二氧化碳排放檢測技術應用與拓展淺析

張　芮　陳　偉　張紫禾　陳　穎

（1.天津環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司 天津 300191 2.國網(wǎng)天津市電力公司經(jīng)濟技術研究院 天津 300171 3.天津市環(huán)境保護科學研究院 天津 300191）

引言

二氧化碳是引起氣候變化的主要溫室氣體，在《京都議定書》第一承諾期約定的六類溫室氣體中，二氧化碳排放量占全部溫室氣體排放總量的90%以上。二氧化碳排放主要由工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的能源活動與工業(yè)生產(chǎn)過程兩部分構成，鋼鐵、化工、電力等行業(yè)屬于二氧化碳重點排放行業(yè)。隨著2017年全國碳交易市場（發(fā)電行業(yè)）的正式啟動，以及我國在《巴黎協(xié)定》中承諾將在2030年前后實現(xiàn)二氧化碳排放達峰的目標[1]，以二氧化碳減排為主導的應對氣候變化研究工作已成為國際社會和我國政府焦點問題。

二氧化碳的有效減排取決于準確的排放計量，準確的排放計量為摸清二氧化碳的排放現(xiàn)狀和特征、開展碳排放統(tǒng)計核算體系建設和核算工作提供依據(jù)。目前，國際通用的二氧化碳排放計量方法包括檢測法[2]與核算法[3]兩類。其中，檢測法具有精度高、誤差小的優(yōu)點，但成本相對較高，且需要配套完善的技術規(guī)范；而核算法恰恰相反，數(shù)據(jù)相對易于收集、簡便易行，但數(shù)據(jù)不確定性相對較高，且由于排放因子相同，無法體現(xiàn)不同類型企業(yè)的差異性。歐盟、美國等發(fā)達國家在溫室氣體排放計量工作上已相對成熟，實現(xiàn)了二氧化碳等常規(guī)溫室氣體檢測體系的配備和應用，而我國溫室氣體排放計量工作起步時間較短，現(xiàn)仍依靠核算手段，具有操作雖簡便易行但規(guī)范性和精確性受到制約的特征，且服務于監(jiān)測管理的檢測技術體系建設尚未系統(tǒng)展開，對固定排放源溫室氣體排放檢測的指南方法和技術規(guī)范尚未出臺。為此，深入研究二氧化碳排放檢測技術并推廣應用，更有助于建立健全有效的二氧化碳排放計量體系，更好地為二氧化碳減排和應對氣候變化工作奠定堅實的基礎。

1　二氧化碳排放檢測技術概述

基于不同方法的學科背景，國際上現(xiàn)行的二氧化碳排放檢測技術方法可分為化學分析法、電化學分析法、物理光學分析法和物理化學技術聯(lián)用法四個類型。其中，化學分析法包括人工滴定法、化學吸收法、氣相色譜法[4]；電化學分析法包括自動電位滴定法和電化學傳感器法[5]；物理光學分析法[6-7]包括紅外吸收光譜法、可調(diào)諧半導體/二極管激光吸收光譜法、中紅外LED光源差分吸收光譜法；物理化學技術聯(lián)用法包括光聲光譜法、氣相色譜-傅里葉變換紅外光譜聯(lián)用法[8]。經(jīng)過對各方法從儀器設備、檢測過程、檢測結果三方面綜合分析發(fā)現(xiàn)，化學分析法最為傳統(tǒng)，其原理簡單、操作簡便，但響應速度較差；電化學分析法在技術上雖較化學分析法有所突破，但其檢測精準度和穩(wěn)定性不佳；物理化學技術聯(lián)用法技術新穎，但還未廣泛應用；以紅外吸收光譜法為代表的物理光學分析法是國際上普遍認可的且綜合表現(xiàn)最優(yōu)的二氧化碳檢測方法。

因此，我國應以紅外吸收光譜物理光學分析法為切入點開展對二氧化碳排放檢測技術的研究，培養(yǎng)二氧化碳檢測領域的專業(yè)人才，成立專門的檢測研究隊伍，填補我國在二氧化碳排放檢測技術研究上的空白。此外，在理論研究的基礎上還應該配合相應的試點示范工程，推進二氧化碳排放檢測技術的實際應用，開展更加科學高效的創(chuàng)新技術研究，力爭探究出對我國各行業(yè)各類型排放源具有普適性的二氧化碳排放檢測技術，使二氧化碳排放檢測技術得到各行各業(yè)的認知和科學應用。

2　二氧化碳排放檢測技術應用

2.1　完善碳排放統(tǒng)計核算體系

研究二氧化碳排放檢測技術，開展二氧化碳檢測示范工作，通過施用多種二氧化碳排放檢測技術于同一固定排放源進行檢測，比較不同檢測方法之間、檢測方法與排放因子核算法之間的二氧化碳排放結果的差異，探究檢測法與核算法之間的匹配性，以及檢測法的可行性，研究出相比于核算法計量更為精準的檢測法，可幫助我國企業(yè)科學核算和規(guī)范報告自身的溫室氣體排放，促進企業(yè)和有關部門提高碳排放報告、監(jiān)測與核查（MRV）水平，鼓勵企業(yè)積極參與碳排放交易，促使企業(yè)制定自身的溫室氣體排放控制計劃，強化企業(yè)社會責任。同時，碳排放統(tǒng)計核算體系的健全，也為應對氣候變化主管部門建立并實施重點企業(yè)溫室氣體報告制度奠定基礎，為掌握重點企業(yè)溫室氣體排放情況，制定相關政策提供支撐。

2.2　建立本地化碳排放因子庫

《IPCC國家溫室氣體清單指南》和“中國分行業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南”中提供的溫室氣體核算方法存在高估排放因子的可能，致使計量結果與實際排放情況不符[9]。以二氧化碳排放行業(yè)為研究重點，選取典型企業(yè)的固定排放源作為檢測對象研究二氧化碳排放檢測技術，并運用二氧化碳排放檢測技術計量出的二氧化碳排放結果，反推出相應固定源、相應燃料的排放因子值[10]，與核算方法的排放因子庫數(shù)據(jù)相對比，可針對不同行業(yè)的實際情況對排放因子庫做出合理校正，形成國家及省市級本地化排放因子庫，同時加強檢測方法與核算方法的適配性，使二者都能科學精準地服務于溫室氣體計量工作。

2.3　拓展環(huán)境檢測業(yè)務領域

在二氧化碳排放檢測技術研究成熟的基礎上，研究在現(xiàn)有環(huán)境檢測機構檢測業(yè)務中，引入對重點排放企業(yè)和二氧化碳排放履約企業(yè)的二氧化碳檢測業(yè)務，為企業(yè)提供檢測設備和檢測服務，出具企業(yè)年度碳排放報告，供企業(yè)實時掌握本企業(yè)生產(chǎn)生活過程中二氧化碳的排放情況并做出控排調(diào)整。環(huán)境檢測機構可肩負企業(yè)整個碳排放控制的相關工作，不僅可以為企業(yè)提供技術支持，確保企業(yè)排放自查的高效準確性，還能負責收集企業(yè)排放核查所需的相關資料并出具給核查機構，實現(xiàn)檢測工作與核查機構核查工作的高效對接，為核查機構的核查工作提供便利。

3　二氧化碳排放檢測技術拓展

3.1　重視其他溫室氣體排放，推動溫室氣體檢測技術研究

除了二氧化碳之外，甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫和三氟化氮等六種溫室氣體對氣候變化的影響也不容忽視。科研機構和相關專家應在二氧化碳排放檢測技術逐漸成熟的基礎上開展對該六種溫室氣體檢測技術的研究，研究溫室氣體與大氣污染物排放參數(shù)同步獲取、協(xié)同分析的方法，建立相應的標準方法體系。確定出我國排放該六種溫室氣體的具體企業(yè)類型和相關生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對重點企業(yè)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)開展溫室氣體檢測技術示范，研究溫室氣體排放檢測方法與排放因子核算方法的適配性，完善溫室氣體檢測技術和溫室氣體核算方法，拓展環(huán)境檢測機構對溫室氣體全面檢測的業(yè)務領域。

3.2　研究溫室氣體與污染物協(xié)同治理，啟動溫室氣體環(huán)境數(shù)據(jù)庫建設

空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)可對空氣中二氧化硫、二氧化氮、臭氧、可吸入顆粒物等污染物進行監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，能夠反映出監(jiān)測區(qū)域的空氣質(zhì)量狀況及變化規(guī)律。二氧化碳雖因不屬于污染物而未納入空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)之中，但因其是全球變暖的主要影響物，因此可利用我國現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)測點位，加裝對二氧化碳氣體檢測的模塊，監(jiān)測區(qū)域空氣中二氧化碳的濃度變化和整體含量水平，并與監(jiān)測出的區(qū)域的空氣質(zhì)量狀況及污染物濃度變化規(guī)律相結合，綜合分析二氧化碳與其他污染物對空氣質(zhì)量產(chǎn)生的共同影響，從而研究溫室氣體與污染物協(xié)同治理的方法，協(xié)同改善大氣環(huán)境質(zhì)量。

通過對二氧化碳排放檢測和環(huán)境監(jiān)測的結合應用，可構建不同層級環(huán)境數(shù)據(jù)庫，將區(qū)域二氧化碳和污染物氣體檢測結果納入其中，為環(huán)保部門的環(huán)境決策、環(huán)境管理、污染防治等工作提供科學保障，為國家和地方今后長期開展氣候變化研究、環(huán)境空氣質(zhì)量研究等工作提供數(shù)據(jù)和技術支持。

4　政策建議

4.1　發(fā)揮政府主導作用，開展示范研究

二氧化碳排放檢測技術是碳排放統(tǒng)計核算體系中檢測手段計量的方法。為了更好地研究二氧化碳排放檢測技術并推動碳排放統(tǒng)計核算體系建設工作順利進行，建議政府發(fā)揮其主導作用，號召重點行業(yè)企業(yè)實施對二氧化碳排放檢測技術應用的示范工程，使企業(yè)能夠通過二氧化碳排放檢測技術科學地掌握企業(yè)的溫室氣體排放情況。政府應及時解決示范工程中遇到的重大關鍵問題，通過示范調(diào)整二氧化碳排放檢測技術應用，使其更好地服務于二氧化碳排放統(tǒng)計核算體系建設工作。政府應負責推廣二氧化碳排放檢測技術在重點排放企業(yè)中的認知并應用于實際的核算核查工作中，使其為我國的碳排放統(tǒng)計核算體系建設工作的開展與深入打下良好的基礎，開拓出更廣闊的發(fā)展空間。

4.2　提供資金支持，鼓勵技術研究和應用

我國對二氧化碳排放檢測技術的研究和應用屬于初探階段，建議政府設立專門的研究項目，成立專門的研究機構，對二氧化碳排放檢測技術開展專項研究，使其更適用于地方碳排放統(tǒng)計核算體系建設工作。政府應對研究工作提供資金支持，必要的可形成溫室氣體檢測技術研究資金投入長效機制，對除二氧化碳之外的甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫和三氟化氮等六種溫室氣體實行全面檢測技術研究，使檢測技術能夠全面覆蓋碳排放統(tǒng)計核算的計量內(nèi)容。政府應投入對專業(yè)環(huán)境檢測人員的培訓，開辟溫室氣體檢測業(yè)務，規(guī)定企業(yè)接受檢測人員對其生產(chǎn)排放源的檢測。

4.3　開展國內(nèi)外交流合作，助力技術引進

建議政府組織科研機構的研究人員向國際國內(nèi)專家學習更為先進的二氧化碳排放檢測技術方法，定期開展交流合作，跟蹤溫室氣體檢測技術的研究進展，為研究機構吸納專業(yè)技術性人才，優(yōu)化溫室氣體檢測領域的人才技術環(huán)境，促進技術引進再創(chuàng)新，引領檢測設備的聯(lián)合開發(fā)業(yè)務。建議政府推動研究人員就二氧化碳排放統(tǒng)計核算體系的建設工作進行交流，學習典型核算難題的解決方案，分享排放核算工作中的政策制定方法，以促進我國的碳排放統(tǒng)計核算體系的建設工作。

結語

在抑制全球變暖和應對氣候變化的嚴峻工作背景下，二氧化碳排放檢測技術的研究既具有可觀的現(xiàn)實意義、又具有深刻的長遠意義，二氧化碳排放檢測技術的可應用領域也極其廣泛，深入研究二氧化碳排放檢測技術并圍繞其拓展，也能為溫室氣體排放控制工作帶來不凡的意義，在政府和環(huán)保部門的低碳環(huán)保工作中，應合理利用政策手段為二氧化碳排放檢測技術的研究和應用提供更多的支持和支撐，從而使我國盡快實現(xiàn)控排、減排、排放達峰的目標。

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