定性和时间序列综合分析估算得出
（资料来源：联合国政府气候变化专门委员会. 气候变化2007：联合国政府间气候变化专门委员会第四次评估报告.）
对气候变化原因的解释，长期存在着“自然因素说”和“人为因素说”的争论。坚持自然因素是驱动当前气候变化主导因素的研究人员认为，在地质历史时期，比当前波动更为强烈的气候变化就曾存在，而且，当前气候变化中的突变问题只能以自然因素来解释。坚持“人为因素说”的研究人员更是以大量翔实的对比研究和模拟结果证明了人类活动与气候变化的密切联系，并预测了如果不加以遏制，气候变化将威胁人类生存。
IPCC第四次评估报告指出（表1-3），自20世纪中叶以来，大部分观测到的全球平均温度的升高“很可能”是由于观测到的人为活动排放造成的温室气体浓度增加所导致。最近50年，“气候变化主要是由人类活动驱动”这一结论的可信度已经由原来的66%提高到目前的90%。
全球变暖理论的基础是气温对大气中温室气体浓度的高度敏感性，以及地球表层系统在适应气温变化上的脆弱性，而我们的目标就是通过减少人为排放的温室气体来减缓全球变暖的速度。尽管科学界还对气候变化理论存在争议，但从1992年的《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）到1997年的《京都议定书》（KP）再到2009年的哥本哈根气候变化大会，全球变暖趋势已成为政治共识，被社会公众广泛认知与传播，同时为一些政治家在国际政治与外交中使用，全球变暖由此从一个科学问题转变为当今世界的主要政治与经济问题之一。
表1-3　IPCC历次评估报告关于气候变化检测和归因的主要结论
评估报告 全球气候变化的监测 全球气候变化的归因
第一次
（1990年） 全球平均地表温度在过去100年中增加了0.3～0.6℃。这个值大致与考虑温室气体含量增加时气候模式得到的模拟值一致，但是仍然不能确定观测到的增暖是全部还是一部分由增强温室效应造成的 近100年的气候变化可能是自然波动或人类活动或两者共同造成的
第二次
（1996年） 在检测人类活动对气候变化影响方面已取得了相当的进展。其中，首先是气候模式包括了由人类活动产生的硫化物气溶胶和平流层臭氧变化的作用。其次是通过几百年的模式试验能够更好地确定气候系统的背景变率，即强迫因子不发生变化时的气候状态。得到全球平均地表温度在过去100年增加了0.3～0.6℃，与第一次评估报告值相同 目前定量确定人类活动对全球气候影响的能力是有限的，并且在一些关键因子方面存在着不确定性。尽管如此，越来越多的事实表明，人类活动的影响被觉察出来
第三次
（2001年） 确认了20世纪的变暖是很异常的，证据表明过去100年的温度变化不可能完全是由自然因素造成的，模式的模拟也表明了这一点，而且20世纪后半期的增暖与气候系统的自然外部强迫也不一致，因而不能用外部的自然强迫因子解释最近40年的全球变暖。全球平均地表温度在过去100年中检测出上升了0.4～0.8℃，比前两次评估报告值略高 根据强有力的事实，并考虑到存在的不确定性，过去50年大部分观测到的增暖可能是由人类活动引起的温室气体浓度增加造成的
第四次
（2007年） 气候系统变暖，包括地表和大气温度，海面以下几百米深度上的海水温度，以及所产生的海平面上升均已被检测出来。近100年（1906～2005年）全球平均地表温度上升了0.74℃，观测到的增温及其随时间变化均已被包含人类活动的气候模式模拟出来了 观测到的20世纪中叶以来大部分全球平均温度的升高，很可能是由于观测到的人为温室气体浓度增加所引起的
第五次
（2013年） 1971～2010年海洋上层75m以上的海水温度升幅为每10年0.11℃。1971～2012年北极年均海冰范围缩小速率约为每10年3.5%～4.1%。1901～2010年全球海平面平均上升

序言
第1章 绪论
 1.1 温室气体概念 
 1.2 温室效应原理 
 1.3 温室效应与全球变暖.
 1.4 温室气体排放清单的形成
 1.4．1 《1996年IPcc清单指南》
 1.4.2 《优良做法指南》
 1.4.3 《2006年IPcc清单指南》 
 1.4.4 IPCC温室气体排放因予数据库
 1．5 中国温室气体清单的编制 
 1.5．1 初始国家信息通报编制
 1.5.2 中国第二次国家信息通报的编制
 1.6 工业园区温室气体控制技术与方法
 1.6．1 工业园区温室气体排放
 1.6.2 低碳技术
第2章 工业园区温室气体核算方法
 2.1 温室气体排放核算系统边界
 2．2 工业园区温室气体排放核算方法
 2.2.1 能源使用的温室气体排放核算
 2.2.2 工业过程和产品使用的温室气体排放核算
 2.2.3 废弃物处置过程温室气体排放核算
第3章 工业园区温室气体控制技术评估与筛选
 3.1 工业行业主要温室气体控制技术 
 3.1.1 更换能源形式(优化能源结构)
 3.1.2 提高能源转换／使用效率
 3.1.3 优化工艺过程
 3.2 工业园区温室气体控制技术评估与筛选指标体系
 3.2.1 指标体系构建原则
 3.2.2 指标体系构建方法
 3.2.3 指标具体说明
 3.2.4 指标权重确定
 3.3 温室气体控制技术评估与筛选
 3.3.1 准则制定 
 3.3.2 专家打分
 3.3.3 加权排序
第4章 工业园区温室气体排放核算与减排绩效评估软件设计
 4.1 系统架构
 4.2系 统工作流程
 4.3 用户管理
 4.3.1 普通用户注册及管理
 4.3.2 管理用户注册及管理
 4.4 信息申报 
 4.5 申报信息审核 
 4.5.1 企业用户自主检验
 4.5.2 管理员审核检验
 4.6 排放核算 
 4.7 排放结果输出
 4.7.1 面向管理员的结果输出
 4.7.2 面向企业用户的结果输出
 4．8 减排绩效评估．
 4.8.1 基于年度变化的温室气体减排绩效评估
 4.8.2 基于单位产值温室气体减排绩效评估
 4．9 减排技术评估与筛选
 4.9.1 系统架构
 4.9.2 系统逻辑结构和组成
 4.9.3 系统工作流程
 4.9.4 功能模块设计
第5章 软件系统申报表单设计
 5.1 非金属矿物制品业温室气体排放源申报表单
 5.2 化学工业温室气体排放源申报表单
 5.2.1 氨气生产过程
 5.2.2 硝酸生产过程
 5.2.3 己二酸生产过程
 5.2.4 电石生产过程
 5.2.5 Ti02生产过程
 5.2.6 纯碱生产过程
 5.2.7 己内酰胺、乙二醛和乙醛酸生产过程
 5.2 舟甲醇生产过程
 5.2.9 乙烯生产过程(属于石化和黑炭生产过程)
 5.2.10 二氯乙烷和氯乙烯单体生1立过程(属于石化和黑炭生产过程)
 5.2.11 环氧乙烷生产过程(属于石化和黑炭生产过程)
 5.2.12 丙烯腈生产过程(属于石化和黑炭生产过程)
 5.2.13 炭黑生产过程(属于石化和黑炭生产过程)
 5.2.14 一氯二氟甲烷(HcFc一22)生产过程
 5.3 金属工业温室气体排放源申报表单
 5.3.1 生铁生产过程
 5.3.2 钢铁生产过程
 5.3.3 铁合金生产过程
 5.3.4 铝生产过程
 5.3.5 镁生产过程
 5.3.6 铅生产过程
 5.3.7 锌生产过程
 5.4 电子工业温室气体排放源申报表单
 5.5 臭氧消耗物质替代品生产温室气体排放源申报表单
 5.6 电力设备生产过程温室气体排放源申报表单
 5.7 能源消耗信息申报表单设计
 5.7.1 普通能源消耗信息申报表单
 5.7.2 能源生产企业能源信息申报表单
 5.8 废弃物处置信息申报表单设计 
 5.8.1 同废处理信息申报表单
 5.8.2 废水处理信息申报表单
第6章 工业园区温室气体排放核算与减排绩效评估软件使用指南
 6.1 用户角色分类
 6.2 用户角色对应任务说明
 6.3 角色使用介绍
第7章 案例分析
 7.1 工业园区简介
 7.1.1 自然条件
 7.1.2 社会经济概况
 7.1.3 产业发展现状
 7.1.4 能源消耗现状
 7.1.5 生态环境现状
 7.1.6 低碳发展基础
 7.1.7 低碳经济发展面临的挑战
 7.2 园区碳排放现状及趋势分析
 7.2.1 园区碳排放量核算工具 
 7.2.2 核算内容及范围
 7.2.3 核算结果
 7.2.4 园区碳排放量预测
 7.3 信息申报情况
 7.4 减排技术推荐
参考文献
附录A 能源消耗排放因子计算与说明
附录B 温室气体控制技术筛选指标体系调查问卷
附录C 温室气体控制技术专家打分调查问卷