Загрузить сейчас

А.В.Зинченко
МЕЖДУНАРОДНАЯ МЕТОДИКА
ИНВЕНТАРИЗАЦИИ ВЫБРОСОВ
ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ
Справочно-методическое пособие
Санкт-Петербург
2003 г.
Адрес редакции:
194021, Санкт-Петербург, ул. Карбышева,
д.7 НПК «Атмосфера»
Редактор:
кандидат технических наук Николаев В.Д.
Техническая редакция:
Рецензент:
Кашерцев В.Н., Гуревич И.Г.
главный научный сотрудник ГГО им.
А.И.Воейкова, заслуженный деятель науки и техники РФ,
доктор технических наук, профессор Степаненко В.Д.
УДК 551.509.68
Кандидат физико-математических наук, ст. научный сотрудник ГГО А. В. Зинченко. Справочно-методическое пособие: "Международная методика инвентаризации выбросов парниковых газов", НПК "Атмосфера", СПб, 2003.
Необходимость инвентаризации выбросов парниковых газов определяется участием России в рамочной Конвенции ООН по предотвращению глобальных изменений
климата. Пособие основано на документах IPCC (МГЭИК). Отобраны наиболее важные для России методики, дано их сжатое изложение, представлены многочисленные конкретные примеры расчетов выбросов. На CD ROM представлен полный пакет
официальных документов, а также ряд дополнительных материалов, включая компьютерную программу для расчета выбросов метана в местах захоронения твердых городских
отходов. Пособие призвано помочь в обеспечении инвентаризации парниковых газов,
начиная от уровня предприятий. Проведение инвентаризации, начиная от уровня предприятий с последующими обобщениями "снизу-вверх" до уровня регионов и государства в целом позволит получить наиболее точные и достоверные данные о выбросах парниковых газов. Такой подход даст возможность использовать экономические
стимулы (торговля квотами) для сокращения выбросов парниковых газов предприятиями. Трудности реализации подхода "снизу-вверх" связаны с необходимостью привлечения широкого круга специалистов, которые не занимались ранее инвентаризацией
выбросов парниковых газов.
НПК «Атмосфера»
Содержание
Введение ................................................................................................7
Часть 1. Общие положения .................................................................. 10
1.1. Парниковые газы и глобальное изменение климата ................... 10
1.2. Основные антропогенные источники парниковых газов............ 15
1.3. Оценка погрешности инвентаризации выбросов........................ 17
Часть 2. Расчетные методики .............................................................. 21
Глава 1. Энергетика .......................................................................... 21
1.1. Введение.................................................................................. 21
1.2. Выбросы при сжигании топлива ............................................... 21
1.2.1. Выбросы СО2 ............................................................................................................. 21
1.2.2. Выбросы других парниковых газов.......................................25
1.3 Выбросы метана при добыче, переработке и транспортировке
топлива ........................................................................................... 26
1.3.1. Выбросы в угольном секторе ................................................ 26
1.3.2. Выбросы в нефтегазовой отрасли ......................................... 27
Глава 2, Промышленные процессы не связанные со сжиганием
топлива ............................................................................................. 29
2.1. Введение ................................................................................. 29
2.2. Выбросы CO2 и других парниковых газов ................................. 29
Глава 3. Сельское хозяйство ............................................................ 32
3.1. Выбросы метана в животноводстве ........................................ 32
3.1.1. Введение ...............................................................................32
3.1.2. Выбросы за счет внутренней ферментации животных............32
3.1.3. Выбросы при хранении, переработке
и использования навоза .................................................................. 34
3.2. Выбросы метана при выращивании риса ................................. 36
Глава 4. Лесное хозяйство и землепользование ................................ 38
4.1. Введение ................................................................................. 38
4.2. Выбросы/поглощение СОг при вырубке и разведении лесов.. 38
4.3. Выбросы СО2 и других парниковых газов при сгорании
биомассы ........................................................................................ 42
4.4. Сток СО2 из атмосферы при выводе из эксплуатации земель
сельхозназначения.......................................................................... 44
Глава 5. Отходы ............................. .'.................................................. 46
5.1. Введение .................................................................................. 46
5.2. Твердые коммунальные отходы .............................................. 46
5.2.1. Общие сведения.................................................................... 46
5.2.2. Выбросы метана ................................................................... 47
5.3. Сточные воды .......................................................................... 53
5.3.1. Общие сведения и исходные данные.................................... 53
5.3.3. Выбросы закиси азота (N2O) ................................................. 56
Заключение .......................................................................................... 57
Приложение 1. Примеры расчетов выбросов ...................................... 59
П1.1. Выбросы основных парниковых газов электростанцией.
работающей на угле .......................................................................... 59
П1.2. Выбросы CH4 за счет утечек природного газа
в крупном городе .............................................................................. 61
П1.3. Выбросы СО2 цементным производством ................................ 62
П1.4. Выбросы СНЦ животноводческим хозяйством ........................ 62
П1.5. Выбросы/стоки СО2 в лесном хозяйстве .................................. 63
П1.6. Выбросы СНЦ на полигоне захоронения твердых городских
отходов .............................................................................................. 64
Приложение 2. Нестандартные кратные и дольные единицы
измерения ............................................................................................ 68
Приложение 3. Словарь терминов ...................................................... 69
Россия участвует в рамочной Конвенции ООН по предотвращению глобальных изменений климата (РКИК). Закон РФ о ратификации РКИК был подписан в
1994 г. В настоящее время рассматривается возможность ратификации Киотского протокола к этой конвенции. Обязательствами Российской Федерации согласно РКИК являются:
• Проведение национальной политики и принятие соответствующих мер по смягчению антропогенных климатических изменений путем ограничения антропогенных выбросов (эмиссии) и усиления стоков парниковых газов. При этом мероприятия должны были осуществляться таким образом, чтобы к 2000 г. национальные антропогенные выбросы СО2 и других парниковых газов не превысили уровень базового 1990 г. После 2000 года эта деятельность должна быть продолжена
и усилена.
• Создание национальной системы мониторинга источников и стоков парниковых
газов. Инвентаризация антропогенных источников и стоков парниковых газов в соответствии с рекомендациями и методологией, разработанными в рамках сотрудничества по РКИК. Регулярная подготовка отчетных материалов.
• Выявление регионов, сфер деятельности, природных, промышленных и других
объектов, наиболее уязвимых для климатических изменений. Разработка и осуществление мер по адаптации отраслей экономики к изменениям климата.
• Расширение научных исследований по проблемам изменения климата, развитие
образования и информирование общественности. Осуществление широкого международного сотрудничества по всем вопросам, связанным с рамочной Конвенцией
ООН об изменении климата.
Согласно статьям 4 и 12 РКИК Межведомственная комиссия Российской Федерации по проблемам изменения климата подготовила три Национальных сообщения
(1990, 1996, 2002), содержащие данные инвентаризации выбросов парниковых газов.
При подготовке этих сообщений использовался, в основном, метод расчета выбросов
парниковых газов, основанный на общегосударственной статистике и средних коэффициентах выбросов (такой подход называют методом "сверху-вниз"). Более точные и
достоверные данные о выбросах могут быть получены с применением более детализированной инвентаризации, основанной на оценке выбросов для отдельных регионов и
предприятий (метод "снизу-вверх"). Способами проверки инвентаризации могут являться сравнение данных для однотипных предприятий и данных, полученных при
подходах "сверху-вниз" и "снизу-вверх". Развитие и совершенствование инвентаризации выбросов парниковых газов методом "снизу-вверх" требует освоения методик
инвентаризации, что невозможно без учебно-методических материалов. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) подготовила два методических документа по инвентаризации выбросов парниковых газов: Пересмотренные руководящие принципы МГЭИК по национальной инвентаризации выбросов парниковых газов (1996 г) и Руководства МГЭИК по практике национальных инвентаризаций
выбросов парниковых газов и оценке неопределенности (2001 г). Документ 2001 г. не отме-
няет документ 96 г, предполагается их совместное использование. Новое международное Руководство будет вводиться постепенно, сначала оно становится обязательным для развитых стран, потом для стран с переходной экономикой, и только затем для развивающихся стран. Для России использование нового Руководства пока
носит рекомендательный характер.
На русском языке нет достаточно полного и ясного изложения международной
методики инвентаризации выбросов парниковых газов. Настоящим изданием предполагается заполнить этот пробел. Оригинальная документация на английском языке содержит около 500 страниц текста. Часть этой документации была переведена на русский
язык (Фондом Дикой Природы). Большой объем оригинальной документации определяется стилем изложения и включением данных для всего мира, в частности, для тропических районов. Мы не пошли путем дословного перевода, такой перевод был бы неудобен для понимания и практического использования. В настоящем издании отобраны
данные и методики наиболее важные для России и проведено их сжатое изложение.
В качестве приложения на CD ROM представлен полный пакет оригинальной документации. Данное издание рассчитано на специалистов, не имеющих опыта инвентаризации выбросов парниковых газов. Поэтому оно включает как общие положения, необходимые для понимания задач инвентаризации, так и конкретные указания
по расчету выбросов от различных источников. Следующим шагом по развитию системы инвентаризации парниковых газов в России должно стать проверка и корректировка
международной методики и подготовка национального руководящего документа (РД).
Проверка точности международной методики и ее корректировка для различных
источников в РФ требуют экспериментального изучения выбросов парниковых газов.
Часть 1. Общие положения
1.1. Парниковые газы и глобальное изменение климата
В настоящее время все развитые страны стремятся к устойчивому развитию.
Устойчивое развитие - это такое развитие, при котором удовлетворяются текущие потребности населения без ущемления будущих поколений. Одним из факторов, определяющих возможности устойчивого развития общества, является адаптация к происходящим сейчас изменениям глобального климата. Климат обычно определяется как
"усредненная погода" или более точно, как статистическое описание погоды в виде нормы и изменчивости соответствующих величин за период в несколько десятилетий
(обычно три десятилетия). Проблема глобального изменения климата в результате деятельности человека находятся под пристальным вниманием мирового сообщества. В
1998 году была создана Межправительственная группа экспертов по климату
(МГЭИК), которая вовлекла в свою деятельность около трех тысяч ученых из многих
стран. Эксперты проанализировали десятки тысяч различных научных публикаций и
пришли к выводу: в течение 20-го века средняя температура в северном полушарии повысилась на 0,6сС. Что касается прогнозов, то эксперты рассмотрели 40 возможных
сценариев развития экономики на 21 век, согласно которым рост средней температу-
ры составит 1,5 - 5,6 градуса. К чему это приведет? На первый взгляд может показаться, что от потепления климата Россия только выиграет - например, потребуется
меньше топлива для обогрева жилищ, увеличится вегетационный период. Однако все
не так однозначно. Если на Таймыре или на Ямале температура даже значительно повысится, то это не значит, что там вместо тундры появятся леса. Для этого нужны почвенные, гидрологические и прочие условия, которые складываются десятки тысяч лет.
А пока надо готовится к отрицательным последствиям. В России около 60% территории
занято вечной мерзлотой. Что будет, если она начнет оттаивать? Фундаменты зданий, трубопроводы и прочие коммуникации, проложенные в вечной мерзлоте,
начнут "плыть". Потребуются очень серьезные и дорогостоящие технические меры,
чтобы обеспечить безопасность людей и сохранность сооружений. Кроме изменения
температурных условий изменение климата на территории России приведет к изменению режима осадков. В последние 20 лет в бассейнах рек Волги, Дона и Днепра
наблюдается рост зимнего и летне-осеннего стока на 20-40% от нормы. Увеличение стока Волги и количества осадков явились основными факторами повышения в 1978 - 1995
гг. уровня Каспийского моря почти на 2,5 м. В районах Прикаспия в последние годы было затоплено и выведено из землепользования более 320 тыс. га земли, отселены десятки
тысяч людей, причинен ущерб портовым сооружениям, коммуникационным системам и
др. Возрастает неравномерность распределения осадков по территории. Около 100 млн.
га в 35 субъектах Российской Федерации занимают районы, подверженные опустыниванию и засухам или потенциально опасные в этом отношении. Особенно опасными в
отношении опустынивания регионами являются земли Калмыкии, Астраханской, Волгоградской, Ростовской областей. В некоторых районах России происходит снижение содержания озона в атмосфере, и, как следствие, увеличение уровня жесткого ультрафиолетового солнечного излучения, приводящее к ухудшению здоровья населения. По
оценкам МГЭИК негативные последствия от потепления, влекущие за собой
огромные расходы, превосходят положительные последствия. Поэтому необходимо
принимать меры. К этому призывает Рамочная конвенция ООН об изменении климата
(РКИК), которая вступила в действие в 1994 году. В статье 2 конвенции
сформулирована ее цель: "стабилизировать концентрацию парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия
на климатическую систему". Под изменением климата в РКИК понимаются те изменения, которые вызываются непосредственно или косвенно деятельностью человека,
изменяющей состав глобальной атмосферы путем увеличения концентрации парниковых газов. Парниковыми называют те газы, которые поглощают радиацию с определенной длинной волны (инфракрасную радиацию), излучаемую поверхностью земли и
облаками. К основным парниковым газам в атмосфере Земли относятся углекислый
газ (СО2), метан (СH4, закись азота (N2O) и озон (Оз), парниковым эффектом обладает также ряд других газов. Важным парниковым газом является также водяной
пар, однако, антропогенные выбросы пара не накапливаются в атмосфере из-за его
конденсации и выпадения в виде осадков. В табл. 1.1. представлены текущие средне
фоновые (то есть, в районах, далеких от источников выбросов) концентрации основных парниковых газов, их концентрации в доиндустриальный период, а также некоторые их характеристики, важные для оценки влияния на климат. Важнейшей характеристикой служит потенциал глобального потепления (GWP). Выбросы различных парниковых газов учитываются в форме их СО2 -эквивалентов, то есть выбросы
умножаются на потенциал глобального потепления. Таким образом, достигается сравнимость выбросов различных парниковых газов.
Таблица 1.1
Влияющие на климат характеристики основных парниковых газов в атмосфере
Парниковый газ
Концентрации в доиндустриальный
период
(1860 г)
СовременПотенциал Время жизни
ные фоновые глобального газа в атмоконцентра- потепления сфере (годы)
ции в тропо(GWP)
сфере
СО2 (ррт)
288
367
1
120
СН4 (ppb)
846
1800/1690 *
21
12
N2O (ppb)
285
312
310
120
ррт - 1 часть газа по объему на миллион (10 ) частей воздуха (млн"1), ppb - 1
часть газа по объему на миллиард (109) частей воздуха, * северное полушарие/южное полушарие, GWP - потенциал глобального потепления (этот параметр служит для сравнения влияния различных парниковых газов на климат, он
нормирует это влияние на влияние СО2, то есть для СО2 GWP по определению
принят равным 1), время жизни - это время, за которое импульсное отклонение концентрации данного газа от равновесного значения уменьшится в е = 2,72 раз.
6
Мерой влияния парниковых газов является вынуждающее радиационное
воздействие (иногда оно называется "климатообразующее воздействие"). Вынуждающее радиационное воздействие - это нарушение энергетического баланса
Земли -атмосферы (выражается в Вт м2) происходящее, например, после изменений концентрации углекислого газа. Климатическая система реагирует на вынуждающее радиационное воздействие таким образом, чтобы восстановить энергетический баланс. Положительное вынуждающее воздействие, которое возникает при увеличении концентрации парниковых газов, имеет тенденцию к нагреванию
поверхности. Главный парниковый газ - СО2, на его долю приходится около 80%
парникового эффекта, около 20% дает метан (СН4), вклад остальных газов в сумме
дает примерно 2-5%. В начале 20 в. средняя концентрация углекислого газа в атмосфере составляла около 290 миллионных частей на единицу объема воздуха
(млн-1), сейчас она увеличилась до 365 млн-1, а середине 21 век может достичь 550 -
560 млн-1. Возросли также концентрации других парниковых газов.
Конкретизации РКИК послужил протокол, принятый на международной конференции в японском городе Киото (Киотский протокол). Согласно этому протоколу
высокоразвитые страны должны сократить выбросы парниковых газов, а ряд стран,
в том числе Россия, должны удерживать выбросы на уровне 1990 г. в период до
2012 г. В протоколе заложен "механизм гибкости", предусматривающий торговлю
квотами на выбросы парниковых газов. Российская Федерация подписала Киотский
протокол в 1999 г., но пока его не ратифицировала. В настоящее время уровень выбросов парниковых газов в РФ находится в пределах 65% от уровня 1990 г. и,
как следует из сценарных прогнозов экономического развития, в период обязательств не превысит пороговое значение. Исходя из этого, на всемирной конференции ООН по устойчивому развитию в ЮАР премьер-министр Михаил Касьянов заявил, что Россия ратифицирует Киотский протокол. После ратификации Россия
предполагает принять участие в международной торговле выделенными каждой
стране квотами на выбросы парниковых газов. В Европе уже существует внутренний рынок торговли квотами. Россия может быть допущена на этот рынок только
при условии создания надежной системы мониторинга парниковых газов. Оценки общей стоимости российских квот расходятся на порядок: от нескольких миллиардов
долларов США до нескольких десятков миллиардов. Разброс оценок связан с неточностью инвентаризации источников и стоков парниковых газов на территории России.
В настоящее время, согласно публикации широко известного журнала Сайенс (Science, vol. 296, pp. 2129-2130, June 2002), международная группа экспертов, созданная ООН, оценивает качество представляемых РФ национальных докладов по инвентаризации парниковых газов как неудовлетворительное. Разработка и внедрение
в практику расчетных и инструментальных методов контроля источников и стоков
парниковых газов на территории РФ, удовлетворяющих международным критериям, позволит России получить значительные ресурсы в финансовой форме в результате торговли квотами, в виде инвестиций с возвратом вложений в виде квот
на выбросы, в виде зачета части внешних долгов.
1.2. Основные антропогенные источники парниковых газов
Для удобства инвентаризации антропогенных выбросов парниковых газов
их источники разбиты на 5 основных групп, которые представлены в табл. 1.2. Методика расчетов выбросов для каждой группы представлена ниже (часть 2).
Табл. 1.2
Классификация антропогенных источников и стоков парниковых газов
Группа источников (стоков)
парниковых газов
1. Энергетика
Краткая характеристика
Выбросы парниковых газов при сжигании и утечках топлива
2. Промышленные процессы
Выбросы парниковых газов при промышленных
процессах, непосредственно не связанных с добычей и сжиганием топлива
3. Сельское хозяйство
Выбросы в животноводстве и растениеводстве
(кроме выбросов, связанных со сточными водами,
которые учитываются в группе Отходы)
4. Лесное хозяйство и изменения землепользования
Источники и стоки парниковых газов за счет
уменьшения/увеличения запаса углерода в биомассе
5. Отходы
Выбросы при переработке и хранении твердых и
жидких бытовых и промышленных отходов
6. Другие
Не вошедшие в предыдущие группы антропогенные источники и стоки, для которых есть данные
Исходными данными для расчетов являются статистические народнохозяйственные данные для каждой группы источников, а также значения коэффициентов
выбросов, связывающих производственные процессы с выбросами парниковых газов.
В тех случаях, когда нет более надежных данных, методика расчета выбросов рекомендует использование средних, наиболее вероятных значений коэффициентов, которые представлены в части 2. Отчетность по выбросам представляется ежегодно
для каждой категории источников. Для лесного хозяйства и землепользования допустимо предоставлять отчетность за периоды в несколько лет. Международная организация по инвентаризации выбросов парниковых газов требует представления окончательных данных о выбросах в нестандартных единицах - гигаграммах (Гг, Gg). 1 гигаграмм = 109 грамм =106 кг = 103 тонн (См. приложение 2). То есть 1 гигаграмм равен 1
тыс. тонн (1 килотонне). Для удобства расчетов коэффициенты даны в части 2 в стандартных единицах СИ.
1.3. Оценка погрешности инвентаризации выбросов
Расчет значений выбросов (эмиссии) парниковых газов производится путем
суммирования произведений коэффициентов выбросов на данные, характеризующие выпуск продукции. Основными источниками погрешностей являются: использование неточных средних значений коэффициентов, связывающих выбросы с производственными характеристиками (коэффициентов выбросов); неточность исходных статистических данных. Для большинства коэффициентов выбросов в Руководстве даны типичные значения, которые могут быть использованы, если отсутствуют более точные
данные. МГЭИК рекомендует проводить оригинальные исследования, направленные на
уточнение коэффициентов выбросов для разных стран и производств. Значения коэффициентов выбросов должны быть получены на основе измерений, охватывающих
разные типы предприятий, а также разные режимы их работы. Такие измерения позволяют повысить точность инвентаризации, однако непрерывно проводить измерения на
всех предприятиях не представляется возможным, поэтому требуется экстраполя-
ция измеренных коэффициентов выбросов на всю совокупность источников/стоков
данной категории, что понижает точность инвентаризации.
Если известны погрешности коэффициентов выбросов и статистических данных
о выпуске продукции, то погрешность расчета выбросов отдельного источника и погрешность инвентаризации в целом могут быть грубо оценены путем применения
простых формул теории измерений. Квадрат относительной ошибки произведения
величин равен сумме квадратов относительных ошибок сомножителей:
(1.1)
где DZ, DА, DВ абсолютные среднеквадратичные погрешности (среднеквадратичная
погрешность равна половине 95% доверительного интервала для данной величины).
Квадрат абсолютной погрешности суммы равен сумме квадратов абсолютных погрешностей слагаемых:
(1.2)
Формулы (1.1), (1.2) строго применимы только для статистически независимых величин, среднеквадратичные отклонения которых не превосходят 30% от среднего значения. В действительности, однако, эти условия применимости могут не соблюдаться. В этих случаях может быть использован метод стохастического моделирования
(метод Монте-Карло).
Погрешности сильно отличаются для различных категорий источников и различных парниковых газов. В табл. 1.3 приводятся ориентировочные среднеквадратичные погрешности расчетных значений выбросов, которые могут быть достигнуты
при отсутствии грубых ошибок в исходных данных и правильном применении методики.
Таблица 1. 3
Ориентировочные среднеквадратичные погрешности расчетных
значений выбросов парниковых газов при использовании
усредненных коэффициентов эмиссии
Парниковый
газ
Источники/стоки
Общая погрешность
оценки выбросов
СО2
Энергетика
10%
СО2
Промышленные процессы
10%
СО2
Лесное хозяйство и изменения землепользования
60%
СН4
Сгорание биомассы
100%
СН4
Добыча нефти и газа
60%
СН4
Добыча и переработка угля
60%
СН4
Выращивание риса
100%
СН4
Отходы
100 %
СН4
Домашние животные
25%
СН4
Навоз
20%
N2O
Промышленные процессы
50%
N2O
Земледелие
Два порядка величин
N2O
Сгорание биомассы
100%
Как видно из табл. 1.3, удовлетворительная точность расчетов может быть достигнута для энергетики (сжигание топлива) и промышленных процессов (выбросы не
связанные со сжиганием топлива). Трудно оценить выбросы и стоки, связанные с процессами в биосфере (Лесное хозяйство и изменения землепользования). В связи со
сложностью вопроса, в более новой, доработанной версии Руководства (2001 г) эта глава исключена. Было решено, что для этого сектора экономики будет подготовлено специальное издание. Согласно рекомендациям МГЭИК, каждая страна должна предпринимать усилия, направленные на уточнение инвентаризации своих выбросов. Приведенные в международных методиках осредненные коэффициенты имеют ориентировочный характер, их использование может дать только первое приближение к оценке выбросов. Важно выделить ключевые категории источников, которые дают
наибольший вклад в общую погрешность инвентаризации. Усилия должны быть
направлены, в первую очередь, на уточнение методики для ключевых категорий.
Часть 2.
Расчетные методики
Глава 1. Энергетика
1.1. Введение
В этой главе рассматриваются:
1) Выбросы СО2 и других парниковых газов при сжигании топлива;
2) Выбросы метана при добыче и переработке угля;
2) Выбросы метана в нефтегазовой отрасли.
1.2. Выбросы при сжигании топлива
1.2.1. Выбросы СО2
Оценка выбросов СО 2 при сжигании топлива может выполняться для страны в целом, такая оценка называется базовой, а также для отдельных источников. Второй подход ориентирован на цели планирования политики снижения выбросов.
При обоих подходах оценки основаны на учете количества потребляемого топлива
и содержания в нем углерода.
При базовом подходе учет потребления каждого вида топлива на территории
страны основан на ее топливном балансе:
Фактическое потребление топлива = добыча + импорт - экспорт -международный
бункер - изменение запасов
Бункер (топливо, используемое для международного морского и воздушного
транспорта) исключается из расчета выбросов отдельных государств. Изменения запасов учитывает ту часть углерода, которая используется в качестве сырья для таких
видов продукции, как пластмасса, битум или дорожное строительство, что не влечет выбросов. Такой углерод называется накопленным.
Расчет выбросов СО 2 при сжигании топлива разбивается на следующие шаги:
1) Определение потребления топлива в весовых единицах;
2) Корректировка на не сгоревший углерод;
3) Расчет выделения энергии при сгорании топлива;
4} Расчет выбросов СО2 .
Расчет выбросов для каждого вида топлива, как при базовом подходе, так и
для отдельных источников производится по формуле:
Е = М х К1 хТНЗ хК2 x 44/12,
(2.1)
где Е - годовой выброс СО2 в весовых единицах (тонн/год); М - фактическое потребление топлива за год (тонн/год); К1 - коэффициент окисления углерода в топливе (показывает долю сгоревшего углерода), табл. 2.1;
ТНЗ - теплотворное нетто-значение (Дж/тонн ), табл. 2.2; К2 - коэффициент
выбросов углерода (тонн/Дж), табл. 2.3.
Определение фактического потребления топлива производится на основании
статистических данных о потреблении разных видов топлива. При этом необходимо
учитывать не только коммерческое потребление топлива, но и потребление топлива
самой добывающей отраслью.
Учет неполного сгорания топлива производится с помощью К,. Средние значения К1 представлены в таблице 2.1.
Табл. 2.1
Коэффициенты окисления углерода (K1) при использовании разных видов
топлива
Уголь
0,98
Нефть и нефтепродукты
0,99
Газ
0,995
Торф для производства электричества
0,99
Для перевода потребленного количества топлива в энергетические единицы его масса умножается на его теплотворное нетто-значение (ТНЗ). Значения
ТНЗ для некоторых видов топлива приведены в табл. 2.2.
Табл. 2.2
Теплотворные нетто значения (ТНЗ) различных видов топлива
Вид топлива
ТНЗ (1012Дж/1О3 тонн)
Сырая нефть*
42,08
Коксующийся уголь*
18,58
Битумные угли и антрацит*
18,58
Лигнит*
14,65
Кокс
25,12
Бензин (авиационный и авто)**
44,80
Авиационный керосин**
44,59
Другие виды керосина**
44,75
Дизельное топливо**
43,33
Мазут**
40,19
Битум**
40,19
Прочие нефтепродукты**
40,19
Синтетическое жидкое топливо из угля**
28,00
Нефтеносные сланцы**
9,40
Этан**
47,49
Крекинговый газ**
48,15
Сжиженный нефтяной газ (СНГ)**
47,49
Природный газ**
52.2
* - средние значения для топлива, добываемого в России; ** - среднемировые значения
Для определения коэффициента выбросов (К2) служит табл. 2.3
Табл. 2.3
Коэффициенты выбросов углерода (К2)
Топливо
Коэффициенты выбросов углерода К2 (тонн/1012 Дж)
Сырая нефть
20,0
Бензин
18,9
Керосин
19,5
Дизельное топливо
19,9
Топочный мазут
21,1
Антрацит
26,8
Битуминозные угли
26,2
Лигнит
27,6
Торф
28,9
Природный газ
15,3
1.2.2. Выбросы других парниковых газов
Данный раздел дает методику оценки выбросов СН4, N2O, NOx и неметановых
углеводородов (НМУ) на основе энергетической статистики. Расчет подразделяется
на 3 шага:
1) Определение количества ежегодно сжигаемого топлива для
каждого сектора (в энергетических единицах);
2) Определение коэффициентов выбросов для каждого вида топлива и
каждого сектор;
3) Определение выбросов.
Каждый из шагов повторяется для каждого газа (СН4, N2O, NOx и НМУ). Расчетная
формула:
Е = М х К, х ТНЗ х К3,
(2.2)
где Е - годовой выброс парникового газа (тонн/год); М - количество сжигаемого в год
топлива (тонн/год); К1 - коэффициент окисления углерода, табл. 2.1. ТНЗ — теплотворное нетто значение (Дж/тонн), табл. 2.2; К3 - коэффициенты выбросов парниковых газов
(тонн/Дж), табл. 2.4.
Табл. 2.4
Коэффициенты (Кз) выбросов парниковых газов при сжигании топлива в энергетике (тонн/1012 Дж)
Газ
СН4
N2O
NOX
НМУ
Топливо
Уголь
Природный
газ
Нефть
Древесина
Другая
биомасса
и
1 х 10-3
1,4 х10-3
300x10-3
5 х 10-3
1 х 10-3
0,1 х 10-3
150 х 10-3
5 х 10-3
3 х 10-3
0,6 х 10-3
200 х 10-3
5 х 10-3
30 х 10-3
4 х 10-3
100 х 10-3
50 х 10-3
30 х 10-3
4 х 10-3
l00xl0-3
50 х 10-3
1.3. Выбросы метана при добыче, переработке и транспортировке топлива
1.3.1. Выбросы в угольном секторе
Количество выделяемого метана зависит от сорта угля, глубины его залегания,
давления и температуры в угольном пласте, а также от других факторов. Если в двух
угольных пластах залегает уголь одного сорта, то в более глубоком пласте будет
содержаться большее количество СH4. При добыче подземным способом выбрасывается большее количество метана, чем при добыче открытым способом. Метан
также выделяется на последующих после добычи стадиях, таких как переработка, транспортировка и подготовка к использованию угля. Например, измельчение увеличивает площадь поверхности угля, при этом происходит выделение
метана. Уравнение для расчета выбросов СH4 следующее:
Е = М х К4 х К5,
(2.3)
где Е - годовой выброс метана (тонн/год);
М - годовая добыча или переработка угля, отдельно открытым и
подземным способом (тонны/год);
К4 - коэффициент выбросов метана (м /тонну), табл. 2.5;
К5 - переводной множитель, для перехода от выбросов СН4 в
объемных единицах к выбросах в весовых единицах (тонн/м3).
Принимается значение К5 = 0,67 10-3 тонн/м (температура 20° С,
давление 1 атм.).
Усредненные коэффициенты выбросов метана представлены в
таблице 2.5.
Табл. 2.5
Коэффициенты выбросов метана (К4) при добыче и переработке угля
(м3/тонн)
Тип добычи
Подземная добыча
Добыча открытым
способом
Добыча
10-25
0,3 - 2,0
Переработка
0,9 - 4,0
0-0,2
1.3.2. Выбросы в нефтегазовой отрасли
Инвентаризация этого вида выбросов должна включать все источники, связанные
с добычей, подготовкой, транспортировкой, потреблением и нетопливным сжиганием
нефти и газа (например, газа в факелах). Выбросы в нефтяной и газовой промышленности определяются следующими источниками:
1) Обычные утечки, например, хронические утечки, утечки через
вентиляционные системы, отвод и сжигание газов в факелах;
2) Выбросы в ходе ремонта и установки оборудования;
3) Выбросы во время неполадок и аварий.
Выбросы метана рассчитывается по формуле:
Е= М х ТНЗ х K6,
(2.4)
где Е - годовой выброс метана (тонн/год);
М
-
количество
добываемого,
транспортируемого
и
перерабатываемого топлива (тонн/год);
ТНЗ - теплотворное нетто значение (Дж/тонн), табл. 2.2;
К6 - коэффициент выбросов (тонн/Дж), табл. 2.6. Ориентировочные коэффициенты выбросов представлены в табл. 2.6, диапазон значений коэффициентов дает неопределенность оценок выбросов.
Табл. 2.6
Коэффициенты выбросов метана (К 6) в нефтегазовом секторе для региона бывшего
СССР, Центральной и Восточной Европы
Тип источника
Вид производственной Коэффициент
деятельности
выбросов
(тонн/1015 Дж)
Добыча нефти и газа
Текущее
техническое Добыча нефти
обслуживание и ремонт
0 ,3 -5
Текущее
техническое Добыча газа
обслуживание и ремонт
140-314
Утечки и горение в факелах
Добыча нефти
—
Добыча газа
6-30
Транспортировка, хранение и переработка сырой нефти
Нефть в танкерах
Транспортировка
0,745
Нефть в переработке
Переработка
0,090- 1,4
Нефти в резервуарах
Хранение
0,020 - 0,259
Переработка, транспортировка и распределение природного газа
Газ при переработке, транс- Добыча
и 288 - 628
портировке и хранении
распределение газа
Утечки на промышленных Потребление газа в 175 - 384
предприятиях и электро- нежилом секторе
станциях
Утечки в жилом
коммерческом секторах
и
Потребление газа в 87 - 192
жилом секторе
Глава 2. Промышленные процессы не связанные со сжиганием топлива
2.1. Введение
В этой главе рассматриваются выбросы парниковых газов, не связанные непосредственно со сжиганием топлива. При ряде промышленных процессов, связанных с химическими или физическими преобразованиями веществ, выделяются СО2,
N3O, NOX, НМУ. Промышленные процессы дают большой вклад в антропогенный выброс N2O. Имеются оценки, что эта категория источников дает от 10 до 50 процентов антропогенных выбросов N2O и от 3 до 29 процентов общих глобальных выбросов N2O.
2.2. Выбросы СО2 и других парниковых газов
Выбросов, связанной с различными промышленными процессами, оцениваются по формуле:
Е = М х К7,
(2.5)
где Е -годовой выброс газа в оцениваемом промышленном секторе (тонн/год);
М - годовой объем выпуска продукции в данном промышленном
секторе (тонн/год);
К7 - коэффициент выбросов газа на тонну продукции (тонн/тонн),
табл. 2.7, 2.8.
Используемые при отсутствии других данных коэффициенты выбросов СО2 для
разных отраслей промышленности представлены в табл. 2.7. Коэффициенты выбросов
других парниковых газов в табл. 2.8
Таблица 2.7
Коэффициенты выбросов (К 7) СО2 на тонну продукции разных отраслей промышленности (тонн/тонн)
Продукция или промышленный процесс
Коэффициент выбросов (тонн/тонн)
Цемент
0,498
Быстрогасящаяся известь
0,79
Доломитовая известь
0,91
Обжиг известняка
0,440
Обжиг доломита
0,477
Производство соды
0,097
Использование соды
0,415
Таблица 2.8
Коэффициенты выбросов (К 7) других (не СО2) парниковых газов на производстве
(тонн/тонну)
Производство или
использование
Производство
Парниковый газ
Коэффициент выбросов
(тонн/тонн)
НМУ
(0,13-0.16) 10 -3
НМУ
(0,046 - 0,049) 10-3
кровель-
ного битума (насыщение с
распылением)
Производство
кровель-
ного битума (насыщение
без распыления)
Производство окисленного НМУ
битума (с дожиганием для
снижения выбросов)
0,1 10-3
| Производство окисленного
битума (без специальных
мер
по снижению выбросов)
НМУ
2,4 10-3
Покрытие
дорог
асфальтом
(на
тонну
дорожного покрытия)
НМУ
320 10-3J
Производство стекла
НМУ
4,5 10 -3
Производство
кислоты
азотной
N2O
(2 - 9) 10-3
Производство
кислоты
азотной
NOx
12 10-3
Глава 3. Сельское хозяйство
3.1. Выбросы метана в животноводстве
3.1.1. Введение
Рассматриваются выбросы метана от источников двух типов:
1) Внутренняя ферментация животных;
2) Хранение и использование навоза.
Метан образуется при внутренней ферментации в желудках травоядных животных
как побочный продукт процесса пищеварения. Метан выделяется как жвачными (напр имер, крупный рогатый скот, овцы), так и некоторыми нежвачными животными (например, лошади, свиньи), хотя жвачные являются основным источником. Количество метана зависит от вида и веса животного, качества и количества кормов. Метан из навоза поступает в атмосферу в результате его разложения при анаэробных условиях.
Такие условия часто возникают, когда большое количество животных содержится на
ограниченной площади (например, на молочных фермах, в загонах для откармливания мясного скота, на свинофермах и птицефермах). Выбросы метана дикими животн ыми и термитами не рассматривается. МГЭИК делает акцент на антропогенных выбросах, воздействия человека на диких животных и термитов трудно поддаются оценке и
содержат слишком большие неопределенности.
3.1.2. Выбросы за счет внутренней ферментации животных
Выбросы за счет внутренней фермен тации животных рассчитывается с помощью умножения численности животных на коэффициент выбросов:
E = N x K8
(2.6)
где Е - годовой выброс метана (тонн/год),
N - поголовье животных,
К8 - коэффициент выбросов (тонн/гол/год), табл. 2.9, 2.10.
Типичные значения коэффициентов выбросов, представлены в табл. 2.9, 2.10.
Табл. 2.9
Коэффициенты выбросов СН 4 за счет внутренней ферментации крупного рогатого скота в регионе Восточная Европа (К 8)
Вид скота
Коэффициент выбросов
(тонн/гол/год)
Молочный
81 х 10-3
Немолочный
56 х 10-3
Табл. 2.10
Коэффициенты выбросов СН, (тонн/голову/год) за счет внутренней ферментации др угих домашних животных (К 8)
Домашний скот и птица
Развитые страны
Развивающиеся
страны
Буйволы
55xl0 -3
55 х 10 -3
Овцы
8х 10-3
5 х 10-3
Козы
5 х 10-3
5х 10-3
Верблюды
46 х 10-3
46 х 10-3
Лошади
18 х 10-3
18 х 10-3
Мулы и ослы
10х10 -3
10 х 10-3
Свиньи
1,5 х 10-3
1,0x10-3
3.1.3. Выбросы при хранении, переработке и использовании навоза
Выбросы СН4 рассчитываются по формуле:
Е = N х К9,
(2.7)
где Е - годовой выброс метана (тонн/год);
N - поголовье скота,
К9 - коэффициент выбросов (тонн/голову/год).
Типичные значения коэффициентов выбросов от навоза на 1 голову для разных животных представлены в табл. 2.11, 2.12.
Табл.2. 11
Коэффициенты выбросов СН 4 (К9) от навоза крупного рогатого скота, свиней, буйволов
(тонн /голову/год).
Климатические регионы определяются в зависимости от среднегодовой температуры: холодные - менее 15° С, умеренные - от 15 ° С до 25 ° С, жаркие - свыше 25 ° С.
Регион
Вид животных
Восточная Европа. Большая часть Молочный
навоза хранится в твердом ви- скот
де.
Немолочный
скот
Коэффициенты выбросов
(тонн/гол/год)
Холодный
климат
Умеренный
климат
Жаркий
6 х 10-3
19x10-3
33 х 10-3
4 х10-3
13 х 10-3
23 х 10 -3
климат
Свиньи
Около одной трети отходов животноводства в жидком
4 х 10 -3
Буйволы
3х 10 -3
7 х 10-3
11 х 10-3
9 х 10 -3
16x 10 -3
состоянии
Табл. 2. 12
Коэффициенты выбросов СНд (К 9) от навоза других домашних животных (тонн
/голову/год).
Развитые страны
Холодный
климат
Овцы
0,19
УмеЖаркий Холодренный климат ный
климат
климат
Умеренный
климат
Жаркий
климат
0,28
0,16
0,21
0,37
0,10
10
10-3
10
10
10
10-3
0,12
0,18
0,23
0,11
10-3
0,17
0,22
-3
Козы
Развивающиеся страны
-3
10
-3
10
-3
-3
10
-3
-3
-3
10
10-3
i
2,56
10-3
Верблюдь
Лошади
Мулы
ослы
Куры,
утки,
индейки
1,59
2,38
10-3
10-3
3,17
10-3
1,28
10-3
1,39
2,08
2,77
1,09
10-3
10-3
10-3
1,14
1,51
и 0,76
2,18
10
10-3
0,60
0,90
1,19
10
10
10-3
10-3
0,117
0,157
0,012
0,018
0,023
-3
-3
-3
10-3
10-3
10
0,078
-3
10
1,64
10-3
-3
-3
103 -3
10
-3
1,92
10-3
10
-3
10
10
3.2. Выбросы метана при выращивании риса
Анаэробное (без доступа воздуха) разложение органических веществ на зато пленных водой рисовых полях при водит к о б р а з о в а н и ю ме т а н а , ко т о р ый п о -
с т уп а е т в а т мо с ф е р у непосредственно с полей во время вегетационного сезона. Р исовые поля плоскогорий не заливаются водой, поэтому там не образуется значительного количества СН 4 , они дают примерно 10% общемирового производства риса и
занимают около 15% площадей рисовых полей. Остальная площадь занята "водным"
рисом. Общемировая ежегодно убираемая площадь, на которой собирается урожай водного риса, в начале 1980-ых годов составляла около 123 млн. га, из которой более
90% находилась в Азии. Ежегодно убираемая площадь может отличаться от обрабатываемой площади: при нескольких урожаях в год она получается путем умножения
обрабатываемой площади на количество урожаев в год. Ежегодно убираемые площади
риса в некоторых крупных странах представлены в табл. 2.13.
Табл. 2.13
Ежегодно убираемые площади риса в некоторых крупных странах
(1990 год)
Страна
Площадь (тысячи га)
Вьетнам
6028
США
1114
Бразилия
3945
Италия
208
Египет
436
Страна
Площадь (тысячи га)
Бывший СССР
624
Китай
33265
Индонезия
10502
Япония
2074
Индия
42321
Бангладеш
10435
Бирма
4760
Измерения в различных районах показали, что имеются большие временные вариации
выбросов СН 4, и что они сильно зависят от типа и структуры почвы, внесения органических веществ и минеральных удобрений, методов ведения хозяйства, особенного водного
режима, а также от ряда климатических факторов. Значительная изменчивость переводит рассмотрение выбросов метана с рисовых полей на уровень конкретного региона.
Ориентировочный средний коэффициент эмиссии метана с рисовых полей составляет
(20±8) г СН 4/м 2/год.
Глава 4. Лесное хозяйство и землепользование
4.1. Введение
. Выбросы или поглощение парниковых газов в лесном хозяйстве и при изменении
земплепользования обусловлены следующими процессами:
1) Вырубка или разведение лесов, приводящее к изменениям общей
древесной биомассы;
2) Сгорание биомассы;
3) Вывод земель сельхозназначения из эксплуатации.
Сгорание биомассы кроме выбросов ССь влечет также выбросы других парниковых газов (СН 4 , NOx). Выбросы неметановых о рг а ни чес ки х со е ди н ен и й ( НМ У) в
д а н но м р аз де л е н е рассматривается, хотя леса являются источником этих газов.
4.2. Выбросы/поглощение СО 2при вырубке и разведении лесов
имеет место поглощение СО 2 из атмосферы, если отрицателен - то выброс ССЬ. Расчет
выброса/поглощения ССЬ производится путем выполнения 3 шагов:
1) Оценка изъятия биомассы при заготовках древесины и ее пересчет
в изъятый углерод.
2) Оценка
содержания
углерода
в
ежегодном
эксплуатируемых и выращиваемых лесов;
приросте
3) Оценка накопления (или потерь) углерода за год и пересчет
годовых потерь или накопления углерода в годовой выброс или
поглощение СО2Для выполнения первого шага надо знать количество заготовленной ликвидной (коммерческой) древесины в кубометрах круглого леса. Объем заготовок должен
быть пересчитан в тонны сухой биомассы с учетом некоммерческой биомассы
(сучья, небольшие деревья и т. п.), срубленной вместе с ликвидным круглым лесом и
оставленной разлагаться:
В данном разделе рассматриваются источники (выбросы) и стоки (поглощение) углер ода в форме СO 2 в атмосферу и из атмосферы за счет изменения запасов биомассы в
лесах под воздействием человеческой деятельности. Учитывается прирост биомассы
только в эксплуатируемых и вновь выращиваемых лесах. Эксплуатируемыми лесами
здесь называются те леса, в которых лесозаготовки организована как циклический
процесс с восстановлением леса.
Цель расчета - получить баланс углерода в лесной системе, обусловленный приростом биомассы и ее изъятием человеком. Предполагается, что углерод из изъятой
биомассы в конечном счете, за счет процессов гниения или горения, преобразуется в
СО 2 и возвращается в атмосферу. Если итоговый баланс положителен, то
М , =Р хК 1 0 х К 1 1 ,
(2.8)
где М, - годовое количество изъятого при лесозаготовках углерода (тонн/год),
Р - количество заготовленной за год древесины (м 3/год),
К10 - количество изъятой сухой биомасс при заготовках 1 м3 древесины (тонн/м 3),
табл. 2.14,
К11 - средняя доля углерода в сухой биомассе (0,5).
При отсутствие иных данных могут использоваться значения К10, представленные в табл. 2.14.
Таблица 2.14
Коэффициенты для пересчета заготовленной древесины в изъятую биомассу (К10)
Тип лесозаготовок
Количество изъятой сухой биомассы на
м3 заготовленной ликвидной круглой
древесины
(тонн/м3)
Нетронутые (естественные) леса
0,88
Эксплуатируемые леса
0,95
Малопродуктивные леса
1,0
Табл. 2.15
Типичные значения прироста сухой биомассы на единицу площади в год (К12). Представленные значения являются средними для деревьев разного возраста
Климатическая
зона
Леса умеренных
широт
Тип леса
Ежегодный прирост
биомассы
(тонн/га/год)
Еловые
Сосновые
6,0
4,0
Для выполнения второго шага надо умножить площадь эксплуатируемых и выращиваемых лесов на ежегодный прирост биомассы и на долю углерода в сухой биомассе:
M 2 =SxK 1 1 xK 12 ,
(2.9)
где М2 - содержание углерода в годовом приросте лесов (тонн/год);
S - площадь эксплуатируемых и выращиваемых лесов (га);
К11 - средняя доля углерода в сухой биомассе (типичное значение - 0,5);
К12 - коэффициент прироста сухой биомассы (тонн/га/год), табл. 2.15;
При отсутствии более точной информации используются типичные данные о
скоростях прироста биомассы из табл. 2.15.
Разность между годовым изъятием и годовым приростом углерода дает
нетто потерю/прирост углерода при эксплуатации леса, полученную положительную
или отрицательную величину надо умножить на 44/12 для пересчета в выброс/поглощение СO2:
Е = (М1-М2)х 44/12,
(2.10)
где Е - годовой выброс/поглощение СО2 (тонн/год);
M1 - годовое изъятие углерода (тонн/год);
М2 - годовой прирост углерода в лесной системе (тонн/год).
Если получено отрицательное значение Е, то прирост углерода в биомассе превосходит ее изъятие, таким образом имеет место сток СО2 из атмосферы.
4.3. Выбросы СО 2 и других парниковых газов при сгорании биомассы
Преобразования лесных угодий в земли для постоянного выращивания растений или выпаса скота (расчистка лесов) проводится в широких масштабах в тропиках. Расчистка тропических лесов обычно сопровождается сжиганием биомассы на месте
рубки. В России крупным антропогенным источником выбросов парниковых газов в
атмосферу могут являться лесные пожары, возникающие по вине человека, этот источник парниковых газов, однако, пока мало изучен. Кроме выбросов СО2, все виды сжигания биомассы являются источниками СН 4, N2O, CO, NOx. Выбросы при использовании
биомассы в качестве топлива должны учитываться в разделе Энергетика.
Расчет выбросов основных парниковых газов производится по формулам:
ECO2 = SxK11xK13x 44/12
(2.11)
ECH4 = S x K11xK13xK14 x 16/12,
(2.12)
EN2O = S x K11x K13 x K15 x K16 х 44/28,
(2.13)
где ЕCO2, ЕCH4, EN2O - годовые выбросы СО2, СН4 и N2O за счет сгорания лесной биомассы (тонн/год);
S - площадь полностью сгоревших лесов (га), неполнота сгорания должно учитываться путем специальной поправки;
К11 доля углерода в сухой биомассе (К 11=0,5);
К 13 - количество углерода в сухой биомассе на 1 га леса (тонн/га), данные табл.
2.16,
К14 - отношение углерода, высвободившегося в форме СН 4, к общей массе углерода, высвободившегося при сгорании биомассы, табл. 2.17;
К15 - отношение азот/углерод в биомассе (0,01);
К16 - отношение азота, высвободившегося в форме N2O, к общей массе азота, табл.
2.17.
• .
Табл. 2.16
Наземная сухая биомасса лесов умеренных широт и бореальной зоны (К13) (тонн/га)
Леса умеренных широт
Леса бореальной зоны
Хвойные
220 - 295
Лиственные
175 - 250
Смешанные листвен- 40-87
ные/хвойные
Хвойные
Лесотундра
22-113
8-20
Табл. 2.17
Для СН 4 - отношение углерода (в массовых единицах С), высвобождаемого при
выбросах этого газа, ко всей массе углерода, высвобождаемого при сжигании биомассы
(К14). Для N2O аналогичное отношение для азота (К 16).
Газы
Отношение (диапазон изменчивости)
СН4
0,012 (0,009 - 0,015)
N2O
0,007 (0,005 - 0,009)
4.4. Сток СО2 из атмосферы при выводе из эксплуатации земель сельхозназначения
На выведенных из эксплуатации землях сельхозназначения происходит восстановление естественной растительности. Это обуславливает накопление углерода в
биомассе и сток СО2 из атмосферы. Земли сельхозназначения включают в себя пахотные земли и пастбища. Накопление углерода на выведенных из эксплуатации
землях зависит от типа природных экосистем, которые начинают занимать эти земли.
Прирост биомассы на заброшенных землях должен подразделяться по типам экосистем.
Для травяных экосистем при отсутствии детальных данных принимается предположение о нулевом накоплении наземной биомассы. Накопление учитывается для
заброшенных обрабатываемых земель, на которых происходит развитие лесных экосистем. Так как прирост биомассы в растущих лесах с течением времени замедляется,
то расчет проводится раздельно для земель выведенных из эксплуатации в период до 20
лет до года инвентаризации и в период от 20 до 100 лет до года инвентаризации. Формула
для расчета накопления углерода:
E = -(S x K 17 x K 11 x 44/12),
(2.14)
где Е - годовой сток СО2 из атмосферы (тонн/год), знак минус обозначает направление потока из атмосферы;
S - площадь, на которой происходит восстановление лесных экосистем (га);
К17 - годовой прирост сухой биомассы на 1 га (тонн/га), табл. 2.18.
К11 - доля углерода в сухой биомассе (0,5).
При отсутствие других данных используются данные о скоростях прироста биомассы, представленные в табл. 2. 18.
Табл. 2.18
Средние ежегодные приросты сухой биомассы (К17), обусловленные естественной регенерацией лесных экосистем на выведенных из эксплуатации обрабатываемых землях
(тонны/га/год)
Срок вывода земель из эксплуатации
0 - 20 лет
20- 100 лет
Леса средней полосы с умеренным климатом
Хвойные
Лиственные
3,0
2,0
2,0
Леса бореальной зоны
Смешанные
лиственнохвойные и
лиственные
0,7 - 2,0
0,7 - 6,4
Хвойные
0,5- 1,9
0,5 - 6,4
Лесотундра
0,2 - 0,5
Глава 5. Отходы
5.1. Введение
Рассматриваются методики расчета выбросов метана (СН4) на полигонах захоронения твердых коммунальных отходов, выбросы СН4 при очистке сточных вод, выбросы
N2O при очистке бытовых сточных вод.
5.2. Твердые коммунальные отходы
5.2.1. Общие сведения
На полигонах захоронения твердых отходов (ТО) может происходить анаэробное (без доступа воздуха) разложение органических веществ метоногенными
(производящими метан) бактериями. Анаэробное разложение происходит, в основном, в нижних слоях ТО, захороненных на полигоне. Типичный состав образующегося
при разложении газа: СН 4 - 45-65% по объему, СО 2 -25 - 35% по объему, N2 - 10 - 20%
по объему, сумма других компонент - около 1 %.
Разложение ТО на полигонах может давать до 20% от общего глобального выброса метана, однако оценки этого вида выбросов имеют низкую точность (см. табл.
1.3). Российские полигоны захоронения ТО мало изучены с точки зрения выбросов
парниковых газов, они являются одним из источников, вносящих большие погрешности в инвентаризацию (ключевым источником), для которого требуются уточнения
расчетов. Раздел 5.2 написан более подробно, чтобы дать не только рецепт расчета, но и
понимание его сущности.
5.2.2. Выбросы метана
Выбросы метана на полигонах захоронения ТО оцениваются по формуле:
E = ( G-R) x(l- OX) ,
где Е - годовой выброс метана в атмосферу (тонн/год);
G - скорость образования метана при анаэробном разложении органического углерода (тонн/год);
(2.15)
R - отбор метана по трубам на тех полигонах, которые оборудованы газоотводящими системами (тонн/год);
ОХ - коэффициент окисления метана при его распространении к поверхности полигона (доли 1). Окисление метана протекает по схеме:
CH4 -> СО -> СО2
Скорость образования метана определяется формулой:
G = L х V,
(2.16)
где L - потенциал образования метана, то есть количество СН4 (в весовых единицах), которое образуется при микробиологическом (2.17) разложении
органического углерода в 1 тонне ТО (тонн СН 4 /тонн ТО);
V - скорость разложения отходов, то есть уменьшение за год количества отходов
с неразложившимся органическим углеродом (тонн/год).
Значение L зависит от состава ТО и условий его разложения, его можно оценить по
формуле:
L = DOC х DOC F х MCF x F х 16/12,
(2.18)
Табл. 2.19
Доля доступного для органического разложения углерода, которая разлагается анаэробно (MCF) для полигонов захоронения ТО разных типов
Тип полигона
Управляемый *
MCF
1
Неуправляемый,
слоя ТО > 5 м
толщина
0,8
Неуправляемый,
слоя ТО < 5 м
толщина
0,4
Тип неизвестен
0,6
где DOC - доля органического углерода в ТО;
DOCF
-
доля
органического
углерода,
доступного
для
микробиологического разложения;
MCF - доля доступного для органического разложения углерода,
которая разлагается анаэробно,
F - доля метана в газе, образующемся при анаэробном разложении ТО.
Значение DOC определяется формулой:
DOC = (X1 х А) + (Х 2 х В) + (Х 3 х С) + (Х 4 х D),
(2.19)
где Х 1, Х 2, Х 3, Х 4 - доли органического углерода в бумаге и тканях; в мусоре из
садов, парков и других не пищевых органических отходах; в пищевых отходах; в
древесных отходах (типичные значения: X, =0,4, Х 2=0,17, Х 3=0,15, Х 4=0,3);
А, В, С, D - доли в ТО бумаги и тканей; мусора из садов, парков и других не пищевых органических отходов; пищевых отходов; древесных отходов.
Если нет более точных данных, то для России принимается DOC = 0.17. Значения
DOCF обычно лежат в диапазоне 0,5 - 0,6, среднее значение DOC F = 0,55. Значения
MCF, которые зависят от типа полигона, представлены в табл. 2.19.
* управляемым называется полигон с послойным механическим уплотнением ТО и
покрытием каждого слоя изолирующими материалами.
Значение F обычно лежит в диапазоне 0,4 - 0,6, при отсутствие более точных данных
используется среднее значение F = 0,5.
В документах по инвентаризации выбросов Агентства по охране окружающей
среды США (ЕРА) принято выражать потенциал образования метана в объемных единицах (м3) на тонну ТО - Lo. В документе САА (Clean Air Act, 1997) указано следующее
значение Lo = 170 м3 СH4/гоннТО (L = 0,114), в более новом документе АР-42 -Lo = 100
м3СН4/тоннТО (L = 0,067). По данным австрийской фирмы Jenbacher при полном разложении тонны ТО образуется 150 - 200 м3 газов с объемной концентрацией СН 4 50-60%.
Указанные значения потенциала образования метана указывают изменчивость этой
величины, они должны уточняться для ко нкретных полигонов захоронения ТО.
Для определения скорости разложения используются два подхода:
1) Равновесный подход;
2) Подход, основанный на уравнении разложения 1-го порядка.
Второй подход, в принципе, является более точным, он
рекомендуется для применения в развитых странах. Первый подход может быть использован только для крупного региона в целом. Расчет при первом подходе основан на
предположении, что в крупном регионе, где есть много полигонов, на некоторых из
них преобладает накопление неразложившегося углерода, а на других преобладает его
расходование (на недавно открытых полигонах преобладает накопление, а на выведенных из эксплуатации происходит только разложение), на совокупности полигонов
достигнуто стационарное состояние, при котором скорость поступления доступного
для разложения углерода равна скорости его разложения: V = М, где М -общее количество ТО вывозимых за год на полигоны (тонн/год). Значение М оценивается по формуле:
М = N х MSW х MSWF ,
(2.20)
где N - численность населения региона;
MSW - количество ТО на душу населения (тонн/год/чел);
MSWp - доля ТО, вывозимых на полигоны.
Бели нет более точных данных, то для России принимаются
следующие значения: MSW = 0,9 кг/сутки/чел = 0,3 тонн/год/чел,
MSWF = 0,9.
Второй подход к расчету выбросов (уравнение разложение 1-го порядка) применим как для отдельных полигонов, так и для регионов (для региона надо суммировать
выбросы отдельных полигонов).
Расчет по этому методу основан на следующем уравнение баланса углерода на полигоне:
(2.21)
где Q - количество ТО с неразложившемся органическим углеродом
(тонн);
М - скорость поступления ТО на полигон (тонн/год); V - скорость разложения
(тонн/год); к - коэффициент скорости разложения ТО (1/год). Коэффициент к
связан с периодом полуразложения - tI/2 (год):
(2(2.22)
Скорость разложения зависит от состава ТО и ряда физических факторов: влажности, температуры, кислотно-щелочного состава ТО. Для всего мира диапазон изменчивости к широкий: от 0,2 (tI/2 = 3 года), до 0,03 (tI/2 = 23 года). Высокая скорость разложения характерна для ТО с высокой влажностью и высоким содержанием пищевых
отходов, низкая - для сухих ТО с высоким содержанием бумаги и древесины. В документе САА ЕРА указано значение к = 0.05 1/год (к =0.021 1/год для засушливых районов с годовой суммой осадков менее 630 мм), в документе АР-42 - к=0.04 1/год (к
=0.021 Угод для засушливых районов). Желательно, чтобы специалисты страны, проводящей инвентаризацию, оценили к, если нет более точных данных, используется
среднее значение: к =0,05 (tI/2 = 14 лет).
При неравномерном от года к году поступлении отходов на полигон расчет выброса метана в разные года производится по алгоритму, использующему следующие
приближения:
1)
Поступление отходов на полигон описывается как
последовательность дискретных порций с временным
шагом 1 год;
2)
Разложение ТО, поступающих на полигон в течение года,
начинается после окончания этого года;
3)
Выбросы метана, как функция времени, рассчитываются
отдельно для каждого годового поступления отходов: M i , i
= 1,2,3..., где M i - количество отходов, вывозимых на
полигон за один год (тонн), i - номер года после открытия
полигона, i = 1 - номер первого года.
4)
Выброс за год с номером п рассчитывается путем
суммирования выбросов в этом году при разложении всех
М i за предшествующий период.
Сделанные приближения приводят к следующему решению уравнения (2.19) для годового поступления отходов - Мi
Общая скорость разложения всех отходов на полигоне в год с номером п равна:
(2.25)
Выброс метана в год с номером n рассчитывается:
Еn = (L х Vn - Rn) x (1 - ОХn).
Расчет по изложенному алгоритму реализован в программе
LandGEM (Landfill Gas Emissions Model) Агентства по Охране (2.26) Окружающей
Среды США (ЕРА), а также, в более удобной для пользователя форме, в программе,
составленной автором данного пособия.
5.3. Сточные воды
5.3.1. Общие сведения и исходные данные
(2.23)
Скорость разложения тех отходов, которые поступили в год с номером i, в год с
номером п вычисляется по формуле:
(2.24)
Очистка сточных вод, содержащих большое количество органических веществ,
включая бытовые, коммерческие и часть промышленных стоков, может привести к в ыбросам значительных количеств СH 4 и N 2 O. Имеется два основных типа очищаемых
сточных вод, выбросы от которых должны рассчитываться раздельно:
1. Бытовые и коммерческие (непромышленные) сточные воды;
2. Промышленные сточные воды.
В качестве показателя содержания в сточных водах органических веществ для бытовых
и коммерческих сточных вод и илистых отходов используется показатель биохимического потребления кислорода (BOD), для промышленных вод используется показа-
тель химического потребления кислорода (COD). BOD говорит о количестве углерода, который может быть окислен в анаэробных условиях, в то время как COD показывает общее количество углерода, пригодного для окисления. Исходные данные, необходимые для расчета: 1. Численность населения. Если сточные воды,
образующиеся в сельских районах, не проходят через какие-либо очистные
системы, то при оценке выбросов следует рассматривать данные только о численно-
сти городского населения;
2. Производство промышленной продукции;
3. Данные о системах очистки;
4. Потребление белков при питании населения.
5.3.2. Выбросы метана
Расчет годового выброса метана проводится по следующей формуле:
Е = (BOD или COD) х К18 х К19,
(2.27)
где Е - выброс метана (тонн/год),
BOD/COD - характеризует общее содержание органических веществ
во всем объеме бытовых или промышленных сточных вод,
соответственно (тонн),
K18 - максимально возможная величина образования метана при
конверсии из органических веществ (KГCH4/KГ(BOD или COD)),
К19 - коэффициент коррекции зависящий от применяемых систем
очистки (доля 1).
Типовое значение BOD для бытовых сточных вод для стран бывшего
СССР 18250 кг/(1000 чел)/ год. Общее значение BOD определяется численностью населения региона. Общее значение COD определяется выпуском разных
видов продукции, объемом сточных вод на единицу продукции и величиной COD
в 1 м3 сточных вод. Некоторые данные о промышленных сточных водах представлены в табл. 2.20. Для России эти данные могут рассматриваться только как ориентировочные, которые должны уточнятся для отдельных
производств.
Табл. 2.20
Типовые данные об объеме и COD промышленных сточных вод. НД обозначает отсутствие данных
Тип промышленного производства
Напитки - перегонка спирта
Образование сточных
вод (м /тонну продукции)
Величина COD
(кг COD/M3сточных вод)
13 м3/м3 этанола
40
5 м /м пива
17
Пищевые продукты -мясо и
птица
3
1,4 м /голову
2,9
Пищевые продукты -рыба
НД
2,5
Напитки - солод и пиво
3
Пищевые продукты -молочные
продукты
2,8 м3/м3 продукта
Пищевые продукты -фрукты и
овощи
26 м /тонну
Пищевые продукты растительное масло
1,6 м
/тонну НД
Органические химические вещества
НД
1,5
10
0,3
20-40
Крахмал
нд
4-16
Нефтехимические продукты
нд
1,8
Бумага
НД
1-3
Ткани
нд
1
Выделка кожи
нд
5,8
При отсутствии других данных для K18 принимается значение 0,25 кг СH4/(кг
BOD/COD). Для коэффициента К19 точных данных пока не имеется, ведутся работы по
его определению. В качестве первого приближения принимается значение K19 =0,9.
5.3.3. Выбросы закиси азота (N2O)
Рассматриваются выбросы от сточных вод жизнедеятельности человека. Под
жизнедеятельностью человека в данном разделе понимаются продукты прямой биологической жизнедеятельности -фекалии и другие, выделение которых непосредственно связано с питанием и потреблением белка. Расчет производится по следующей формуле:
Е = N х А х К20 х K21 х 44/28,
(2.28)
где Е - годовой выброс закиси азота N2O (тонн), N - численность
городского населения,
А - среднее, для данного региона, годовое потребление белка на 1
человека (тонн/чел/год),
К20 - содержание азота в белке (тонн N/тонн белка),
К21 - коэффициент преобразования N в N2O (тонн N2O/TOHH N).
При отсутствии других данных принимаются следующие значения
К20 =0,16 (тонн N/тонн белка), К21 = 0,01 (тонн N2O/TOHH N).
Заключение
Международные документы дают основы
методики инвентаризации парниковых газов. В этих документах неоднократно подчеркивается необходимость адаптации методик к конкретным условиям разных
стран и регионов. Некоторые российские реалии не вписываются в рамки международных методик. Например, не секрет, что при освоении нефтегазовых месторождений Сибири большое количество древесины не использовалось и не учитывалось, а сваливалось бульдозерами в валы и траншеи. Сейчас это древесина гниет,
являясь источником парниковых газов. То же относится к громадному количеству
древесины, потерянной при сплаве леса. Лесные и торфяные пожары являются,
по-видимому, крупным, но недостаточно изученным источником парниковых газов в России. Крупным источником парниковых газов, особенно метана, являются
также полигоны захоронения твердых отходов (свалки). Особенность этого источника
состоит в том, что сокращение выбросов метана со свалок путем его использования для производства тепла и электроэнергии может дать прямой
экономический эффект. Возможность и целесообразность такого использования
практически доказаны: например, в США действует программа сокращения
выбросов метана на свалках (LMOP), в рамках этой программы государственная
организация - ЕРА, ведет научно-методические разработки и осуществляет контроль, а инвестиции и эксплуатацию обеспечивает частный бизнес.
В данном справочно-методическом пособии дано сжатое изложение тех разделов международных документов, которые наиболее важны для проведения инвентаризации в России. К изложенным разделам приведены подробные численные
примеры расчетов. В приложении даны также полные тексты международных методических документов (частично на русском языке), а также ряд дополнительных материалов.
Пособие призвано обеспечить внедрение подхода к инвентаризации парниковых газов "снизу-вверх". При таком подходе инвентаризация начинается на предприятиях. Подход "снизу-вверх", является более точным, чем подход "сверху-вниз", он создает экономические стимулы для сокращения выбросов парниковых газов предприятиями. Подход "снизу-вверх" более трудоемкий, в его реализации должен участвовать
большой штат специалистов.
Приложение 1.
Примеры расчетов выбросов
Ш.1. Выбросы основных парниковых газов электростанцией, работающей на
угле
Дано:
за сутки электростанция потребляет в среднем 10 тыс. тонн угля-лигнита. Уголь
добывается подземным способом, перед сжиганием он подвергается переработке. Найти:
выбросы основных парниковых газов (СО2, CH4, N2O) и их СО2 -эквиваленты. Решение:
1) Выбросы СО2 при сжигании лигнита находятся по формуле (2.1). Коэффициенты в
этой формуле находятся по табл. 2.1, 2.2, 2.3: Коэффициент окисления углероды в лигните - К, = 0,98; ТНЗ (теплотворное нетто значение) = 14,65 1012Дж/103т; Коэффициент
выброса углерода - К2 = 27,6 т/1012 Дж. Годовое потребление лигнита равно: 104 т/сут х
365 сут/год = 3650 тыс. т/год.
Выделение тепловой энергии при сжигании 1 тыс. т. лигнита равно: 0,98 х 14,65 1012=
14,35 1012Дж.
Выбросы углерода при сжигании 1 тыс. т лигнита равны: 27,6 т/(1012 Дж) х
14.35 1012 Дж = 396 т. Выброс СО2 при сжигании 1 тыс. т лигнита равен: 396
тх 12/44 =1,45 тыс. т
Выбросы СО2 за год при сжигании 3650 тыс. т лигнита округленно равны: 3650 тыс.
т/год х 1,45 = 5300 тыс. т
2) Выбросы СН 4 и N 2 O при сжигании лигнита рассчитывается по
формуле (2.2). Коэффициенты выбросов находятся по табл. 2.4:
для СНЦ - К3 = 10-3 тСН4/1012Дж,
для N2O - К3 = 1,4 10-3т N2О/1012Дж.
Годовые выбросы СНЦ и N2O рассчитываются:
ЕСН4 = 104 т/сут х 365 сут/год х 0,98 х 14,65 1012 Дж/103т х 103т/1012 Дж =
= 53,5 т /год
EN02 = 104т/сут х 365 сут/год х 0,98 х 14,65 1012Дж/103т х 1,4 10-3т/1012Дж =
= 74,9 т/год.
СО 2 - эквиваленты выбросов СН 4 и N 2 O рассчитываются путем их
умножения на потенциал глобального потепления (GWP), см. табл.
1.1: GWP CH4 = 21, GWP N20 = 310. Таким образом, СО 2 - эквивалент
выбросов:
для СН4 - Е = 53,5 т х 21 = 1,12 тыс. т СO2/год,
для N2O - Е = 74,9 т х 310 = 23,2 тыс. т СО 2/год.
3)
Выброс
СНЦ
при
переработке угля
(например,
при
его
размельчении) рассчитывается по формуле (2.3).
Коэффициент выброса при переработке угля, добытого подземным
способом, берется из табл. 2.5. Примем для этого коэффициента его
среднее значение - K4 = 2,4 м3/т.
Коэффициент К5 = 0,67 10"3т/м3.
Годовые выбросы СНЦ рассчитываются:
ЕСH4 = 104 т/сут х 365 сут/год х 2.4 м3/т х 0,67 10-3т/м3 = 5,9 тыс. т.
СО2 - эквивалент годовых выбросов СН 4 рассчитывается:
Е = 5,9 тыс. т х 21 = 124 тыс. т.
4) Суммарный выброс основных парниковых газов электростанцией,
выраженный в СО 2 эквивалентах, равен:
Е = 5300 + 1,12 + 23,2 + 124 = 5448 тыс. т СО2/год = 5448 Гг СО2/год (1 гигаграмм = 1
тыс. т, см. П2).
П1.2. Выбросы СН4 за счет утечек природного газа в крупном городе
Дано:
годовое потребление природного газа в городе 10 млрд. м 3 . Из них 4
млрд. м потребляется в нежилом секторе, 6 млрд. м3 - в жилом.
Найти:
годовой выброс метана и его СО 2 - эквивалент.
Решение:
1) Выброс за счет утечек газа в нежилом секторе находится по
формуле (2.4). Коэффициент выбросов берется из табл. 2.6. Примем
для этого коэффициента его среднее значение: К 6 = 280 т/10 |5Дж.
ТНЗ природного газа берется из табл. 2.2 - ТНЗ = 52,2 10 12Дж/103т.
Годовой выброс метана в нежилом секторе рассчитывается:
ЕСН4 = 4 109 м3/год х 0,67 10-3т/м3 х 52,2 1012Дж/103т х 280 т/1015Дж = 39 тыс. т/год.
2) Выброс за счет утечек газа в жилом секторе находится по формуле
(2.4). Среднее значение коэффициента выброса в жилом секторе из
табл. 2.6 - К6 = 140 т/10'5Дж
ЕСH4 = 6 109 м3/год х 0,67 10 -3т/м3 х 52,2 1012Дж/103т х 140 т/10 15Дж = 30 тыс. т/год
3) Суммарный выброс СН 4 за счет утечек природного газа в городе:
ЕCH4= 69 тыс.СН4 /год
СО2 - эквивалент годового выброса СН 4 за счет утечек в городе: Е = 69 X 21 = 1450
тыс. т СО2 = 1450 Гг (гигаграмм, см. П2).
Ш.З. Выбросы СО 2 цементным производством
Дано:
предприятие производит в среднем за сутки 1 тыс. тонн цемента.
Найти:
годовой выброс СО2
Решение:
Расчет выброса СО 2 производится по формуле (2.5), коэффициент
выбросов берется из табл. 2.7. Для производства цемента значение
этого коэффициент К 7 = 0,498 т/т.
Годовой выброс СО2 рассчитывается:
Е = 103 т/сут х365 сут/год х 0,498 = 180 тыс. т/год = 180 Гг/год
Ш.4. Выбросы СН 4 животноводческим хозяйством
Дано:
животноводческое хозяйство в регионе с умеренным климатом
содержит 1 тыс. голов крупного рогатого скота.
Найти:
Годовой выброс СH4 и его СО 2 - эквивалент.
Решение:
1) Выброс за счет внутренней ферментации животных рассчитывается
по формуле (2.6). Коэффициент выбросов К 8 берется из табл. 2.9. Для
молочного животноводства K8 = 81 10-3 т/гол/год.
Годовой выброс СН4 рассчитывается: ЕCH4= 103 гол х 81 10-3
т/гол/год = 81 т/год
2)
Выбросы за счет навоза рассчитываются по формуле (2.7).
Коэффициент выбросов К 9 находится по табл. 2.11:
К9=19 10 -3 т/гол/год.
Годовой выброс:
ЕCH4= 103 гол х 19 10-3 т/гол/год = 19 т/год
3) Суммарный выброс метана:
ЕCH4 = 10О т/год
СО2 - эквивалент годового выброса СН4:
Е = 100 х 21 = 2,1 тыс. т СО 2 = 2,1 Гг (гигаграмм, см. П. 2)
Ш.5. Выбросы/стоки СО 2 в лесном хозяйстве
Дано:
за год в регионе с умеренным климатом заготовлено 10 млн. м 3
круглой ликвидной древесины в естественных лесах. Общая площадь
лесопосадок сосновых лесов в регионе 300 тыс. га.
Найти:
Количество изъятого с древесиной углерода, количество углерода в
приросте биомассы на лесопосадках, баланс углерода в биомассе,
суммарный выброс/поглощение СО2 в лесном хозяйстве региона.
Решение:
1) Изъятие углерода рассчитывается по формуле (2.8), коэффициент
К 10 для пересчета заготовленной древесины в изъятую биомассу
находится по табл. 2.14. Для естественных лесов К 10 = 0,88 т/м".
Принимается, что средняя доля углерода в сухой биомассе - К11 = 0,5.
Количество изъятого углерода рассчитывается:
М1 = 10 106 м3/год х 0,88 т/м3 х 0,5 = 4,4 10 6 т/год
2) Прирост углерода рассчитывается по формуле (2.9). Коэффициент
прироста К 12 берется из табл. 2.15. Для сосновых лесов умеренных
широт - К12 = 4,0 т/га/год.
Прирост углерода рассчитывается:
М2 = 3 105 га х 4 т/га/год х 0,5 = 0,6 10 6 т/год
4) Суммарные баланс изъятия и прироста углерода:
М = М1 - М2 = 3,8 106 т/год.
Суммарный эффект изъятия/прироста углерода эквивалентен выбросу
СО2 в лесном хозяйстве данного региона:
Е = 3,8 10 6 т/год х 44/12 = 14 10 б т/год = 14000 тыс. т/год =
14000 Гг/год (гигаграмм, см. П2).
П1.6. Выбросы CH4 на полигоне захоронения твердых городских отходов
Представлен пример расчета выбросов СН4 на крупном полигоне захоронения ТО. Расчет проводится по модели разложения отходов 1-го порядка, формулы
(2.23 - 2.26). Исходными данными являются ежегодный вывоз ТО на полигон, начиная
от года открытия полигона до отчетного года.
Табл. П1.1
Результаты расчетов выбросов метана на полигоне захоронения ТО по модели LendGEM
(EPA US).
Представлена зависимость выбросов метана от времени (в годах) после открытия полигона. В примере рассчитан практически весь жизненный цикл полигона
от года открытия до 100 лет. Нулевой вывоз ТО соответствует годам после закрытия
полигона. Параметры модели заданы по документу АР-42 ЕРА: Lo = 100 м3 СH4/тонн
ТО, k = 0.040 1/год.
Год после
открытия
Вывоз ТО
тыс.
тонн/год
Выброс
СН4 тыс.
тонн/год
Выброс СН4 СОг-эквивал.
тыс. м3/год выбросов СН4
тыс. тонн/год
1
20000
0.00
0
0.00
2
20000
0.05
72
1.01
3
30000
0.09
141
1.99
4
50000
0.16
243
3.43
5
60000
0.28
413
5.83
6
90000
0.41
613
8.64
7
100000
0.61
912
12.86
8
100000
0.83
1236
17.42
9
100000
1.04
1547
21.80
10|
150000
1.24
1846
26.01
11
150000
1.55
2312
32.59
12
150000
1.85
2761
38.91
13
150000
2.14
3191
44.98
14
150000
2.42
3605
50.81
15
150000
2.69
4003
56.42
16
150000
2.94
4385
61.81
17
150000
3.19
4752
66.98
18
150000
3.43
5105
71.95
19
200000
3.65
5444
76.73
20
200000
3.99
5949
83.85
21
200000
4.32
6435
90.69
22
200000
4.63
6901
97.27
23
200000
4.93
7349
103.58
24
200000
5.22
7780
109.65
25
200000
5.50
8194
115.48
26
17000
5.77
8591
121.09
27
15000
5.58
8316
117.20
28
10000
5.40
8043
113.36
29
10000
5.21
7764
109.42
30
10000
5.03
7495
105.64
31
5000
4.86
7237
102.00
32
5000
4.68
6972
98.26
33
5000
4.51
6716
94.66
34
1000
4.34
6471
91.20
35
0
4.17
6221
87.67
36
0
4.01
5977
84.24
37
0
3.85
5742
80.93
38
0
3.70
5517
77.76
39
0
3.56
5301
74.71
40
0
3.42
5093
71.78
41
0
3.28
4893
68.97
42
0
3.16
4702
66.26
43
0
3.03
4517
63.67
44
0
2.91
4340
61.17
45
0
2.80
4170
58.77
46
0
2.69
4006
56.47
47
0
2.58
3849
54.25
48
0
2.48
3698
52.12
49
0
2.38
3553
50.08
50
0
2.29
3414
48.12
51
0
2.20
3280
46.23
52
0
2.12
3152
44.42
53
0
2.03
3028
42.68
54
0
1.95
2909
41.00
55
0
1.88
2795
39.39
56
0
1.80
2686
37.85
57
0
1.73
2580
36.37
58
0
1.66
2479
34.94
59
0
1.60
2382
33.57
60
0
1.54
2288
32.25
61
0
1.48
2199
30.99
62
0
1.42
2113
29.77
63
0
1.36
2030
28.61
64
0
1.31
1950
27.48
65
0
1.26
1874
26.41
66
0
1.21
1800
25.37
67
0
1.16
1730
24.38
68
0
1.12
1662
23.42
69
0
1.07
1597
22.50
70
0
1.03
1534
21.62
71
0
0.99
1474
20.77
72
0
0.95
1416
19.96
73
0
0.91
1361
19.18
74
0
0.88
1307
18.42
75
0
0.84
1256
17.70
76
0
0.81
1207
17.01
77
0
0.78
1159
16.34
78
0
0.75
1114
15.70
79
0
0.72
1070
15.08
80
0
0.69
1028
14.49
81
0
0.66
988
13.92
82
0
0.64
949
13.38
83
0
0.61
912
12.85
84
0
0.59
876
12.35
85
0
0.57
842
11.87
86
0
0.54
809
11.40
87
0
0.52
777
10.95
88
0
0.50
747
10.52
89
0
0.48
717
10.11
90
0
0.46
689
9.71
91
0
0.44
662
9.33
92
0
0.43
636
8.97
93
0
0.41
611
8.62
94
0
0.39
587
8.28
95
0
0.38
564
7.95
96
0
0.36
542
7.64
97
0
0.35
521
7.34
98
0
0.34
501
7.05
99
0
0.32
481
6.78
100
0
0.31
462
6.51
Рис. П1.1. Рассчитанные по модели LendGEM годовые выбросы метана в весовых
единицах на полигоне захоронения ТО. Параметры модели и полигона см. табл. Ш. 1.
Рис. П1.2. Рассчитанные по модели LendGEM годовые выбросы метана в объемных
единицах на полигоне захоронения ТО. Параметры модели и полигона см. Табл. П1.1.
Приложение 2. Н е с т а н д а р т н ы е к р а т н ы е и д о л ь н ы е е д и н и ц ы и з м е р е н и я
Множитель
Приставка
Обозначение
Международное
Русское
пета
Р
П
1012
тер а
Т
109
гига
G
106
мега
М
т
г
м
103
кило
к
к
ю2
гекто
h
г
10
дека
da
да
1015
Миллионная доля (10 -б ) - ррт, млн - 1 ; Миллиардная доля
(10 -9 ) - ppb, млрд -1 ; Тысячная доля (10 -3 ) - промилле.
Словарь терминов
Приложение 3.
Activity data
Данные о деятельности людей, приводящей к выделению или
поглощению парниковых газов за определенный период времени.
Например, для энергетического сектора данные о годовой активности
выражаются общим количестве сгоревшего топлива.
Afforestation
Посадки новых лесов на территориях, где исторически лесов не было.
При инвентаризации эти вновь возникшие леса учитываются в разделе
Лесное хозяйство.
Alcohol
Для целей подготовки инвентаризации к алкоголю относят:
метиловый алкоголь (метанол), этиловый алкоголь (этанол) и
тетрабутиловый алкоголь (ТБА).
Anaerobic
Условия при которых разложение углерода происходит при
недостатке кислорода. Эти условия важны для возникновения
выбросов метана. Когда органическое вещество разлагается без
доступа воздуха (на покрытых слоем земли полигонах захоронения
твердых бытовых отходов, затопленных рисовых полях и т. и.)
образуется метан.
Anthropogenic
Процессы,
возникающие
в
результате деятельности людей.
Антропогенные выбросы оцениваются отдельно от природных.
Многие парниковые газа выделяются в природе. Вызванное
деятельностью людей превышение выбросов над естественным
уровнем может нарушить природный баланс.
Base year
Год, по отношению к которому принято указывать значения
выбросов. Сейчас в качестве такого года принят 1990 г.
Benzole
Смесь легких углеводородов, используемая как растворитель и иногда
добавляемая
к
бензину.
Бензол
следует
учитывать
при
инвентаризации выбросов очистного оборудования.
Biochemical oxygen demand (BOD)
Биохимическая потребность в кислороде - количество кислорода
необходимое для полном разложении органических веществ в
сточных водах. Эта величина используется как мера содержания
органических веществ в сточных водах.
Biomass
Не относящиеся к ископаемому топливу живые и мертвые
органические вещества, находящиеся как на поверхности, так и под
землей. Например, деревья, селхозкультуры, опавшие листья,
корневая система и т. п. Когда биомассу сжигают, она учитывается
как биотопливо. Биотопливо включает также биогаз, образующийся
при разложении органических веществ.
Bitumen
Твердые,
полужидкие
и
вязкие
углеводороды,
имеющие
коллоидальную структуру, коричневые или черные, образующиеся в
остатке при очистке перегонкой сырой нефти. Битумы используются в
основном в дорожном строительстве, их также называют асфальтом.
Bituminous Coal
Включают антрацит и другие, отличные от антрацита энергетические
угли.
ВКВ (Braunkohlenbriketts)
Комплексное топливо, вырабатываемое из бурого угля или торфа.
Blast Furnace Gas (BFG)
Газ,
получаемый
как сопутствующий
продукт в доменном
производстве. Этот газ собирается на выходе из печи и используется
частично в том же производстве, а также в сталелитейном
производстве, на электростанциях, приспособленных для его
сжигания.
Boreal
Северные районы биосферы, для которых характерны в основном
хвойные леса.
Bunker fuels (International)
Топливо, Потребляемое международным мороским воздушным
транспортом.
Calcination
Химические процессы при производстве цемента, при которых из
сырья (в основном известняка - карбоната кальция) при нагреве в печи
для обжига образуется белая известь и СО2
Calorific value
Калорифмическое число - мера нагревательной способности топлива.
Оно выражается, как количество тепла, выделяющееся при полном
сгорании единицы топлива при определенных условиях.
Chlorofluorocarbons (CFCs)
Хлорфторуглероды - производные от углеводородов, в которых хлор
или фтор заменили водород. Хлорфторуглеродк используются при
чистке, производстве пенопласта и т. д. CFCs вносят вклад в
истощение озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Хотя эти
вещества являются парниковыми газами, они не включены в данное
Руководство, так как они являются предметом другого соглашения Монреальского Протокола.
Climate
Климат обычно определяется как "усредненная погода" или более
точно, как статистическое описание погоды в виде нормы и
изменчивости соответствующих величин за период в несколько
десятилетий (обычно три десятилетия, как это принято ВМО)
Climate change (FCCC usage) - Изменение климата (термин,
используемый РКИК)
Изменение климата, которое вызывается непосредственно или
опосредствованным образом деятельностью человека, изменяющей
состав глобальной атмосферы и которое является дополнительным к
естественной климатической изменчивости.
Clinker
Промежуточный продукт, образующийся при производстве цемента.
При получении клинкера двуокись углерода обычно выпускается в
атмосферу, это является значительным глобальным источником СО2.
Closed forest
Густые леса с сомкнутыми вершинами, сквозь которые не проникает
солнечные свет, необходимый для роста травы на земле. Этот тип
лесов содержит гораздо большее количество биомассы на гектар, чем
открытые леса.
Соке
КОКС, продукт переработки угля, который подразделяется на:
Печной кокс - твердый продукт, получаемый из коксующегося угля
при высокой температуре;
Газовый кокс - сопутствующий продукт производства газа на
установках газификации угля.
Degradable organic carbon (DOC)
Органический
углерод,
который
доступен
биохимическому
разложению. DOC используется в методах оценки выбросов СН4 на
полигонах захоронения твердых бытовых отходов.
Dry (forest)
Леса, в которых выпадает менее чем 1200 мм осадков за год.
ЕСЕ
Экономическая комиссия для Европы - орган ООН.
Equivalent CO2
Концентрация СО2, которая могла бы вызвать такое же радиационное
вынуждающее воздействие, как данная смесь различных парниковых
газов.
Emission factor
Коэффициенты выбросов (эмиссии) - коэффициенты, которые
выражают отношения данных о деятельности людей к количеству
выделяющихся парниковых газов. Значения коэффициентов выбросов
обычно основаны на наборе данных измерений, усредненных таким
образом, чтобы получить представительные данные о выбросах за
счет данного вида деятельности при определенных условиях.
Energy Intensity
Энергоемкость - отношение потребления энергии к экономической
или фактической производительности. На государственном уровне
энергоемкость - это отношение общего внутреннего потребления
энергии к валовому внутреннему продукту.
Enteric fermentation
Процесс пищеварения травоядных животных, при котором образуется
метан.
Ethane
Этан - естественный углеводород с прямой цепью молекул (СгН6),
который извлекается из природного газа и из газов, образующихся
при нефтеочистке.
Evaporative emissions
Испарительные выбросы - кратковременные выбросы распределенных
(не точечных) источников. Это часто выбросы неметанновых
органических летучих соединений (НМОЛС), они возникают, когда
испаряющееся вещество находится на отрытом воздухе, например,
при покраске.
FAO
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН.
FCCC
РКИК - рамочная конвенция ООН по изменению климата.
Flaring
Сжигание газа, который не может быть продуктивно использован.
Попутный газ сжигается при добыче нефти на месторождениях,
удаленных от потребителей энергии, а также, иногда, и при
переработке нефти и газа.
Fossil Fuel
Ископаемое топливо включает горючие вещества, образовавшиеся в
земной коре за геологические периоды, а также продукты,
производимые из
них.
Горючее,
извлеченное
из земли
и
представленное на рынке называют "Первичным топливом"
(например, уголь, природный газ, сырая нефть, лигнит (бурый уголь),
а производимые из него продукты (например, кокс, доменные газы,
бензин/дизельное топливо) называют "Вторичным топливом".
Fugitive emissions
Выбросы, связанные с утечками - выбросы при намеренных или
ненамеренных выпусках газов. Этот тип выбросов характерен для
добычи,
переработки, транспортировки и хранения топлива
(например, утечки природного газа на установках добычи нефти и
газа).
Gasoline
Бензин включает следующие продукты: авиационный бензин,
реактивный бензин, моторный бензин
Gley soil (also Gleysoil)
Глеевые почвы встречаются на равнинах с высоким уровнем
грунтовых вод (слабо дренированные минерализованные почвы)
Greenhouse gases
В настоящее время в руководствах МГЭК рассматривается 6
основных парниковых газов. Три парниковых газа прямого действия:
СО2, СН4, N2O. Три газа, поражающие парниковые газы: СО, NOx,
неметанновые летучие органические соединения (НМЛОС
NMVOCs). Другие газы, также оказывающие парниковый эффект,
предполагается рассмотреть в будущем.
IPCC
МГЭИК - международная группа экспертов по изменению климата,
специальная межправительственная группа, созданная UNEP и WMO
для того, чтобы оценить результаты исследований по климату для
принятия политических решений.
Jet Kerosene
Реактивный керосин - топливо для авиационных турбореактивных
двигателей. Оно имеет некоторые характеристики (например,
температуру
замерзания),
установленные
Международной
ассоциацией авиационного транспорта (IATA).
Kerosene (other than Jet Kerosene)
Продукт перегонки нефти, он извлекается при температурах
перегонки от 155 до 300.
Liquefied Petroleum Gas (LPG)
Сжиженный нефтяной газ состоит в основном из пропана (С3Н8) и
бутана (С4H10). Эти газы обычно хранятся и перевозятся в сжиженном
виде. Производятся на нефтеочистительных заводах.
Moist forest
Влажные леса - вечнозеленые леса, получающие значительные осадки
круглый год (то есть без выраженного влажного и сухого сезона).
Количество осадков за год в не менее 2000 мм.
Montreal Protocol
Монреальский протокол - международное соглашение, которое
обязывает его участников сокращать выбросы и представлять отчеты
о выбросах CFCs и других химических веществ, которые разрушают
озоновый слой Земли. Монреальский протокол был подписан в 1987 в
соответствии
с
принципами
защиты
озонового
слоя,
зафиксированными в Венской Конвекции (1985). Протокол вступил в
силу в 1989.
Municipal solid waste (MSW)
Твердые муниципальные отходы (ТО) - твердый мусор, вывозимый на
свалки, включает бытовой и промышленный мусор.
Natural Gas
Природный газ, основным компонентом этого газа является метан.
Добыча природного газа обычно указывается после удаления газового
конденсата (NGL) и других примесей (например, водяного пара),
содержащихся в природном газе на выходе из скважин.
Natural Gas Liquids (NGL)
Газовый конденсат, содержит сжиженные углеводороды: этан,
пропан, бутан и пентан.
Non-Methane Volatile Organic Compounds (NMVOCs)
Неметановые летучие органические соединения (НМЛОС) - составная
часть выбросов, включающая широкий диапазон органических
веществ. Эти вещества играют важную роль в формировании озона в
тропосфере (нижней атмосфере). Озон является парниковым газом, он
также является важным локальным и региональным загрязнителем,
влияющим на здоровье и окружающую среду. Из-за их вклада в
образование озона НМЛОС отнесятся к парниковым газом непрямого
действия.
Open forests
Несомкнутые леса - менее густые, чем сомкнутые, что позволяет
произрастать траве на поверхности земли. Этот тип леса содержит
меньше биомассы на гектар, чем сомкнутые леса.
Oxygen steel furnace gas
Конверторный газ - побочный продукт производства стали в
конверторах.
Peat soil (also Histosol)
Тофяная почва - типичная влажная почва заболоченных низменностей
со слоем торфа не менее 40 см.
Perfluorocarbons (PFCs)
Перфторуглероды (CF4 и СгРб) - газы с очень высоким парниковым
потенциалом. Единственным значительным источников этих газов
является алюминиевая промышленность.
Process emissions
Выбросы от промышленных процессов, отличных от горения.
Refinery Gas (not liquefied)
Газы, образующиеся при нефтеочистке, включают смесь газов:
водород, метан, этан, образуются при возгонке сырой нефти или
переработке
нефтепродуктов.
Они
также
включают
выделяющиеся в нефтехимимческой промышленности.
Reforestation
газы,
Восстановленные леса, которые учитываются при инвентаризации
выбросов в разделе Лесное хозяйство и изменения землепользования.
Ruminant animals
Жвачные животные, такие как коровы, буйволы, овцы, верблюды.
Разложение пищи в желудках этих животных может служить
причиной значительных выбросов метана.
Savanna
Тропический и субтропический ландшафт с непрерывным травяным
покровом, с вкраплениями, в некоторых местах, деревьев и
кустарников. Широко распространены в Африке, Латинской Америке,
Азии и Австралии.
Seasonal forest
Полуопадающий лес с ярко выраженным сухим и влажным сезоном,
годовая сумма осадков между 1200 мм и 2000 мм.
Season length (in rice agriculture)
Количество дней во время которых рис выращивается на данном поле.
Поле не обязательно затоплено водой весь этот период.
Stored carbon
Углерод, который длительное время остается в составе негорючих
материалов, получаемых при переработке топлива.
Sustainable development
Устойчивое развитие - такое развитие, при котором удовлетворяются
текущие потребности без уменьшения возможностей будущих
поколений по удовлетворению их потребностей.
Temperate Zone
Умеренная зона - район между Тропиком Рака и Северным Полярным
Кругом или между Тропиком Козерога и Южным Полярным Кругом.
Trace gas emission ratios (Non-СО2)
Отношение массы углерода, выброшенной в виде СН4 и СО (в
единицах С) к общей массе углерода, выброшенной при горении. Та
же величина для азота: отношение массы азота, выброшенного в
форме N2O и NOx к массе азота в сгоревшем топливе (в единицах N).
UNEP (United Nations Environment Programme)
Программа ООН по охране окружающей среды.
US EPA (United States Environmental Protection Agency)
Агенство по охране окружающей среды, США.
Venting
Выбросы в атмосферу газов, который не могли быть продуктивно
использованы. Например, если нефтепромыслы расположены далеко
от потребителей энергии, попутные газы могут выбрасываться в
атмосферу.
Water management regime
Различные приемы, используемые для классификации способов
выращивания риса для целей оценки выбросов метана на рисовых
полях.
WMO (The World Meteorological Organization of the United Nations)
Всемирная Метеорологическая Организация при ООН.