肉類產品的環境足跡：環境影響的評價方法和重要性

Jo?l+AUBIN

摘 要：肉類產品在整個農業環境影響中占有核心位置。它對土地資源利用、生物多樣性、水資源利用和溫室氣體排放的總體影響都很突出。在農業產品，特別是類肉產品的環境影響評價中，應用生命周期評價方法，改變了人們對農業產品環境影響的認識，為肉類生產體系的良性運行，提供了更為視角全面和多準則的評估方法。盡管畜牧生產過程對環境的影響問題已經有了廣泛認識，但評價方法還有待標準化。為了更好地評價肉類產品消費的環境影響，還需要建立肉類產品生產鏈的通用評價方法和數據庫。

關鍵詞：生命周期評價；水足跡；氣候變化；土地利用

Environmental Footprint of Meat and Meat Products

Jo?l AUBIN

（Rennes Center， French National Institute for Agricultural Research， Rennes 35042， France）

Abstract： Animal products are at the heart of environmental issues of agriculture. Their global impacts on land use， biodiversity， water use and greenhouse gas emissions are singled out. The application of life cycle assessment for the environmental assessment of agricultural products especially meat products has changed the perception of their environmental impacts， providing a broader view of the production system and a multi-criteria evaluation. While the impacts of livestock are better known， the assessment methods remain to be stabilized. A common approach and data bases for the entire meat product chain remain to be developed， to better assess the environmental consequences of the consumption of meat products.

Key words： life cycle analysis； water footprint； climate change； land use

中圖分類號：S985.3 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2015）02-0010-05

doi： 10.7506/rlyj1001-8123-201502003

通常認為肉類產品生產對環境有較大影響。這些影響具體指哪些方面？如何來評價其對環境的影響呢？針對世界人口（在21世紀中葉）將增加到90億 人這個預測，一個實質性的問題被多次提起：地球到底有沒有足夠的空間來承載這么多人口，并提供足夠的食物養活他們？Rockstr?m等[1]指出，地球再也無法承受如此大的環境壓力，如氣候變化、生物多樣性破壞和氮循環等問題。它們影響地球生態系統的整體機能，并加劇人類生存環境的惡化。自1997年《京都議定書》對氣候變化的重要性達成共識以來，人類活動對環境的影響問題得到廣泛關注。然而，這些概括性的了解還是忽略了地區的差異性，因為各不同地區間無論是人口的發展程度，還是環境受影響的類型和程度，都存在較大差異。這個差異性要求可持續發展必須在地區利益和全球利益間保持一定的平衡，并且要考慮社會因素和經濟學因素，而不只是環境因素。食物生產活動是影響人類環境足跡的一個關鍵因素，它在一定程度上受到社會和經濟因素的影響。一般來說，人口的增長會伴隨著生活水平的改善、飲食結構的改變和對肉類消費需求的增長[2]。就全球范圍來說，不同畜牧業在肉類產業中的比重各不相同。2010年，反芻動物產肉量占總產肉量的29%[3]、豬肉占37%、禽肉占24%[4]。各個產業的發展情況也不平衡：牛和小反芻動物在2006—2050年間產肉量增長幅度不大，預計每年為1.2%和1.5%[3]；而豬肉和禽肉在2005—2030年間產量的預計增長幅度很大，分別為32%和61%[4]。因此，在討論環境問題時，很有必要討論一下食物產業，尤其是畜牧養殖和肉產品生產過程對環境的影響，并了解如何評價這些產品的環境足跡。本文第一部分介紹環境影響評價方法的要點以及最近的研究觀點；第二部分討論了畜牧生產活動對環境的重要性。

1 方 法

1.1 定義研究（農業生產體系）的目標和范圍

生命周期評價法的應用，使畜牧生產體系范圍的定義發生了很大程度的改變，分析過程加入了區域生產活動對全球范圍的影響（如氣候變化）以及對世界其他地區的影響，例如，南美洲的大豆生產對其他地區帶來的影響。這一對生產體系的新定義使參與環境評價的評估人員的觀點發生了巨大改變，它將一個全球性體系的不同組分聯系在一起，從而使多個生態系統相互關聯[5]。這個概念對于一些地域性從業人員來說較難理解，因為他們只關注其所在地區現階段的問題，而很少關注其他地域或未來將面對的問題。

食物生產體系的另一個邊界是農業生產的下游產業。許多關于環境問題的研究止于產品從農場運出時，即只計算1 kg活體動物在離開農場時對環境的影響。而之后的運輸、屠宰、分割、加工等環節很少被計入評價體系，因為與之相關的信息較難獲得，特別是加工階段的信息常作為加工業的機密而受到保護。另外，副產品的價值利用以及產品出廠后的配送、銷售、備餐和食用等環節，也都構成影響環境的關鍵因素。除此之外，在備餐和食用等環節中對包裝和保質期的選擇，以及其他后勤相關因素和廢物處理環節，也都影響產品的環境足跡。整個食品產業鏈通常會產生30%的資源浪費[6]。肉類產品的浪費對環境的影響到底如何？它們對法國畜牧業環境足跡的影響具體有多大呢？

環境影響評價也涉及一個功能單位的定義，即要確定環境影響的計算是基于什么樣的基礎。這個功能單位與生產體系的定義相關，如1t出欄的活體家畜、屠宰后的胴體或者是售出的成品肉。這個概念相當重要，因為它為研究對象的功能評估提供了參考依據。在農業領域，對土地的規劃和管理是生產活動的關鍵，所以按農場面積（hm2）來計算環境影響就很有意義。比如，把傳統農業體系和粗放或有機農業體系的環境影響進行比較研究時，如果選取不同的功能單位，比較結果也會不同。由于肉類產品是高營養物質，以蛋白質（kg）或能量（kJ）為單位來計算環境影響，也是可能的選擇，只是目前還沒有推廣的方法。這是因為，肉類產品營養功能較為復雜，對其功能單位的定義才剛剛起步。盡管如此，已經有少量研究開始嘗試往這個方向發展[7]。另外，產品的“享受功能”對于食品來說也是至關重要，但它也同樣難以量化，不易轉化為功能單位。

弄清楚環境影響評價的目標非常重要，因為目標不同，評價的形式也各不相同（有時還很含糊）。本文將目標分為以下幾類：1）認知產品，對具體情況作一個清點；2）用于制定決策，即要指導實踐技術的改進；3）用于交流，即對（產業內）狹義或廣義的對象進行宣傳（如法國食品包裝方面對該食品環境足跡的標注）。

通過確定分析目標，可以引出對研究步驟和初始數據質量的具體要求，并決定評價結果是否可以經適度調整后應用到其他情況。

1.2 建立生產體系各項資源消耗和環境排放的清單

評價環境影響需要掌握大量信息，這涉及到清單分析這個步驟。首先，在產地和加工地收集的信息（實景數據）可以確定生產體系的功能、產品的性質和產量以及投入品和排放物。這些信息隨后被轉換為各種對環境有潛在影響的物質（通常為化學分子）清單。考慮到數據庫的數量、被研究體系的復雜性以及地理分支等因素，數據庫一定要提供符合該生產體系背景的相關信息，如運輸、能量和原料生產的環境影響數據（背景數據）。對于農業生產排污來說，直接在產地測量各組分對土壤、空氣和水的污染物質排放量難度太大。因此，需要利用可靠的數據或數學模型來評估畜牧生產排污的去向和終產物。在如何確立數據和數學模型這個問題上達成一致意見，對于農業生產環境影響的評價非常關鍵[8]。因此，需要投入更大的精力建立數據庫，特別是飼料投入數據庫的建立，以確定數據的質量（如數據的不確定性）和其有效應用的范圍（包括地域范圍和時間范圍）。

科學家和農業環境工作者在一些問題上還沒有達成共識[9]。其中一個重要問題就是肉類加工產生的副產品的環境影響評價。這其中的關鍵是要將總的環境影響份額分配給各個產品。例如，在一個農場中生產的乳或肉，或屠宰分割環節的其他中間產品（如瘦肉、肥肉、內臟、骨頭、皮等），由于其銷售和價值轉換路徑各不相同，它們對總體環境的影響貢獻程度也各不相同。國際標準化組織（international organization for standardization，ISO）建議將分配規則進行一下分級排序[10]。第1級是構建生產體系并明確功能單位，以便盡量避免使用分配規則（如生產體系的擴展）；第2級是基于物理規律決定相似副產品間的關聯；第3級是利用其他規律，如經濟規律來決定分配。鑒于農業體系的復雜性和副產品的多樣性，Cederberg等[11]提出的體系擴展方法很難在實際生產中應用。表1總結了分配環境影響的各種方法。

根據經濟規律或基于產品質量及其組成（如干物質量）來分配不同類型的環境影響，其結果往往會出現巨大偏差。當利用經濟規律時，經濟價值高的產品所負擔的環境影響也更大。然而，學術界在這個問題上還沒有達成共識。在乳品行業中，盡管國際奶業協會[14]的指導標準和法國環境與能源控制署的ARIBALYSE項目[16]都提倡采用生物物理學分配方法，但大部分研究工作和國際生產規范[17-18]還是主要應用經濟學分配方法。

1.3 評價環境的影響

這一步驟主要是將生產過程中對環境有潛在影響的排放物（即清單分析）轉換為與特定環境問題（如氣候變化）相關的指標。人們通常引入一個特征化因子，將不同排放物的影響和特定的參考指標聯系起來（如使用二氧化碳度量對應氣候變化的排放物）。然后再根據不同的分析方法確定一個環境指標，如利用碳足跡表示氣候變化的影響，或者確定多個環境指標如采用生命周期評價方法，或者將多個指標綜合為一個指標，如生態足跡。生命周期評價的一個主要特點是可以整合多個環境指標。這個多重指標可以展現研究對象更廣泛的環境影響，并體現潛在的環境影響的轉移：如在改善一個問題的同時惡化另一個問題，例如處理糞便以減少水體富營養化的過程，但卻增加了對氣候變化的影響等。生命周期評價中的指標可以劃分為兩類：與問題相關的指標（如水體富營養化）和與危害程度相關的指標，如對人體健康的危害，而后者通常是前者的綜合結果。與問題相關的指標在農業環境問題上的運用比較普遍。數量眾多的指標可以涵蓋多樣的環境問題。de Vries等[9]指出，畜牧業所導致的環境問題主要涉及氣候變化、水體富營養化、酸化、土地和能源利用等方面。關于畜牧環境問題的研究也涵蓋了水資源利用、水和土地污染、土地利用變化等方面，但其評價方式并不一致。另外，生物多樣性也是畜牧生產環境問題中一個十分重要的方面，但這方面的相關理論還不夠一致。

2 畜牧生產環境問題的重要性

關于肉類產品環境影響數據的收集難度還比較大。但越來越多畜牧產品的環境影響已經得到認識，如AGRIBALYSE 項目的研究結果（表2）[16]。《畜牧業的長期陰影（Livestocks long shadow）》一書[19]引起了對畜牧業環境問題的廣泛討論。報告指出畜牧生產越來越集約化，其中對4個領域的影響尤為突出：即氣候、水、土地資源利用和生物多樣性。

2.1 氣候

畜牧生產的溫室氣體排放曾引起人們的高度重視。最近的數據顯示，來源于畜牧生產排放的溫室氣體相當于71億 t二氧化碳當量，占人類溫室氣體排放總量的14.5%[20]。其中排放量最高的是反芻動物，特別是肉牛和奶牛，分別占41%和20%，而豬和禽類（肉和蛋）只占9%和8%。

聯合國糧農組織（FAO）的報告將全球范圍溫室氣體的排放歸納為兩大類（表3）：第1類是牛肉生產，主要是胃腸道甲烷的排放（42.6%）、飼料生產過程的溫室氣體排放，包括施肥（35.5%）、土地利用情況的變化（主要是毀林放牧和毀林種植大豆，占15.5%）[3]；第2類是豬和禽類生產，主要是在飼料生產環節（分別占60.3%和74.4%），然后是大豆的生產和動物糞便排放（分別占27.4%和11.3%）[4]。

牛的胃腸道甲烷排放占溫室氣體排放總量的比例最高，其次是精飼料生產（針對所有動物）。但這個概括的結論忽略了畜牧體系的多樣化，包括氣候條件和飼料資源利用的多樣化。因此，要通過分析兩個關鍵因素來細化結果：即分析動物對飼料的轉化效率和影響飼料轉化效率的飼料品質。這兩個因素同樣對牛胃腸道甲烷的排放量產生影響。例如，傳統粗放型的放牧生產體系生產每千克肉的平均溫室氣體排放量相對較高。但是這種類型的生產體系包含草場的維護，即涉及了牧草對碳的儲存。由于沒有統一的評價方法，放牧管理引起土壤對碳的儲存和排放并未被考慮在聯合國糧食及農業組織的報告中。據Gerber等[20]估計，全世界草場的碳儲存相當于6億 t碳當量。這一研究在西歐國家的模擬得出草場碳儲存可以抵消反芻動物溫室氣體排放的5%。但該報告同時也指出其結論的不確定性很高。

2.2 水

在地球上，水資源的保護至關重要。畜牧生產活動對水資源的利用問題要從質和量兩個方面來討論。Hoekstra[21]提出了表達水資源利用的指標和水足跡的概念。她將水分為3 類：1）藍水：地表水和地下水；2）綠水：雨水和土壤中可蒸發的結合水；3）灰水：用于將污染物稀釋至無害程度所需的虛擬水量。生命周期分析法主要考慮了藍水的消耗量，已不能再當作同一級別水作為其他用途為準來計算。最近的研究也將水的稀缺程度納入考慮，這樣可以結合水的稀缺度和水資源的利用情況。生命周期評價法對水質的評價主要基于富營養化或水污染程度等影響指標。對于量的評價主要是對飲用水的直接影響，其次是與種植用水相關的間接影響，如灌溉、蒸發等因素。另外還要計算屠宰和加工環節的水消耗量。針對這個問題，文獻中的數據差異較大，而分析方法往往不夠系統和清晰。Corson等[22]認為，每生產1 kg牛肉在畜牧養殖階段的水消耗量為12 000～43 000 L之間，而Pimentel等[23]則認為是 200 000 L；生產1 kg豬肉是4 856～6 000 L，雞肉是3 500～4 325L。由此可見，水足跡的評價方法還不完善，同時，各種新的方法不斷被提出（如ISO 14046、UNEP/SETAC Life Cycle Initiative、Water Footprint Network等）。畜牧生產區域的水質污染問題越來越受到關注。首先是營養物的排放，特別是氮和磷的排放。通過質量平衡方法得出的結果顯示，陸生動物對氮和磷的吸收有限（僅22%～40%）。因此，即便在施用農家肥時做了很大努力，很大一部分污染物質還是排放到了生態系統（特別是水）中[19]。根據養殖場密度、養殖管理方法、糞便處理和土地的接納能力不同，污染物進入水中的量也有差異。排污對生態系統的影響可能是暫時和短暫的，也可能是循環往復的（如綠藻泛濫）。這些現象可導致急性污染（如氨污染）或慢性污染（如富營養化）。另外，水污染問題還包括濫用抗生素產生的抗藥性風險、獸藥（特別是抗寄生蟲藥）、重金屬元素（銅、鋅等）的遷移，甚至是將病原體傳播到野生動物以及人類的風險。所有這些因素，目前只有分散的評估方法，而沒有完整和有效的評價指標。總的來說，畜牧業對水的污染是一個直接或間接的重要環境問題，但其評價方法還有待改善。

2.3 生物多樣性和土地利用

測定畜牧生產體系的生物多樣性和制定土地應用的綜合評價指標，是一個很復雜的課題，而且對科學界來說也是一個很大的挑戰。由于生物多樣性本身涵蓋的領域很廣，小到基因，大到生態系統，都包括在內，使評價的難度倍增。目前有一些用于評價草場放牧的植物和動物多樣性的指標[24-25]，但也只限于草場這個特定的生態環境。有學者也嘗試過利用生命周期評價法來評估生物的多樣性[26-27]，但這些方法還存在一定的爭議。并且除了物種減少以外的其他指標都沒有納入考慮外，在系統范圍內的應用難度也很大。聯合國糧農組織認為，畜牧生產活動對生態和生物多樣性的影響很嚴重[19]。這是各種排污所導致的綜合結果：即氣候變化、酸化、富營養化、水體和土壤遭有毒和病原物質的污染，以及由空間或環境管理不善導致的破壞等。另一份研究則持相反觀點，認為在草場上放牧對草場的維護和生物多樣性的維持起會積極作用[28]。畜牧生產是農業生產各領域中占用土地面積最廣的產業，78%的土地都被用于畜牧生產，其中33%的土地用于集約化種植[19]。由此可見，畜牧產品消費需求的增長是影響土地利用的重要因素，特別是對自然生態系統的開發，如將熱帶森林開墾為草原或農田，特別是用于種植大豆用以生產飼料。直接生產食物和生物能源的土地資源不足和維持生物多樣性的要求，都使得畜牧生產用地問題受到越來越多的重視。對于畜牧生產模式的選擇也沒有統一觀點，即到底應該提倡粗放型生產來保持生物多樣性，還是應該發展集約型生產模式以騰出更多的受保護自然空間[29]？這些生產模式對地區和全球生物多樣性的影響又是怎樣？

3 結 語

人們對畜牧環境足跡的了解越來越多，其相關的認知和評價方法還有待發展和完善。學術界和產業界在畜牧生產環境影響評價方法的選擇和數據庫的建立等方面，還需進一步達成共識，并共享相關信息，特別是肉類加工環節的信息還未公開。AGRIBALYSE項目豐富了人們對環境影響數據和評價方法的了解和掌握[16]。這都是技術和科研單位的集體工作的結晶。因此，要建立共享的評價測試和繼續在整個生產鏈上改進環境影響評價方法，就應該繼續倡導這種類型的合作。本文所做的總結，多數來自聯合國糧食及農業組織基于全球背景研究得出的結果。這里提出的各種問題不容忽視。然而，畜牧產品生產的兩個基本角色仍需重新審視：即畜牧產品的營養價值以及它們對農業用地機能的影響。一味地強調畜牧生產對環境的消極影響顯然是不全面的。Millenium Ecosystem Assessment[30]曾估算了自然生態環境對人類的貢獻。如果把類似研究成果移植到農業生態系統，特別是與畜牧生產相關的農業生態系統中，將為生態農業的發展開辟出一條新的道路。

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（翻譯：黃亞宇，審校：孟慶翔）