李 斌 劉 斌 陳愛強(qiáng) 趙松松 寧靜紅

(天津商業(yè)大學(xué) 天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300134)

隨著人們生活質(zhì)量的提高，消費(fèi)者對生鮮產(chǎn)品的需求量更大、品質(zhì)要求更高，推動了冷鏈物流的快速發(fā)展，預(yù)計(jì)至2020年，冷鏈?zhǔn)袌龅膹?fù)合增長率將達(dá)到17.1%[1]。但隨著冷鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)裝備數(shù)量的增加，能源消耗所產(chǎn)生的碳足跡也日益增多。我國政府在哥本哈根會議上承諾，至2020年，單位GDP碳足跡將比2005年降低40%～45%，如何協(xié)調(diào)冷鏈的發(fā)展與低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)系變得尤為重要。

國內(nèi)外學(xué)者對冷鏈物流領(lǐng)域的能耗和碳足跡進(jìn)行了相關(guān)研究，在冷鏈物流碳足跡計(jì)算方面，許茹楠等[2]研究了果蔬冷鏈各環(huán)節(jié)的碳足跡，發(fā)現(xiàn)冷藏運(yùn)輸環(huán)節(jié)的碳足跡最多。劉倩晨[3]應(yīng)用生命周期評估方法對冷鏈物流各環(huán)節(jié)的碳足跡進(jìn)行了計(jì)算，分析了冷鏈企業(yè)考慮碳足跡前后影響利潤的關(guān)鍵因素。李斌等[4]研究了某果蔬從生產(chǎn)商到消費(fèi)者環(huán)節(jié)的碳足跡，對運(yùn)輸環(huán)節(jié)不同供冷方式下的碳足跡進(jìn)行計(jì)算，建議在滿足運(yùn)輸需求的情況下優(yōu)先選擇碳足跡小的冷藏運(yùn)輸方式。蔡依平等[5]計(jì)算了番茄生命周期各階段的碳足跡，并對比了海運(yùn)和公路運(yùn)輸方式的碳足跡。劉廣海等[6]提出了冷鏈物流系統(tǒng)碳足跡模型，研究了碳稅和腐損率對總成本和碳足跡的影響。陳靜等[7]研究了生鮮肉類食品供應(yīng)鏈的碳足跡問題，提出了選擇合適的運(yùn)輸方式，提高生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)效率和冷藏設(shè)備空間利用率的減排建議。廖晶等[8]研究了荔枝雙渠道流通模式下冷鏈物流碳足跡，對比分析了荔枝在全程冷鏈和斷鏈時的成本和碳足跡情況。S.Benjaafar等[9]構(gòu)建了供應(yīng)鏈中碳足跡的測算模型，計(jì)算了牛奶供應(yīng)鏈的碳足跡并提出減排措施。A.Carlsson-Kanyama[10]研究了不同食品的碳足跡問題，分析了不同環(huán)節(jié)的碳足跡。在冷鏈物流路徑優(yōu)化方面，王智憶等[11]在考慮車速、距離、載重量等影響因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了碳足跡量最低和總路程最小的目標(biāo)函數(shù)模型。錢光宇[12]以生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈配送總成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了考慮碳足跡的路徑優(yōu)化模型，結(jié)果表明，在碳稅價格較高時能減少規(guī)劃的路線產(chǎn)生的碳足跡。Yang J.等[13]在考慮碳稅的情況下建立了貨物配送路徑優(yōu)化模型，并以城市果蔬配送為例進(jìn)行模型驗(yàn)證。任騰等[14]構(gòu)建了在客戶服務(wù)時間范圍內(nèi)以碳足跡量最小為優(yōu)化目標(biāo)的車輛路徑優(yōu)化模型。有些學(xué)者提出生鮮產(chǎn)品在不同運(yùn)輸距離下選擇合適的供冷方式可以節(jié)約運(yùn)輸能耗，劉斌等[15]基于冷藏車運(yùn)輸過程中的能量平衡分析，計(jì)算出2 h內(nèi)可選擇保溫冷藏車，長距離運(yùn)輸應(yīng)選擇機(jī)械冷藏車。高恩元等[16]通過對3種冷鏈運(yùn)輸方式下番茄的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定，提出根據(jù)不同運(yùn)輸時長選擇保溫、蓄冷或機(jī)械供冷的運(yùn)輸方式。李慧慧[17]研究了機(jī)械式多溫共配和蓄冷式多溫共配兩種配送方式下的經(jīng)濟(jì)成本和碳足跡，結(jié)果表明，蓄冷式多溫共配減少了經(jīng)濟(jì)成本，同時也降低了碳足跡。

上述研究集中在計(jì)算某產(chǎn)品在生命周期的碳足跡或構(gòu)建考慮碳足跡的冷鏈物流路徑優(yōu)化模型，也有學(xué)者提出根據(jù)運(yùn)輸時間選擇合適的冷藏運(yùn)輸方式以減少能耗，但沒有量化運(yùn)輸環(huán)節(jié)不同供冷方式的碳足跡。因此，本文在上述研究的基礎(chǔ)上利用生命周期評估方法計(jì)算了某果蔬冷鏈各環(huán)節(jié)的碳足跡，并基于能量平衡方程，研究不同運(yùn)輸時間下的冷藏運(yùn)輸方式和碳足跡。目的是為企業(yè)和其他利益相關(guān)者選擇更環(huán)保的冷鏈流通方式提供參考，以減少果蔬生命周期的碳足跡。

1 碳足跡計(jì)算方法

碳足跡起源于生態(tài)足跡的概念，近年來學(xué)術(shù)界對碳足跡的定義是某一活動或產(chǎn)品在生命周期內(nèi)直接及間接排放的溫室氣體量。常用的碳足跡的計(jì)算方法有生命周期評估法、投入產(chǎn)出分析法等。投入產(chǎn)出分析法是一種自上而下的計(jì)算方法，適用于計(jì)算宏觀系統(tǒng)的碳足跡。生命周期評價是一種自下而上的計(jì)算方法，適合計(jì)算微觀系統(tǒng)的碳足跡，可以分析一項(xiàng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到廢棄整個生命周期造成的環(huán)境影響。本文采用生命周期評估法，計(jì)算依據(jù)為PAS 2050∶2008《商品和服務(wù)生命周期溫室氣體排放評估規(guī)范》，該方法包括目標(biāo)和范圍定義、清單分析、影響評價和結(jié)果解釋4個部分[18]。

碳足跡有面積和質(zhì)量兩種度量單位，為了和早期的研究統(tǒng)一，國際上一般以溫室氣體(GHG)的質(zhì)量來衡量碳足跡量。碳足跡除了二氧化碳外還應(yīng)包括其他溫室氣體，為此政府間氣候變化專門委員會IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)定義了不同溫室氣體的全球變暖潛值GWP(global warming potential)，GWP表示單位溫室氣體對全球變暖的貢獻(xiàn)大小，規(guī)定CO2的GWP=1，其余溫室氣體用CO2當(dāng)量表示[19]，我國采用京都議定書規(guī)定6類主要的溫室氣體作為碳足跡的核算范圍。

2 果蔬冷鏈物流碳足跡測算框架

2.1 目標(biāo)分析與范圍界定

我國果蔬產(chǎn)量大，流通過程中損耗率高，本文以某果蔬為研究對象計(jì)算果蔬在生產(chǎn)、預(yù)冷、運(yùn)輸、冷藏、銷售和消耗整個生命周期的碳足跡。

功能單位定義了產(chǎn)品碳足跡的計(jì)量基準(zhǔn)，使計(jì)算數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，本研究以1 kg果蔬為計(jì)算的功能單位，系統(tǒng)邊界由果蔬冷鏈流程圖確定，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)邊界

2.2 數(shù)據(jù)收集

計(jì)算果蔬生命周期各環(huán)節(jié)碳足跡之前，需要收集系統(tǒng)邊界內(nèi)投入的資源、能量等活動水平數(shù)據(jù)和對應(yīng)的碳足跡因子，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 清單分析中的活動及數(shù)據(jù)

3 碳足跡計(jì)算與分析

3.1 生產(chǎn)過程碳足跡

以某蔬菜為例，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳足跡量主要來自于生產(chǎn)過程中投入的化肥、農(nóng)藥、塑料膜、灌溉用電、柴油以及土地釋放的N2O。生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳足跡受生產(chǎn)方式和氣候條件等影響較大，數(shù)據(jù)一般通過實(shí)驗(yàn)測算，測算過程具有難度大、周期長的特點(diǎn)。本文參照Lin Jianyi等[20]的研究，每生產(chǎn)1 kg蔬菜的碳足跡為0.26 kg CO2。

3.2 預(yù)冷過程碳足跡

預(yù)冷可以快速去除蔬菜的田間熱，有效抑制呼吸作用和微生物生長，減少損耗，提高品質(zhì)，還可以減少運(yùn)輸和貯藏環(huán)節(jié)的冷負(fù)荷，降低運(yùn)輸能耗。目前最常用的預(yù)冷方式有強(qiáng)制通風(fēng)預(yù)冷、真空預(yù)冷、壓差預(yù)冷、冷水預(yù)冷、冰預(yù)冷等，應(yīng)根據(jù)不同蔬菜的工藝要求選擇合適的預(yù)冷方式。本研究采用強(qiáng)制通風(fēng)預(yù)冷，能耗主要來自制冷機(jī)消耗的電能，耗電量根據(jù)式(1)計(jì)算：

(1)

式中：W為耗電量，kW·h；Q為降低蔬菜溫度所需制冷量，kJ；COP為預(yù)冷設(shè)備能效比。預(yù)冷時蔬菜溫度從25 ℃降至4 ℃，某蔬菜比熱容為3.9 kJ/(kg·℃)，計(jì)算得預(yù)冷1 kg所需冷量Q為81.9 kJ，COP取2.5，需要預(yù)冷電耗為9.1×10-3kW·h。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，1 kW·h電能的CO2排放為785 g，計(jì)算出1 kg某蔬菜預(yù)冷所產(chǎn)生的碳足跡約為7.144×10-3kg CO2。

3.3 冷藏車運(yùn)輸過程碳足跡

冷藏汽車運(yùn)輸具有組織時間短、機(jī)動靈活和直達(dá)性等特點(diǎn)，適合蔬菜冷藏運(yùn)輸?shù)氖袌鲂枨?，本研究使用公路冷藏汽車運(yùn)輸蔬菜。冷藏汽車按照供冷方式可分為隔熱保溫運(yùn)輸、蓄冷運(yùn)輸和機(jī)械制冷運(yùn)輸3種類型，應(yīng)根據(jù)蔬菜的運(yùn)輸時間來選擇合適的運(yùn)輸方式。運(yùn)輸階段的碳足跡源于車輛行駛過程的燃油消耗、制冷設(shè)備的能源消耗和制冷劑泄漏。

1)行駛碳足跡

假設(shè)長距離運(yùn)輸使用10 t重型冷藏車，短距離運(yùn)輸使用1.5 t小型冷藏車，使用的燃料為柴油。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，計(jì)算重型、小型冷藏車的行駛碳足跡分別如式(2)、式(3)所示:

kg CO2/(kg·km)

(2)

kg CO2/(kg·km)

(3)

2)制冷碳足跡

冷藏車的熱負(fù)荷決定了所需的制冷量，為了維持蔬菜冷藏運(yùn)輸過程中的低溫環(huán)境，對冷藏車的得熱量進(jìn)行分析。蔬菜的冷藏運(yùn)輸溫度范圍為0～8 ℃，計(jì)算溫度取4 ℃。為使計(jì)算具有廣泛性，式(4)定義了冷藏車的體型系數(shù)H:

(4)

式中：S為冷藏車的表面積，m2；V為冷藏車的體積，m3；H可以表征冷藏車單位體積的得熱量，m-1。體型系數(shù)值H與冷藏車的體型大小相關(guān)，1.5 t小型冷藏車(例如，福田奧鈴M4的箱體尺寸為4 085 mm×2 100 mm×2 100 mm)的H=2.39，10 t重型冷藏車(例如，東風(fēng)雙橋冷藏車的箱體尺寸為9 400 mm×2 220 mm×2 050 mm)的H=2.09。蔬菜運(yùn)輸過程中，冷藏車單位體積內(nèi)的能量平衡可由式(5)表示[15]:

(5)

式中：T0為環(huán)境溫度，℃；T為蔬菜溫度，℃；mv為單位體積內(nèi)的某蔬菜質(zhì)量(堆碼密度)，kg/m3；cp為蔬菜比熱，J/(kg·℃)；λ為保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃)；dT為某蔬菜的溫度變化，℃；δ為冷藏車保溫層厚度，m；Q為單位體積內(nèi)的制冷量，J/m3；q0為單位質(zhì)量的蔬菜呼吸熱，J/(kg·s)；dτ為運(yùn)輸時間，s。對于不同的供冷運(yùn)輸模式，式(5)可以變?yōu)椴煌男问?。假設(shè)運(yùn)輸車的保溫層λ=0.08 J/(m·℃)，δ=0.06 m，T0=30 ℃，cp=3.9 kJ/(kg·℃)，蔬菜溫升dT=2 ℃，mv=250 kg/m3，q0=0.09 J/(kg·s)。

3.3.1 隔熱保溫運(yùn)輸碳足跡

保溫運(yùn)輸?shù)墓├淞縌為0，冷藏車的能量平衡方程由式(5)變?yōu)槭?6):

(6)

保溫運(yùn)輸過程中，蔬菜依靠自身的蓄冷來維持運(yùn)輸過程的低溫，不需要額外的冷量，制冷碳足跡為0。保溫材料選定后導(dǎo)熱系數(shù)不再變化，一般通過改變保溫層厚度來改變總傳熱系數(shù)，蔬菜在不同保溫層厚度下運(yùn)輸時間隨溫升的變化如圖2所示。

圖2 不同δ時蔬菜運(yùn)輸時間隨溫升的變化

由圖2可知，蔬菜溫度升高2 ℃(δ=0.06 m)時，1.5 t小型冷藏車的運(yùn)輸時間為5.14 h，10 t重型冷藏車的運(yùn)輸時間為5.70 h)。隨著保溫層厚度的增加，δ=0.12 m時1.5 t的小型冷藏車運(yùn)輸時間為8.48 h，運(yùn)輸時間顯著增長。在保溫層厚度相同時，小型冷藏車H較大，單位體積得熱量多，保冷運(yùn)輸時間短。冷藏車的體形系數(shù)H對保冷運(yùn)輸時間的影響較小，保溫層厚度是影響運(yùn)輸時間的主要因素。

3.3.2 蓄冷運(yùn)輸碳足跡

1)蓄冷劑供冷

蓄冷劑的相變溫度低于蔬菜溫度，因此假設(shè)蓄冷運(yùn)輸過程蔬菜溫度不變(dT=0 ℃)，供冷量Q為蓄冷劑釋放的冷量，蓄冷劑的相變潛熱L=270 kJ/kg，顯熱可以不計(jì)，能量平衡方程由式(5)變?yōu)槭?7):

(7)

式中：mpcm為蓄冷劑質(zhì)量，kg。

根據(jù)式(7)可得不同運(yùn)輸時間下冷藏車單位體積所需要的蓄冷劑質(zhì)量，如圖3所示。

由圖3可知，在運(yùn)輸時間相同時，蓄冷劑的相變潛熱L越大，所需蓄冷劑質(zhì)量越小，相比于10 t重型冷藏車，1.5 t小型冷藏車單位體積需要的蓄冷劑更多。運(yùn)輸時間60 h(L=270 kJ/kg)，每立方米需要約70 kg的蓄冷劑提供冷量。

圖3 不同L時單位體積的蓄冷劑質(zhì)量隨時間的變化

假設(shè)蓄冷劑的冷量由制冷設(shè)備提供，結(jié)合式(1)可計(jì)算出制冷設(shè)備的耗電量，根據(jù)表1可知電能的碳足跡為785 g/(kW·h)，計(jì)算運(yùn)輸過程中單位質(zhì)量某蔬菜的供冷碳足跡如圖4所示。

由圖4可知，保溫層厚度δ對供冷碳足跡的影響較大，蓄冷劑潛熱L對供冷碳足跡的影響較小，因?yàn)楸貙雍穸戎苯佑绊懤洳剀嚐嶝?fù)荷。碳足跡曲線隨著運(yùn)輸時間的增加斜率變大是因?yàn)樾罾鋭┱加昧死洳剀嚨妮d重量和空間，減少了運(yùn)送蔬菜的質(zhì)量，平均到單位質(zhì)量蔬菜的碳足跡增速變大(在運(yùn)輸蔬菜質(zhì)量不變時，供冷碳足跡與運(yùn)輸時間成正比)。

圖4 不同δ時單位質(zhì)量蔬菜的供冷碳足跡隨時間的變化

2)車輛行駛

假設(shè)1.5 t小型冷藏車的行駛速度v1=60 km/h，10 t重型冷藏車行駛速度v2=80 km/h。根據(jù)式(2)的計(jì)算結(jié)果聯(lián)立式(6)，得到10 t重型冷藏車行駛碳足跡y1和運(yùn)輸時間的關(guān)系，如式(8)所示：

(8)

根據(jù)式(3)結(jié)果聯(lián)立式(6)，得到1.5 t重型冷藏車行駛碳足跡y2和運(yùn)輸時間的關(guān)系，如式(9)所示：

(9)

單位質(zhì)量蔬菜在車輛行駛過程中的碳足跡如圖5所示。由圖5可知，相比于10 t重型冷藏車，1.5 t小型冷藏車運(yùn)輸單位質(zhì)量蔬菜的碳足跡更多，因?yàn)?0 t重型冷藏車的載重量大，平均到單位質(zhì)量蔬菜上的碳足跡較小，增加保溫層厚度可以減少單位質(zhì)量蔬菜的行駛碳足跡。

圖5 單位質(zhì)量蔬菜的行駛碳足跡隨運(yùn)輸時間的變化

3.3.3 機(jī)械制冷運(yùn)輸碳足跡

1)制冷機(jī)供冷

機(jī)械冷藏車自身帶有制冷機(jī)組，獨(dú)立式制冷機(jī)組依靠自帶的柴油機(jī)驅(qū)動制冷，非獨(dú)立式制冷機(jī)組依靠汽車底盤的發(fā)動機(jī)帶動，停車時汽車處于怠速狀態(tài)供冷。冷藏車制冷機(jī)組的運(yùn)行工況比固定式制冷機(jī)組惡劣，因此冷藏車制冷機(jī)組的能效低于固定機(jī)組，冷藏車制冷系統(tǒng)的COP在0.50～1.75之間[23]。冷藏車制冷機(jī)的碳足跡來自燃油消耗，制冷量取決于柴油發(fā)動機(jī)的熱效率η和制冷系統(tǒng)COP，可由式(10)計(jì)算：

Q=mqηCOP

(10)

式中：Q為制冷量，kJ；m為燃料質(zhì)量，kg；q為燃料熱值，kJ/kg；η為發(fā)動機(jī)熱效率。驅(qū)動冷藏車制冷機(jī)組的柴油發(fā)動機(jī)熱效率一般為40%，柴油的單位熱值為43.2 MJ/kg[23]。

假設(shè)制冷運(yùn)輸過程蔬菜溫度不變，將式(10)帶入式(5)，得到制冷運(yùn)輸能量平衡方程，如式(11)所示：

(11)

根據(jù)式(11)計(jì)算出不同COP下機(jī)械冷藏車單位體積所需要的制冷油耗隨時間的變化，由表1可知柴油的碳足跡為3.060 kg CO2/kg，制冷碳足跡隨運(yùn)輸時間的變化如圖6所示。

由圖6可知，在相同運(yùn)輸時間下制冷機(jī)組COP越高，制冷碳足跡越小，制冷機(jī)組的COP對碳足跡影響較大，選用能效高的機(jī)組更環(huán)保。

圖6 不同COP時制冷碳足跡隨時間的變化

2)車輛行駛

不考慮機(jī)械冷藏車制冷系統(tǒng)對載荷的影響，車輛行駛碳足跡與式(2)、式(3)相同，10 t重型冷藏車的行駛碳足跡為7.510×10-5kg CO2/(kg·km)，1.5 t小型冷藏車的行駛碳足跡為2.921×10-4kg CO2/(kg·km)。

3)制冷劑泄漏碳足跡

制冷設(shè)備對全球變暖的影響約有20%來自制冷劑泄漏，不同的使用環(huán)境、不同的系統(tǒng)之間泄漏量差別很大。例如，家用冰箱的泄漏量僅為2%，冷藏車的制冷劑年泄漏量為充注量的10%～37%[26]。冷藏車主要使用R404A和R410A作為制冷劑，R410A的GWP=2 060，R404A的GWP=3 860。

假設(shè)1.5 t小型冷藏車的制冷劑(R410A)充注量為2 kg，10 t重型冷藏車的制冷劑(R410A)充注量為5 kg。冷藏車每天行駛400 km，一年行駛250 d，每年總行程為10萬km，制冷劑泄漏率為25%，計(jì)算得1.5 t小型冷藏車的制冷劑泄漏碳足跡為6.870×10-6kg CO2/km，10 t重型冷藏車的制冷劑泄漏碳足跡為2.575×10-6kg CO2/km。

3.3.4 運(yùn)輸過程3種供冷方式碳足跡分析

保溫運(yùn)輸不需要外界提供冷量，運(yùn)輸過程的碳足跡最小，運(yùn)輸時間小于5 h應(yīng)首先考慮保溫運(yùn)輸。蓄冷、機(jī)械制冷運(yùn)輸?shù)墓├涮甲阚E隨運(yùn)輸時間的變化如圖7所示。

圖7 蓄冷、機(jī)械制冷運(yùn)輸?shù)墓├涮甲阚E隨時間的變化

在一定時間范圍內(nèi)，機(jī)械制冷的碳足跡大于蓄冷供冷，這是由于蓄冷的冷量來自地面固定制冷設(shè)備，COP高于運(yùn)輸制冷設(shè)備。隨著運(yùn)輸時間的增加，曲線相交于A(橫坐標(biāo)87 h)、B(橫坐標(biāo)98 h)點(diǎn)，此時碳足跡量相等，A、B點(diǎn)之后，蓄冷供冷碳足跡大于機(jī)械制冷。

3.4 存儲和銷售環(huán)節(jié)碳足跡

儲存環(huán)節(jié)的碳足跡源于制冷設(shè)備電耗和制冷劑泄漏，由表1可知，批發(fā)商和零售商的冷庫存儲電耗為0.3 kW·h/(t·d)，電排放系數(shù)為785 g/(kW·h)，計(jì)算得蔬菜冷庫存儲碳足跡為2.355×10-4kg CO2/(kg·d)。

假設(shè)冷庫容量為10 t，全年可流通存儲100 t蔬菜，使用的制冷劑為R410A，充注量為10 kg，制冷劑年泄漏量為10%，計(jì)算得冷庫存儲環(huán)節(jié)制冷劑泄漏碳足跡為5.644×10-5kg CO2/(kg·d)。

由表1可知，陳列柜銷售階段每天的能耗為4.055 kW·h/m2，假設(shè)陳列區(qū)高度為0.5 m，蔬菜堆碼密度250 kg/m3，空間利用率0.4，計(jì)算出陳列柜中蔬菜質(zhì)量為50 kg/m2，平均到1 kg蔬菜碳足跡為6.366×10-4kg CO2/d。

根據(jù)許茹楠等[2]的研究可知，消費(fèi)者儲存階段1 kg蔬菜碳足跡為3.175×10-4kg CO2/d，冰箱的制冷劑泄漏量很小，忽略不計(jì)。

假設(shè)蔬菜生命周期內(nèi)的損耗按10%計(jì)算，由表1可知，每千克蔬菜廢棄碳足跡為4.12×10-3kg。

3.5 某蔬菜冷鏈各環(huán)節(jié)碳足跡計(jì)算

為了更加直觀的分析蔬菜冷鏈各環(huán)節(jié)的碳足跡，計(jì)算出一條典型的蔬菜冷鏈碳足跡，如表2所示。表2說明了冷鏈各環(huán)節(jié)在不同時間、活動條件下的碳足跡，作為計(jì)算依據(jù)。圖8所示為某蔬菜冷鏈各環(huán)節(jié)碳足跡累積及所占比例。

表2 蔬菜冷鏈各環(huán)節(jié)碳足跡

由圖8可知，1 kg某蔬菜冷鏈各環(huán)節(jié)碳足跡為0.098 kg，運(yùn)輸環(huán)節(jié)占總排放的82%，因?yàn)檫\(yùn)輸過程既包括批發(fā)商運(yùn)輸，還包括零售商運(yùn)輸，運(yùn)輸時間長導(dǎo)致行駛碳足跡較大，并且還要維持運(yùn)輸過程的低溫環(huán)境，制冷系統(tǒng)會產(chǎn)生供冷碳足跡。預(yù)冷和存儲銷售環(huán)節(jié)的碳足跡量分別占總量的7%和6%，碳足跡的來源主要是消耗的電能，消費(fèi)、廢棄階段的碳足跡占5%。

圖8 某蔬菜冷鏈各環(huán)節(jié)碳足跡累積及所占比例

3 結(jié)論

本文利用生命周期評估方法計(jì)算了某蔬菜冷鏈各環(huán)節(jié)的碳足跡，并基于能量平衡方程，研究了不同運(yùn)輸時間下的冷藏運(yùn)輸方式和碳足跡。在此基礎(chǔ)上研究了影響運(yùn)輸環(huán)節(jié)碳足跡的因素，得出如下結(jié)論：

1)1 kg蔬菜的冷鏈碳足跡為0.098 kg，其中運(yùn)輸環(huán)節(jié)的碳足跡最多，占總排放的82%，選擇合適的冷藏運(yùn)輸方式是減少碳足跡的有效途徑。

2)對于預(yù)冷后的蔬菜，若運(yùn)輸時間在5 h內(nèi)，可以采用隔熱車保溫運(yùn)輸，增加保溫層厚度可以有效延長保冷運(yùn)輸時間，此時的供冷碳足跡為0。

3)對于蓄冷運(yùn)輸，蓄冷劑的相變潛熱L越大，所需蓄冷劑質(zhì)量越小。運(yùn)輸時間60 h可以滿足國內(nèi)長途運(yùn)輸需要，相變潛熱L=270 kJ/kg時，每立方米需要約70 kg的蓄冷劑來提供冷量。蓄冷劑會占用冷藏車的載荷，減少蔬菜載重量，增加單位質(zhì)量蔬菜的行駛碳足跡，保溫層厚度δ對供冷碳足跡的影響較大。

4)對于機(jī)械制冷運(yùn)輸，使用COP高的制冷機(jī)組更環(huán)保，能夠大幅減小供冷碳足跡。

5)長途運(yùn)輸時間在98 h以內(nèi)，10 t冷藏車采用蓄冷供冷的碳足跡小于機(jī)械制冷。1.5 t冷藏車主要用于短途配送，采用蓄冷供冷的碳足跡始終小于機(jī)械制冷。但蓄冷的行駛碳足跡始終大于機(jī)械制冷，且行駛碳足跡占主要因素。

6)1.5 t小型冷藏車的行駛碳足跡是10 t重型冷藏車的3倍多，供冷碳足跡稍高于重型冷藏車，因?yàn)閮煞N冷藏車的體形系數(shù)H相差較小，對供冷碳足跡的影響較小。