碳監測:積極探索,穩步前行
導讀
實現碳(tan)達峰、碳(tan)中和是(shi)我國的(de)(de)重大戰略決策(ce),而且隨(sui)著我國碳(tan)市場的(de)(de)逐步擴容,碳(tan)監測在支撐服務方面的(de)(de)重要作(zuo)用日益凸顯(xian)。然而,二氧(yang)化碳(tan)自動監測、固定(ding)污(wu)染源碳(tan)排放監測、減(jian)污(wu)降碳(tan)協同效應(ying)監測技術……對很多生態環境監測業內(nei)人士來(lai)說(shuo)依然是(shi)嶄(zhan)新(xin)的(de)(de)命題(ti)。
第十四次全國生態環境監測(ce)學術交流會上,與會專家深度解讀碳監測(ce)的(de)實踐經(jing)驗(yan)和前沿技術,推動固(gu)定污染源自動與現場(chang)監測(ce)技術的(de)發展和創新。
核算方(fang)法和自動監測方(fang)法各(ge)有優勢
環(huan)境(jing)及(ji)污(wu)染源排放(fang)二氧化碳的直接測(ce)量是核(he)算(suan)和(he)評估等工作的基(ji)(ji)礎和(he)數據支撐,目(mu)前廣泛(fan)使用的污(wu)染源溫(wen)室氣(qi)體(ti)排放(fang)量化方(fang)法主(zhu)要(yao)有(you)兩種(zhong):即基(ji)(ji)于核(he)算(suan)的方(fang)法(以下簡稱(cheng)核(he)算(suan)方(fang)法)和(he)基(ji)(ji)于自(zi)動(dong)監測(ce)的方(fang)法(以下簡稱(cheng)自(zi)動(dong)監測(ce)方(fang)法)。那么,核(he)算(suan)方(fang)法和(he)自(zi)動(dong)監測(ce)方(fang)法有(you)什么不同?目(mu)前的應用情(qing)況如何(he)?
“我(wo)國部分碳市場(chang)試點地區核算和報告(gao)指南是允許使用(yong)煙(yan)氣自(zi)動(dong)監控系(xi)統(CEMS)方(fang)法(fa)來確定溫室氣體排放量的(de)(de),但由于缺乏詳細的(de)(de)技(ji)術要求,自(zi)動(dong)監測(ce)方(fang)法(fa)在(zai)我(wo)國還(huan)沒有應用(yong)到碳交(jiao)易(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong),但是不(bu)管是自(zi)動(dong)監測(ce)管理方(fang)面還(huan)是監測(ce)相(xiang)關(guan)標準(zhun)(zhun)方(fang)面,我(wo)國都有比較(jiao)好的(de)(de)基礎,已經(jing)有了比較(jiao)適(shi)應我(wo)國工業(ye)源污染物排放實際情況的(de)(de)標準(zhun)(zhun)體系(xi)。”中(zhong)國環境監測(ce)總(zong)站正高級(ji)工程(cheng)師夏(xia)青說。
據夏青介紹,自動(dong)監測(ce)方(fang)法(fa)每個排(pai)(pai)放源只需一(yi)套監測(ce)設備,原始數(shu)據分析量(liang)少;可在(zai)排(pai)(pai)放設施直接獲(huo)取排(pai)(pai)放量(liang);數(shu)據采集、評估、質量(liang)控制和數(shu)據記錄方(fang)面都有(you)標準規范;在(zai)評估排(pai)(pai)放數(shu)據方(fang)面,可實(shi)現(xian)高度自動(dong)化;不管在(zai)任何時間,自動(dong)監測(ce)方(fang)法(fa)都可以獲(huo)得原始數(shu)據,且數(shu)據可自動(dong)傳輸到(dao)管理部門;當多種(zhong)燃料混(hun)合燃燒時,其(qi)有(you)更好的(de)適用性且不用付出額外(wai)成本。但其(qi)也存在(zai)一(yi)些缺點(dian),比(bi)如說不適用于(yu)分散的(de)排(pai)(pai)放源。
“2015年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候,美國已經有(you)(you)(you)70%以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)火電機(ji)組(zu)應用自(zi)動監(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)進行碳排放(fang)監(jian)測(ce)(ce)。在質(zhi)量控制(zhi)方(fang)(fang)面,也(ye)有(you)(you)(you)一些規(gui)定提出火電機(ji)組(zu)要完成自(zi)動監(jian)測(ce)(ce)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安裝、認(ren)證、校準校驗等質(zhi)量控制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求。”夏青說,歐盟也(ye)是通(tong)過規(gui)定各類數(shu)(shu)據(ju)應該滿足的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)層(ceng)級要求來確保核算和監(jian)測(ce)(ce)兩種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)具(ju)有(you)(you)(you)可比(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)質(zhi)量,在2019年歐盟有(you)(you)(you)155個設(she)(she)施應用了自(zi)動監(jian)測(ce)(ce)方(fang)(fang)法(fa)。“這個比(bi)例(li)相(xiang)對于美國來說要低,大概占總設(she)(she)施數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1.5%。”
對于核算方(fang)(fang)法(fa)的(de)特點(dian),夏青(qing)也進行(xing)了(le)進一(yi)步(bu)介紹。核算方(fang)(fang)法(fa)有多年實施(shi)經(jing)驗,企業、主管機構及(ji)核查單位(wei)大都了(le)解;有各種(zhong)物質的(de)組(zu)分及(ji)特性(xing)(如熱值(zhi)、排放因子(zi)等(deng)),可基于此綜合評(ping)估排放量;如果測(ce)量設備相(xiang)對獨立,系統誤差一(yi)般較(jiao)小;可采用多源數據交叉方(fang)(fang)式保(bao)證質量;核算監測(ce)方(fang)(fang)法(fa)較(jiao)適用于分散的(de)排放源。
“但(dan)是核算方法(fa)需要大量的人工處理(li)步驟(zou),當多種燃(ran)料混合(he)燃(ran)燒時,有(you)較高的取樣和(he)分析成本。”提到核算方法(fa)的局限性,夏(xia)青(qing)這(zhe)樣說。
在碳(tan)監測(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)質量控制方面,總的(de)來說(shuo)分為建(jian)設條(tiao)件(jian)、運(yun)維管理、數(shu)據(ju)(ju)報送三部分。“監測(ce)(ce)(ce)(ce)點位是(shi)不是(shi)規范設置(zhi)(zhi),是(shi)不是(shi)有規范的(de)校準(zhun)校驗(yan)和維護,數(shu)據(ju)(ju)審核處理和動態管控是(shi)否規范都會影(ying)響碳(tan)監測(ce)(ce)(ce)(ce)數(shu)據(ju)(ju)質量。”夏青舉例(li)進(jin)行說(shuo)明,“比如說(shuo)大家熟知的(de)監測(ce)(ce)(ce)(ce)點位設置(zhi)(zhi),監測(ce)(ce)(ce)(ce)斷面的(de)設置(zhi)(zhi)應該滿足(zu)‘前(qian)4后2’(采樣點應設置(zhi)(zhi)在距彎頭、閥門、變徑管下游(you)方向(xiang)不小于4倍煙道直(zhi)徑以及距上述部件(jian)上游(you)方向(xiang)不小于2倍煙道直(zhi)徑的(de)位置(zhi)(zhi))。如果(guo)不能滿足(zu)‘前(qian)4后2’的(de)話,也最好采取(qu)相(xiang)應的(de)措(cuo)施來保(bao)證監測(ce)(ce)(ce)(ce)斷面氣流分布相(xiang)對均勻。”
監(jian)(jian)測(ce)人員手(shou)持YSI便攜式多參數測(ce)量儀對水(shui)溫、溶解氧等監(jian)(jian)測(ce)項目進行現場(chang)監(jian)(jian)測(ce)。雷英杰/攝(she)
此(ci)外,流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)監測對(dui)質(zhi)量(liang)(liang)控(kong)制方(fang)面(mian)至關重要。夏(xia)青說(shuo),流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)監測的準確與否,對(dui)碳(tan)排(pai)放量(liang)(liang)統計來說(shuo)是(shi)個非常大的制約因素(su)。目前市面(mian)上對(dui)于流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)監測有很多方(fang)法(fa),比(bi)如矩(ju)陣(zhen)式流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計、三維皮(pi)托管(guan)、超(chao)聲波流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計等。對(dui)此(ci),夏(xia)青建議(yi)試點單位根據監測斷面(mian)前后直管(guan)段長度(du)、監測斷面(mian)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)分布均勻程度(du)等科學選(xuan)取(qu)。
核算方(fang)(fang)法(fa)(fa)和自(zi)動監(jian)測(ce)方(fang)(fang)法(fa)(fa)各自(zi)在不同的(de)監(jian)測(ce)需求和應用(yong)場景中發揮作用(yong),兩(liang)者并非毫無關(guan)系。“核算方(fang)(fang)法(fa)(fa)和自(zi)動監(jian)測(ce)方(fang)(fang)法(fa)(fa)是互為(wei)交(jiao)融的(de),是你中有(you)(you)我、我中有(you)(you)你的(de)關(guan)系。它們(men)可(ke)以互為(wei)驗證手段,從(cong)而獲得更為(wei)精準(zhun)的(de)碳排(pai)放數據。”上海(hai)市(shi)環境監(jian)測(ce)中心(xin)高級工程師裴冰說。
碳監測評估試點行穩步健
地(di)方試(shi)(shi)點工作不僅為解決特定問題(ti)提供(gong)了(le)可行性(xing)驗證,同(tong)時(shi)也(ye)為其他地(di)區提供(gong)了(le)可復制的成功范本。2021年(nian)(nian)9月,生態環境部啟(qi)動碳監測評估試(shi)(shi)點工作,濟(ji)南是全國16個試(shi)(shi)點城(cheng)市(shi)之(zhi)一,也(ye)是山(shan)東省唯一開展城(cheng)市(shi)碳監測評估試(shi)(shi)點工作的城(cheng)市(shi)。2023年(nian)(nian),生態環境部又(you)啟(qi)動了(le)深化碳監測評估試(shi)(shi)點工作。
山東省濟南(nan)生態環境監(jian)測(ce)(ce)中(zhong)心研究員(yuan)潘光介紹道,深化(hua)碳(tan)監(jian)測(ce)(ce)評(ping)(ping)估(gu)試點總(zong)體(ti)目(mu)標是,到2024年底(di),通過開展重點行(xing)業(ye)、省市(shi)和(he)區(qu)域深化(hua)試點工(gong)作(zuo),初步建(jian)立(li)較為完善(shan)的(de)碳(tan)監(jian)測(ce)(ce)評(ping)(ping)估(gu)技術(shu)方(fang)法體(ti)系,探索建(jian)立(li)個別重點行(xing)業(ye)、領域的(de)碳(tan)監(jian)測(ce)(ce)評(ping)(ping)估(gu)業(ye)務(wu)化(hua)運行(xing)模式,推動碳(tan)監(jian)測(ce)(ce)評(ping)(ping)估(gu)試點成(cheng)果(guo)創新應用,更好(hao)地發揮示(shi)范效(xiao)應,為降碳(tan)減污和(he)國際履約提(ti)供監(jian)測(ce)(ce)支撐(cheng)。
潘(pan)光(guang)表示,近年來,濟南的(de)碳監(jian)測評估試點(dian)工作取得成效。“首先是初步建成了‘天(tian)空地(di)’一體(ti)化監(jian)測網絡(luo),包括天(tian)基衛星遙(yao)感(gan)監(jian)測,可(ke)以了解全域溫(wen)室(shi)氣體(ti)柱濃度(du)分布(bu)情況。還有以無人機為主的(de)空基監(jian)測,用(yong)于掌握(wo)溫(wen)室(shi)氣體(ti)垂直的(de)分布(bu)規律(lv)。除(chu)此(ci)之外還有以高精(jing)度(du)為核心的(de)地(di)面監(jian)測體(ti)系,綜合(he)(he)運用(yong)高精(jing)度(du)、中(zhong)精(jing)度(du)監(jian)測技(ji)術手(shou)段(duan),再與衛星遙(yao)感(gan)、地(di)基遙(yao)感(gan)、無人機、移(yi)動(dong)走航車(che)等多種(zhong)方式(shi)相(xiang)配合(he)(he),實現(xian)了溫(wen)室(shi)氣體(ti)實時、動(dong)態、立體(ti)的(de)監(jian)測。”
“在工作(zuo)機(ji)制(zhi)方(fang)面(mian),我們建立(li)了碳監測工作(zuo)專班(ban),各技術小(xiao)組分(fen)(fen)工負(fu)責、協同配合的工作(zuo)機(ji)制(zhi)有效推進(jin)了工作(zuo)進(jin)展(zhan)。”潘光補充(chong)道,在清單編制(zhi)方(fang)面(mian),濟(ji)南(nan)(nan)依托現有大氣污(wu)染源排放清單編制(zhi)工作(zuo)機(ji)制(zhi),首次協同開展(zhan)高空(kong)間分(fen)(fen)辨率溫室氣體清單編制(zhi)工作(zuo),獲得濟(ji)南(nan)(nan)市高空(kong)間分(fen)(fen)辨率溫室氣體清單,明確溫室氣體排放源構成。
此外,濟南還與中(zhong)國科學(xue)院(yuan)大(da)氣物理所合作,完成城市(shi)碳(tan)(tan)(tan)同(tong)化(hua)(hua)反演系(xi)(xi)統(tong)的(de)本地化(hua)(hua)構(gou)建,具備(bei)城市(shi)尺(chi)(chi)度1km逐小時的(de)碳(tan)(tan)(tan)同(tong)化(hua)(hua)能力;探索建立(li)了(le)覆蓋“系(xi)(xi)統(tong)構(gou)建—體系(xi)(xi)驗證—結(jie)(jie)果驗證”全過程的(de)碳(tan)(tan)(tan)同(tong)化(hua)(hua)反演技術路線;獲得(de)了(le)城市(shi)尺(chi)(chi)度“自上(shang)而下”碳(tan)(tan)(tan)排(pai)放量(liang)的(de)核算結(jie)(jie)果,探索利用同(tong)化(hua)(hua)反演結(jie)(jie)果校(xiao)驗碳(tan)(tan)(tan)排(pai)放清單。
通過探索和實(shi)(shi)踐(jian),濟南(nan)初步建(jian)立了一套系(xi)統性(xing)、科學化的(de)評估框架,為(wei)(wei)城(cheng)市(shi)的(de)碳減排工作提(ti)供(gong)了堅實(shi)(shi)的(de)數據基礎,同時(shi)也(ye)為(wei)(wei)其他城(cheng)市(shi)提(ti)供(gong)了寶貴的(de)經驗。
減污降碳協同監(jian)測成(cheng)趨勢
“2020年12月,中(zhong)(zhong)央財政工作(zuo)(zuo)會(hui)議(yi)中(zhong)(zhong)提出要(yao)繼續打(da)好污(wu)染防(fang)治(zhi)攻堅戰(zhan),實現減(jian)(jian)污(wu)降碳(tan)(tan)(tan)(tan)協(xie)同(tong)效應(ying)(ying)。2021全(quan)國生(sheng)態(tai)環(huan)境保護工作(zuo)(zuo)會(hui)議(yi)中(zhong)(zhong)也(ye)明確提出,生(sheng)態(tai)環(huan)境保護工作(zuo)(zuo)在新發(fa)展階段面臨的(de)最大機遇,就是把實現減(jian)(jian)污(wu)降碳(tan)(tan)(tan)(tan)協(xie)同(tong)效應(ying)(ying)作(zuo)(zuo)為深(shen)入打(da)好污(wu)染防(fang)治(zhi)攻堅戰(zhan)的(de)目標(biao)要(yao)求,推動減(jian)(jian)污(wu)降碳(tan)(tan)(tan)(tan)協(xie)同(tong)治(zhi)理成為促進經濟社會(hui)發(fa)展全(quan)面綠色低碳(tan)(tan)(tan)(tan)轉型(xing)的(de)重要(yao)抓手。這(zhe)也(ye)是我們(men)做天津(jin)市(shi)(shi)減(jian)(jian)污(wu)降碳(tan)(tan)(tan)(tan)協(xie)同(tong)效應(ying)(ying)監測分析研究的(de)大背(bei)景。”天津(jin)市(shi)(shi)生(sheng)態(tai)環(huan)境監測中(zhong)(zhong)心(xin)高級工程師劉茂輝說。
2022年6月(yue),生態環境(jing)部(bu)等(deng)七部(bu)門印發的(de)《減污降碳(tan)協(xie)同增效實施方(fang)案》中,明確(que)指出要(yao)開(kai)展(zhan)(zhan)重點(dian)城市、產業園區、重點(dian)企業減污降碳(tan)協(xie)同度評價研(yan)究,引導(dao)各地(di)區優化(hua)協(xie)同管(guan)理機(ji)制。于(yu)是(shi),針對當時的(de)這一(yi)(yi)熱點(dian),天津(jin)市生態環境(jing)監測中心開(kai)展(zhan)(zhan)了一(yi)(yi)系(xi)列研(yan)究。
劉(liu)茂輝介紹,2013年(nian)(nian)至今,天(tian)津市生(sheng)態環境監測中心就承擔了天(tian)津市大(da)(da)氣污染源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)排(pai)放(fang)清(qing)單的編制,將大(da)(da)氣排(pai)放(fang)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)分為固定(ding)燃燒(shao)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、工(gong)藝過程源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、溶劑使用源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、移(yi)動源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、揚塵源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、農(nong)業(ye)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、儲存(cun)運輸、生(sheng)物(wu)質燃燒(shao)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、廢棄物(wu)處(chu)理(li)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)以及其他排(pai)放(fang)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)等十(shi)大(da)(da)類(lei),并逐年(nian)(nian)更新(xin)。
2019年至今(jin),開展(zhan)了大(da)(da)氣污染源(yuan)(yuan)排放(fang)清單與溫室(shi)氣體(ti)排放(fang)清單的協同編制,將排放(fang)源(yuan)(yuan)分(fen)為能源(yuan)(yuan)活動、工業(ye)(ye)(ye)生產過(guo)程、農業(ye)(ye)(ye)、土地利用變化和林(lin)業(ye)(ye)(ye)、廢棄(qi)物處理等五大(da)(da)類(lei),研(yan)究依據環境統(tong)計,將排放(fang)源(yuan)(yuan)分(fen)為工業(ye)(ye)(ye)源(yuan)(yuan)、交通源(yuan)(yuan)、建筑源(yuan)(yuan)、農業(ye)(ye)(ye)源(yuan)(yuan)、生活源(yuan)(yuan)和集(ji)中式等六大(da)(da)類(lei)。
2020年至今,開(kai)展(zhan)(zhan)天津市(shi)雙(shuang)碳(tan)目(mu)標研究,構建了(le)適合天津市(shi)本(ben)地的(de)LMDI模(mo)型、Tapio脫鉤模(mo)型和可(ke)拓展(zhan)(zhan)的(de)環境(jing)影響評(ping)估模(mo)型,利用這三大模(mo)型分(fen)析了(le)天津市(shi)碳(tan)達峰(feng)碳(tan)中和的(de)路徑,提出了(le)天津市(shi)完成雙(shuang)碳(tan)目(mu)標的(de)對策和建議。
“2013年(nian)(nian)(nian),我們首先在(zai)污(wu)(wu)染(ran)源的末端開(kai)(kai)始(shi)(shi)發力,所以大(da)氣污(wu)(wu)染(ran)當量(liang)開(kai)(kai)始(shi)(shi)減(jian)(jian)排(pai),但這個時候溫(wen)室氣體還(huan)是(shi)增排(pai)的。”對(dui)于近年(nian)(nian)(nian)來(lai)天津市減(jian)(jian)污(wu)(wu)降碳協(xie)同(tong)增效的成果歷程,劉茂輝進一步介紹道,“從(cong)2015年(nian)(nian)(nian)開(kai)(kai)始(shi)(shi),我們在(zai)源頭(tou)開(kai)(kai)始(shi)(shi)治理(li),尤其重視煤炭總量(liang)的控制,因此溫(wen)室氣體也開(kai)(kai)始(shi)(shi)減(jian)(jian)排(pai)。2015~2017年(nian)(nian)(nian),大(da)氣污(wu)(wu)染(ran)當量(liang)和(he)溫(wen)室氣體是(shi)同(tong)時減(jian)(jian)排(pai)的,實現了協(xie)同(tong)效應。”
據了解,2018年開始,《打贏(ying)藍天保(bao)衛戰三年行動計劃》接(jie)力(li)“大(da)氣(qi)十條”繼續推動大(da)氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)當量的減(jian)(jian)排(pai)。但是受國際形(xing)勢變化(hua)和(he)新冠疫情影響,尤其是中美貿易戰的影響,天津市為減(jian)(jian)緩經(jing)濟增(zeng)(zeng)(zeng)長的乏(fa)力(li),能源(yuan)、資源(yuan)的消耗(hao)略有(you)增(zeng)(zeng)(zeng)加,從而導致溫室氣(qi)體(ti)排(pai)放增(zeng)(zeng)(zeng)加,2018~2023年大(da)氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)當量減(jian)(jian)排(pai)、溫室氣(qi)體(ti)增(zeng)(zeng)(zeng)排(pai),減(jian)(jian)污(wu)降碳不具有(you)協(xie)同效應。
對此,劉茂輝表示(shi),通(tong)過“十(shi)四五(wu)”規劃(hua)綱要中采(cai)取的措施進行預測,2024年(nian)天津市溫室氣體(ti)開始減排,具(ju)備在2025年(nian)之前實(shi)現碳(tan)達(da)峰(feng)的條件(jian),預計(ji)2024~2060年(nian)天津市可(ke)實(shi)現減污降碳(tan)協同(tong)增效。
展望(wang)未來,劉(liu)茂(mao)輝說,下一步將會持續開展不同(tong)(tong)區域、不同(tong)(tong)部門、不同(tong)(tong)產業(ye)園(yuan)區、不同(tong)(tong)重點(dian)企業(ye)的(de)(de)(de)(de)減污降(jiang)碳協同(tong)(tong)效(xiao)(xiao)應建(jian)設(she)分(fen)析。此外,要突破(po)單一模(mo)型(xing)工具的(de)(de)(de)(de)局限,將多種(zhong)模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)優點(dian)相結合,加強減污降(jiang)碳協同(tong)(tong)效(xiao)(xiao)應模(mo)型(xing)體系(xi)的(de)(de)(de)(de)構建(jian)和應用。最后要加強減污降(jiang)碳與環境效(xiao)(xiao)益、經濟(ji)效(xiao)(xiao)益、健(jian)康(kang)效(xiao)(xiao)益的(de)(de)(de)(de)協同(tong)(tong)度建(jian)設(she)分(fen)析,進一步豐(feng)富協同(tong)(tong)效(xiao)(xiao)應的(de)(de)(de)(de)技術體系(xi)。
聲明:本(ben)文(wen)轉自環境經濟雜(za)志,本(ben)文(wen)版權(quan)歸(gui)原作者(zhe)所有,不(bu)代表(biao)本(ben)網站觀(guan)點,僅供學習交(jiao)流(liu)之用,不(bu)做(zuo)商業(ye)用途。如文(wen)中(zhong)的內容(rong)、圖片、音頻(pin)、視頻(pin)等(deng)存(cun)在(zai)第三方的在(zai)先知(zhi)識(shi)產權(quan),請及時聯(lian)系我們刪除。