目前, 人类资源消耗超过生态系统负荷能力。1987年联合国世界环境及发展委员会(WCED)在《我们共同的未来》报告中确立人类发展目标: “在环境承载力范围内发展与维持下一代的可持续利用资源的基本库存”^[1]。随着可持续发展社会概念的提出, 资源节约型学校建设倍受关注^[2]。高校被认为是一个巨型的消费体, 提供众多师生消费的社会缩影^[3]。吕斌等^[4-6]认为高校是培育社会菁英的萌芽地, 更是培育人类可持续发展理念的基地。从高校开始实施碳足迹减少, 非常具有必要性, 这也是高校应承担的社会义务。

从1990年《塔罗利宣言(Talliores Declaration)》与1992年《21世纪议程(Agenda 21)》可以看出, 以高校作为人类可持续发展的先导力量是当今世界的发展潮流。2008年中国召开可持续校园会议, 发表《建设可持续发展校园宣言》^[7], 其中包括以下两点决议: 1) 由高校树立学生可持续发展的意识; 2) 提倡高校多角度开展减碳行动, 并承担建立环境友好型社会的责任。

近十年来, 我国高校采取了一系列绿色校园行动, 以低碳校园作为可持续发展的重要方针和文明进步的象征。校园行动首先从规划设计、校园布局、建筑设计与景观园林等实质结构性进行校园绿化和碳减排。近年来, 校园行动进一步发展为实质结构量化绩效评估, 生态足迹(ecological foot-print, EF)理论广泛应用于资源效率评价体系^[8]。

生态足迹(ecological footprint)是Rees等在1992年提出并应用于衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能^[9], 是一种将碳排放数字化的方法, 将日常消费活动还原成人类依靠自然环境资源所构建的可持续发展评估指标^[10]。将人类行为与地球承载力相结合, 评估并量化地球所能提供的资源数量, 避免人类行为超出地球所能承受的环境承载力, 造成环境破坏与不可持续发展。

2000年, 国内学者首次运用生态足迹法计算全国碳排放^[11]。随着我国生态建设以及高校作为带领社会可持续发展的前导, 该方法已广泛应用于多个领域, 包括高校生态效率与碳排放研究。例如, 李广军研究组^{[8, 12-13]}比较沈阳4所高校的生态足迹, 鲁丰先等^[2]对河南大学进行全面性资源高校的评估, 姚争等^[14]对北京大学生态足迹进行评估, 王立群等^[15]对北京市生态足迹与社会经济因子做了分析。这些研究表明, 生态足迹研究正持续深化, 成为人类可持续发展研究中不可或缺的评价方法。但上述应用生态足迹理论探讨大学可持续发展的研究^{[4-6, 8, 11-14]}均属于全局考虑, 较少关注单个方面的碳排放足迹。

食物在人类社会中扮演极其重要的角色。本研究探讨食堂饮食形态对绿色校园行动的影响, 并提出降低碳排放的具体建议, 以促进可继续发展。

1 绿色校园、生态足迹与校园食堂

《塔罗利宣言》提出后, 西方各国逐渐加快绿色校园发展进程, 绿色校园成为高校发展的主要方向^[16]。绿色校园不仅是一种建设形式, 更是一种精神与未来理念的传达和教育。如今绿色校园发展已趋成熟, 除校园硬件建设之外, 将更细致地应用于校园中各个领域当中。

社会生活中各种活动都耗费地球的资源, 农业活动不例外, 也是造成气候变化的原因之一。在高能耗的石油农业生产模式下, 农业活动成为温室气体的第二大重要来源^[17]。本研究运用生态足迹量化分析北京大学康博斯食堂的食材在生产和物流运输过程中产生的生态环境影响, 探讨食堂菜单上的食材耗费的生态足迹, 特别是因运输过程化石燃料燃烧产生的CO₂。本研究对校园师生因饮食行为产生碳排放进行量化, 希望人们意识到饮食行为对地球环境的影响, 从而减少食材浪费所产生的不可持续发展, 并对食堂菜单的设计提出一套评估标准, 以供未来参考。

本研究选择大学食堂作为探讨菜单的碳足迹排放, 原因有三: 1) 大学校园是重要的社会结构单位, 具备人口密度大、流动性大和社会影响大等特色^[18], 校园为师生提供各种功能, 宛如一个小型社会, 因此其碳排放数量亦可观; 2) 目前校园可持续发展概念广为推行, 主要针对校园实质性环境建设的优化, 若以生态足迹为测度, 将有助于低碳、绿色校园的更全面发展; 3) 校园人口众多, 需要大量食物, 对食堂菜单进行有效管理与减少浪费, 是绿色校园发展的重要进程, 将使校园发展更全面, 达到可持续发展目标。

2 研究方法与数据 2.1 研究方法

生态足迹的概念由Wackernagel等^[9]和Rees等^[19]在1990年代提出, 后演变为可持续发展的评价模型, 用于计算人类所有消费型态及水平所需土地(或水域)面积, 统一度量指标, 使可持续发展的衡量具有可比性^[20], 即通过计算满足人类生活所需土地资源^①来量化人类社会对生态环境的影响程度。本文用生态足迹方法量化评估校园食堂菜单上的师生每餐消耗的农产品与畜牧产品的碳排放量, 从结构上可分为作物生长所耗费的农耕地及运输行为所产生的能源地消耗面积两类。

① 生态足迹方法将人类行为分别对应到6类土地:耕地、牧草地、渔场、森林地、能源地和建成地。

2.2 研究范围和资料说明

研究地为北京大学康博斯食堂, 包含北京大学康博斯中餐厅、西餐厅及饺子馆。时间范围为康博斯食堂进货时间:以一周为基准调查, 对进货食材种类及数量的生态足迹进行评估。数据来源如表 1所示。

2.3 研究假设

由于部分食材数据获取有困难, 故针对不同情形做出以下假设, 以便计算。

1) 仅考虑食物本身。本研究专注于餐桌上农产品与畜牧品的生态足迹, 忽略烹煮、清洁、包装等过程的生态足迹。

2) 加工食品的处理。加工食品难以准确推算产品与其原料间的重量比例(即失重率), 因而假设所有加工食品的失重率均为0, 直接以产品重量作为原料重量进行计算, 如面皮、汉堡皮、面粉等小麦加工制品, 直接以等重方式反推小麦重量。对失重率较高的加工制品存在低估生态足迹的可能。

3) 生产地假设。农产品、畜牧产品的产地来源不同, 本研究假设农产品生产地均为北京新发地批发市场, 畜牧产品均为北京五肉联有限公司。这一假设可能导致交通产生的碳排放估计值低于实际值, 但仍可有效且公平地计算各食材的生态足迹。

3 计算结果与分析

计算食材平均消费量的生态足迹, 将主粮、杂粮与蔬菜归为农产品, 肉类归为畜牧产品, 因农产品与畜牧产品计算及处理流程不同, 故分别计算生产过程(农耕地)与物流运输(能源地)的消耗量。

3.1 农产品生态足迹

每人每餐农产品平均消费量的生态足迹包含生产该消费量的谷物及蔬菜所需农耕地面积与运输过程中排放CO₂所需能源地面积。所需农耕地面积是将每人每餐各食材平均消费量(kg/人, 下同, 计算方法见式(1))除以各食材的单位面积产量^[21](kg/ha, 计算方法见式(2)), 并将面积单位换算为m²后求和。所需能源地面积是将每人每餐各食材平均消费量乘以北京大学至北京新发地市场的距离25.3 km, 再乘以UKDEFRA 2008公告的运输排放因子转换率(载重7.5~17 t的卡车运输每吨货物1 km排放0.336 kg CO₂):最后以每吸收1 t CO₂需要0.27 hm²假设性林地^[22]的转换率计算所需能源地面积(式(3)), 将单位转换为m²后进行加和。

$ 每人每餐各食材平均消费量=各食材进货量 / (进货周期 × 每日来客数), $

(1)

$ 各食材所需农耕地面积 = 每人每餐各食材平均消费量 / 各食材单位面积产量, $

(2)

$ 各食材所需能源地面积 = 每人每餐各食材平均消费量 × 运输距离 × 运输排放因子转换率×能源地转换率。 $

(3)

例如, 康博斯中餐厅大米进货量为233.3 kg, 进货周期为每天1次; 每日来客数为3000人, 大米单位面积产量为6687.3 kg/hm², 北京新发地市场至北京大学距离为25.3 km, 运输排放因子转换率为0.336 kg CO₂/(t·km), 能源地转换率为0.27 hm²林地/t CO₂, 则每人每天的大米平均消费量所需农耕地及能源地面积计算如下:

$ 每人每餐大米平均消费量 = 233.3/(1×3000)({\rm{kg}}),\\ 所需农耕地面积=(233.3/(13000))/6687.3×10000 ({{\rm{m}}^2}), \\ 所需能源地面积=233.3/(1×3000)×25.3×227×0.336×0.27×10000({{\rm{m}}^2}) $

表 2为康博斯食堂的农产品生态足迹, 其中0代表未进货。

3.2 畜牧产品生态足迹

每人每餐的畜牧产品平均消费量生态足迹包含饲养消耗饲料的农耕地面积以及净化畜牧产品与其消耗饲料谷物在运输过程中排放CO₂所需能源地面积。所需农耕地面积的计算是将每人每餐各畜牧产品平均消费量(式(3))所对应的各类饲料谷物消耗量^①(kg/人)除以各该饲料谷物的单位面积产量(kg/ha, 式(4)), 换算为m²后加和。所需能源地面积由两部分运输需求构成:畜牧产品运输以及畜牧产品所消耗饲料谷物的运输, 分别以每人每餐各畜牧产品平均消费量及该消费量所消耗饲料谷物量乘以北京五肉联有限公司至北京大学的距离, 再乘以运输排放因子转换率, 最后用能源地转换率计算能源地面积(式(5)), 转换为m²后加和。

① 肉鸡饲料为每日玉米1.83 kg, 牛肉为每日蔬菜6 kg, 数据来自中国2012农牧统计年鉴。由于数据获得困难, 猪饲料的换肉率以网络数据作为参考:白猪平均每日饲料消耗量为大米1 kg, 玉米0.3 kg和蔬菜0.3 kg。

$ 所需农耕地面积 = 每人每餐各畜牧产品平均消费量所对应饲料谷物消耗量 / 各饲料谷物单位面积产量, $

(4)

$ 所需能源地面积 = (每人每餐各食材平均消费量 × 运输距离 × 运输排放因子转换率 × 能源地转换率)\\(该消费量所消耗的饲料谷物量 × 运输距离× 运输排放因子转换率×能源地转换率)。 $

(5)

例如, 康博斯食堂中餐厅的冻拌鸡腿进货量为20 kg, 进货周期为每天1次, 每日来客数为3000人, 鸡的饲料谷物为玉米, 其单位面积产量为5745.5 kg/hm², 北京五肉联有限公司至北京大学距离为28.6 km, 运输排放因子转换率为0.336 kg CO₂/ (t·km), 能源地转换率为0.27 hm²林地/t CO₂, 则冻拌鸡腿的每人每天平均消费量所需农耕地及能源地面积计算如下:

$ 每人每餐冻拌鸡腿平均消费量=20/(1×3000)(kg), \\ 所需农耕地面积=(20/(1×3000))×1.83/5745.5× 10000 ({{\rm{m}}^2}),\\ 所需能源地面积=20/(1×3000)×28.6×227×0.336× 0.27×10000+(20 / (1×3000)) × 1.8328.6 × 227 × 0.336× 0.27×10000 ({{\rm{m}}^2})。 $

计算得到康博斯食堂的畜牧产品生态足迹, 如表 3所示, 0代表未进货。

3.3 校园食堂低碳绩效评估

在康博斯食堂生态足迹的实证过程中有一些假设, 使实证结果略低于实际情况, 但不影响对碳结构组成的判断。

3.3.1 食堂间生态足迹分析

依据康博斯食堂进货量、食材种类与每天平均消费数, 中餐厅、西餐厅与饺子馆平均每餐花费的生态足迹如图 1所示。统计结果表明, 中餐厅的总足迹为3.528 m², 西餐厅的总足迹为2.988 m², 饺子馆的总足迹为0.764 m²。中餐厅所耗费的生态足迹最多, 饺子馆最少, 主要有3个原因。1) 每日平均消费人数影响食堂的进货量, 中餐厅每日平均消费人数最高(3000人), 造成进货量与生态足迹最大。2) 中餐厅进货种类多, 包含大米、蔬菜与冻拌鸡腿等肉类共12种食材, 相对于西餐厅与饺子馆(分别为6种), 中餐厅的生态足迹较高。虽然西餐厅与饺子馆均进货6种食材, 但西餐厅的食材多为畜牧类, 而饺子馆多为农产类(见表 2和3), 因此二者生态足迹差异很大。3) 如表 2所示, 中餐厅的主食为大米, 与西餐厅、饺子馆以汉堡皮、土豆和面粉为主食不同。大米生产过程的生态足迹非常高(1.34 m²), 若扣除大米, 中餐厅生态足迹变为2.186 m², 低于西餐厅。造成这一差异的原因为西餐厅使用大量畜牧产品, 其生态足迹偏高。总之, 餐厅之间生态足迹的差异可以归结为消费量、食材种类和数量三方面原因。

3.3.2 农、牧食材的生态足迹结构

计算康博斯食堂中餐厅、西餐厅与饺子馆的农产品和畜牧产品生态足迹结构, 如表 2和3所示, 农产品和畜牧产品分别占45%和55%。在实证过程中发现, 畜牧产品生态足迹整体上高于农产品。畜牧产品的总生态足迹为4.025 m², 其能源地和农耕地换算的碳排放分别为2.43和1.595 m²; 农产品的总生态足迹为3.255 m², 其能源地和农耕地分别为2.195和1.06 m²。

由于相对于农产品, 畜牧产品生产过程多了动物性食物消费(即饲养牲畜所需饲料谷物的农耕地), 因而在农耕地估算上多了间接消费的畜牧养殖农作物, 而能源地除畜牧产品本身需运输之外, 饲料谷物的运输过程也需加以考虑, 是造成畜牧产品碳足迹高于农产品的根本原因。

康博斯食堂中, 农产品生态足迹的结构组成为农耕地大于能源地, 表明由作物生产过程中产生的碳排放高于因运输过程所产生的碳排放。因此, 可以选择距离较远而适合耕种的优良农地耕种, 减少作物种植产生的碳排放。畜牧产品生态足迹结构中, 能源地组成远高于农耕地, 由于运送养殖饲料及其买卖过程的双重运输, 需要耗费较多的能源地, 因此在畜牧产品的养殖地选择上, 应选择与养殖饲料及市场最优距离的地区, 以减少运输过程产生的碳排放。忽略其他加工等外在因素, 单纯考虑食材生产与运送过程, 畜牧产品的碳足迹高于农产品, 这也是造成西餐厅生态足迹过高的原因。

3.3.3 能源地与农耕地的生态足迹分析

如表 2和3所示, 康博斯食堂的综合农耕地和能源地生态足迹合计分别为3.8和3.5 m²。农耕地生态足迹的排放受到农耕技术的影响, 短期内改善成效不高。然而实证结果中能源地的生态足迹略低于农耕地, 是受到产地假设的影响, 实际情况应高于农耕地的碳排放。能源地因运输行为能源消耗而产生的碳足迹在近期内可通过地区选择策略来减少。

3.3.4 菜单设计的生态足迹分析

康博斯食堂进货的农产品可分为主食、杂粮和蔬菜, 畜牧产品包括牛肉、鸡肉和猪肉。如图 2所示, 中餐厅生态足迹最高的餐品为牛肉饭(2.91 m²), 第二位为狮子头饭(2.82 m²), 最低的餐品为鸡片饭(1.39 m²); 西餐厅的最高足迹餐品为牛肉堡(1.92 m²)。造成中餐厅足迹偏高的原因是中餐的主食为大米, 其足迹明显高于其他主食(如面粉), 而西餐厅的主食多为汉堡皮与土豆, 因此造成其足迹差异。西餐厅有部分足迹计算由于数据获取受限而忽略, 如饮料搭配以及其他另外搭配的少量鸡块与鸡米花。由分析结果可知, 为有效地降低碳足迹的排放消费, 在主食、杂粮、蔬菜与肉类的搭配上, 应采取一高一低的足迹搭配策略, 避免造成过多的碳足迹产生于同一餐品。

4 校园食堂低碳策略

为达到校园可持续发展与创建绿色生态校园的目标, 校园整体碳排放应全面降低。从以上得到的康博斯食堂生态足迹数量与结构中可以发现, 目前北京大学康博斯食堂可以进行以下4种低碳策略优化。

4.1 饮食习惯的调整

过去绿色校园以及校园可持续发展多专注于绿地的建设、建筑形态以及其他实体的环境议题上, 本文以生态足迹计算食堂产生的生态压力, 证明饮食行为会造成间接的环境影响, 因此饮食消费时应避免浪费食物或过度饮食的行为。

4.2 生态标签应用

生态标签起源于1992年, 是欧盟为鼓励生产绿色商品所创造一项消费者识别象征。贴生态标签的目的是降低产品在生产周期的每个环节对生态的冲击^[23], 同时提供产品的环境信息。Wessel^[24]认为生态标签是检验生产者是否采取特别处理以尽量降低或避免对环境的压力, 并明确告知消费者的一种方法。

我们希望运用现行的碳足迹计算方法, 借鉴欧盟的生态标签制度, 在校园食堂使用生态足迹标签, 告知校园消费者各种餐品的环境影响, 使消费者能依据环境压力调整消费行为, 降低整体环境成本。未来可进一步依据生态标签, 对生态账户的赤字或盈余给予处罚或奖励^[25]。

4.3 菜单的调整

研究结果发现, 有些食材具有较低的生态足迹, 食堂在拟定新菜单时, 若能依据食材的生态足迹特性进行一高一低搭配, 使餐品足迹能够达到一种平衡互补性, 并且通过这样的评估手段, 剔除过高生态足迹的菜单安排。

4.4 食材产地选择

食材生态足迹结构由生产的农耕地与运输的能源地组成, 近期内改善农耕技术降低生产的碳排放有困难, 而减少因运输产生的碳排放是可行的。在食材的选择上, 尽量选购产地、市场较近的产品, 避免长途运输产生的碳排放。实证结果发现, 畜牧产品比农产品的运输碳排放高, 选择畜牧产品时应注意, 选择畜牧饲料、畜牧产品及市场区位的最优距离, 减少能源地碳足迹排放。

从未来发展来看, 如果能发展校园农场或牧场供校园自给自足, 降低运输行为产生的碳排放。基于现实情况, 相近区域的校园成立农产联盟, 互相合作生产养殖食材是较为可行的策略。

5 结论

本研究尝试了解不同饮食形态的生态足迹结构, 发现校园食堂的确有相当可观的碳排放。我们试从结构上进行分析, 并提出减少碳排放策略上的建议, 希望能使校园可持续发展更具全面性。

目前尚无食堂提供校园师生选择餐品时, 考虑环境成本或生态足迹的参考依据。本研究通过康博斯食堂的总体农耕地与总体能源地的生态足迹计算, 以及主粮、杂粮与蔬菜等三类的农耕地与能源地生态足迹计算, 提出以生态标签形式协助消费者做出最符合环境经济成本的选择, 并将食材的生态足迹作为未来食堂菜单开发评估的标准之一。在未来发展中, 希望能从整体上改善食材产地结构, 使环境压力最小。藉此研究, 我们希望校园师生乃至全社会加强环保意识, 用生态足迹衡量食品价值, 降低地球环境负载, 进而达到人类永续发展。