时间：2023-05-29 17:39:05
一、营造氛围，导入新课
我们探究了空气的组成，知道二氧化碳只占空气体积的0.03%，但我们不要小看这0.03%的二氧化碳，它与我们的生活密切相关，它使地球不是很冷，它是光合作用的原料，从而为自然界的生物生存提供保障，说到这儿你是否想知道二氧化碳是什么样了呢？你是否想知道如何才能获得二氧化碳呢？（此处引用说课部分的导入语,板书课题。）
二、温故知新，慢慢求索
师：我们在第二单元学习了氧气的实验室制法，请大家回忆回答以下问题：实验室制取氧气的药品、反应原理、装置以及操作步骤。
生1：药品用高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢溶液。
生2：高锰酸钾加热生成锰酸钾和氧气。氯酸钾和二氧化锰作催化剂加热生成氯化钾和氧气。过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气。
师：两位同学回答得非常好。不同的反应物可选用不同的装置。
师：两套装置分别适合用哪种药品制取氧气？这样选择的依据又是什么？
生3：图甲适合高锰酸钾、氯酸钾加热制氧气，图乙适合过氧化氢溶液分解。
生4：图甲装置可加热，图乙适合液体参加反应。
师：请结合图乙回答制氧气的步骤。
（学生检查装置的气密性；装入药品（先固后液）；收集验满。）
师：在实验室中制取气体的思路和方法大致相同。今天我们来探究二氧化碳的制取。
三、启发引导，获取新知
师：在复习装置选择时同学提到了选择装置的依据。请再看装置图。图甲除了可加热外，试管为什么横放？图乙为何没有酒精灯？
生4：因为高锰酸钾和氯酸钾是固体，而过氧化氢分解在常温下进行。
师：你能否把选择装置的依据概括出来？
生4：看反应物的状态和反应条件。
师： 图中两种收集气体的方法又是依据什么呢？
生：氧气不易溶于水，氧气密度比空气的略大。
师：由此选择收集装置，先依据气体的溶解性和密度选择收集方法再确定收集装置。
师：为了更全面具体，请看课本110页 。
师：我们在实验室中制取二氧化碳，同样要确定药品、反应原理。再选择适当的装置进行制取。我们接触过哪些可以产生二氧化碳的反应？
四、课堂总结，提升素质
师：请同学们总结归纳这节课的学习收获。
生17：复习氧气的实验室制法，确定制取气体装置的
生5：碳在氧气中燃烧，石蜡在氧气中燃烧都可以产生二氧化碳。
生6：碳和氧化铜在高温条件下反应，碳和氧化铁在高温条件下反应。
师：以上反应是否适合在实验室中制取二氧化碳？
生7：碳和石蜡分别在氧气中燃烧不适合，因为制得的气体可能不纯。
生8：碳分别与氧化铜、氧化铁反应都需要高温，反应条件较难满足。
五、设计实验、探究交流
师：我给大家准备了一些固体和两种酸溶液。固体和酸溶液间可反应产生二氧化碳。
师：请利用试管作反应容器，利用老师提前准备的药品进行实验。注意观察反应的速率和反应进行的程度 。
（每相邻两组药品相同，分别为碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末和块状大理石分别与稀盐酸；碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末和块状大理石分别与稀硫酸。学生分组实验，分工合作，取加药品，记录现象。）
师：大家都完成实验。请使用不同的药品的同学间相互交流自己的实验结果。
生9：我们组用的是碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末与稀盐酸的反应，共同点是反应迅速、彻底，没有固体剩余。
生10：我们组用的是块状大理石与稀盐酸反应。共 同点是比他们的要慢一些，有些固体剩余。
生11：我们组用碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、碳酸氢钠粉末与稀硫酸的反应，与用稀盐酸的组差不多，迅速、彻底反应。
生12：我们组用的是块状大理石与稀硫酸反应。与大家的不一样，反应很慢且一会就停止。
师：那大家觉得哪种药品组合更合适呢？
生9：我们组的合适，因为反应彻底迅速。
生10：我们组的合适，因为速率适中，便于操作，而且大理石便宜易得。
生13：我赞同使用块状大理石分别与稀盐酸，的确比我们的便于操作。
师：我觉得也是这样。为什么大理石与稀硫酸不行呢？因为反应产生的硫酸钙在水中溶解的很少，会覆盖在大理石的表面，把硫酸与大理石隔开，是反应停止。（板书药品和原理。）
师：我们确定了药品。这些反应都在常温下进行，我们该选怎样的装置呢？
生14：与过氧化氢溶液制氧气的相同。因为反应物的状态和反应条件都相同。
师：那收集装置呢?二氧化碳可溶于水，密度比空气的大。选择什么收集方法合适呢？
生：向上排空气法。
师：请同学们利用提供的仪器组成制取装置。
（学生开始组合仪器，准备药品。）
师：组装后请同学们参考下图。
师：大家可参照屏幕上给出的步骤实验。
步骤：1.检查装置的气密性；
2.装入药品（先固后液）；
3.收集气体（验满）；
4.检验气体（通入澄清石灰水）；
5.拆卸装置、清洗。
（学生每组分别制得一瓶二氧化碳。）
师：在今天的学习中，大家善于思考，善于表达。你是否还有疑问，希望大家提出来，我们共同探讨解决。
生15：为什么粉末状的碳酸钠、碳酸钾等反应迅速而块状大理石反应速率适中。
师：粉末状固体与盐酸接触面积大，而块状的大理石接触面积小影响速率。如果把大理石粉碎也会加快反应速率。另外碳酸钠、碳酸钾是纯净物而大理石是混合物。
生16：二氧化碳绝对不能用排水法收集吗？
师：虽然水中会溶解一些二氧化碳，但也可以用，为减少损失通常不用。你可以课后做一下实验，验证一下。
师：请同学们总结归纳这节课的学习收获。
生17：复习氧气的实验室制法，确定制取气体装置的依据。
二、重、难、疑点及解决办法：
重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、实验设置和制取方法；难点：从实验室制取气体的设计思路出发，学氧化碳的实验室制取方法；疑点：实验室制取二氧化碳。为什么不能用稀硫酸?解决方法：
(1)采取讨论的形式，从学生学过的氧气的实验室制法，归纳和总结出气体实验室制法的设计思路和方法。(2)通过演示和补充实验，组织学生分析讨论二氧化碳的实验室制取方法。使学生掌握实验室制取二氧化碳的原理，提高学生分析和解决实际问题的能力。
三、教学步骤：
(一)明确目标：联系实验室制取氧气，学会实验室制取气体的一般方法；掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置、使用的药品、仪器名称和收集方法。
(二)整体感知：本节主要采用讨论的形式，使学生掌握二氧化碳的实验室制法。
(三)教学过程
[复习提问]：(1)CO2有哪些物理性质和化学性质?(2)实验室制取O2的反应原理是什么?
[小结]：实验室制取氧气的原理是利用高锰酸钾或氯酸钾(用二氧化锰作催化剂)，在加热条件下得到氧气。
[教师活动]:投影出制取O2的几套装置图，通过讨论得出这些装置图的适用范围：(1)当用固体反应，需要加热产生气体时。可采用用高锰酸钾制取氧气的装置；(2)当用固体和液体反应，不需要条件时，可采用用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的装置，
[提问]：(1)在实验室如何收集O2，根据它们什么性质?(2)如何检验O2?
[学生活动]，通过讨论得出以下结论：(1)根据气体的物理性质(密度和溶解性)决定采用什么方法收集；(2)利用物质的特性来检验物质。
[总结板书]:实验室制取气体的思路和方法是：
1. 首先了解在实验室的条件下。用什么药品，通过什么化学反应制取这种气体。
2，根据反应物的状态、反应条件和生成气体的物理性质，来设计实验装置，决定采用什么方法收集。
3，需要通过什么实验来验证制得的气体就是所要制的气体。
[讲解]：根据以上思路，我们来学氧化碳的实验室制法。
[板书]：一，实验室制取二氧化碳的化学反应原理
[学生活动]：阅读教材第111页。
[板书]：1，药品：大理石(石灰石)和稀盐酸
2，化学方程式：CaCO3+2HCI=CaCl2+H2O+CO2
[学生活动]：讨论实验室制取C2时，能否将稀HCI换成稀H2SO4？能否将CaCo3换成Na2Co3？
[演示实验]：向装有大理石的试管中加入稀HCI，另一支也装有大理石的试管中加入稀H2SO4。让学生观察实验现象。
[讲解]：大理石跟稀H2SO4反应一段时间就停止放出气体，是由于CaCO3和HzSO4反应生成的CaSO4微溶于水，覆盖在大理石表面，阻止大理石和H2SO4接触，反应就停止了，所以不能用稀H2SO4代替稀HCI。
[演示试验]：取两支试管，一支装有大理石，另一支装有碳酸钠，都加入盐酸。
[学生活动]：观察两支试管中产生气体的程度，思考碳酸钠和盐酸反应生成的二氧化碳是否容易收集。
[目的意图]：通过上面的演示试验，使学生理解掌握实验室制取二氧化碳所用药品和依据的反应原理。
[提问]：根据实验室制取二氧化碳的反应原理，确定制取二氧化碳可采用什么装置?
[板书]：二，实验室制取二氧化碳的装置
1，设置：同用过氧化氢和二氧化锰取氧气的装置相似。
[讲解]：采用与过氧化氢和二氧化锰制取相同的装置，指出反应的容器可以是锥形瓶、平底烧瓶、广口瓶、大试管、启普发生器等，并强调装置的正确性和原因。
[提问]：根据C(b的物理性质，采用什么方法来收集CO2呢?
[板书]，2，收集方法：采用向上排空气法，不能用排水法。
[实验]：实验室制取二氧化碳。
[提问]，(1)如何检验生成的气体是二氧化碳?(2)如何证明集气瓶中充满了二氧化碳?
[总结板书]，三二氧化碳的检验方法
1，检验方法：将生成的气体通人澄清的石灰水中，如果石灰水变浑浊，则证明该气体为CO2。
2，验满方法：将燃着木条放在集气瓶口，如木条熄灭，证明瓶内充满CO2。
[实验]，再次演示实验室制取CO2。
[目的意图]：提高学生的安全意识。
[板书]：四，三种常见的灭火器
(四)总结、扩展：比较氧气和二氧化碳的实验室制法。
四、布置作业
1，列表比较O2、CO2的实验室制法。
2，教材第112页习题1、5。
[教学反思]
【摘要】借鉴前人研究成果，使用计量经济学方法对原有的环境库兹涅茨曲线研究模型进行修正，对中国1978~2012 年经济发展的相关数据以及在此过程中的二氧化碳排放情况进行实证分析。实证分析结果显示，在研究的时间区间内，中国的人均GDP 增长与二氧化碳排放之间不存在符合环境库兹涅茨曲线倒“U”型假说的结论，而是呈现正“U”型的关系。
关键词 二氧化碳排放；人均GDP；库兹涅茨曲线
【作者简介】周塔尔才让，西北民族大学硕士研究生，研究方向：制度经济。
一、引言
改革开放近30年来，中国经济发展经历了长时间的高速增长。在经济高速增长的同时，环境问题也日趋严峻，其中最引人瞩目的是温室气体二氧化碳的排放问题。多家国际环境监测与预测机构的数据显示，中国从2006年开始成为全球二氧化碳排放量最大的国家，占全球二氧化碳排放量的1/4 左右，人均二氧化碳排放超过全球平均水平。
二氧化碳作为一种温室气体，过量的排放对于整个地球的生态系统稳定有着严重的威胁。为应对全球气候变暖带来的后果，1997年12月，在日本京都召开的由联合国气候变化框架公约参加国举行的三次会议签署了《京都议定书》，目的在于将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害，并对全球二氧化碳排放总量做了规划，确定了各主要国家的责任与减排目标。中国作为二氧化碳排放量最大的国家，在未来的发展中必将面临由于生态环境带来的国际环境约束，因此，中国在未来的经济增长过程中，关于二氧化碳排放量的问题是值得关注的。
二、环境库兹涅茨曲线
库兹涅茨曲线是用来描述人均收入与分配公平程度之间关系的一种假设，最先由经济学家库兹涅茨提出。他认为分配公平程度随着经济增长呈现出先增后降的趋势，即在坐标轴上显示为倒“U”型的曲线。环境库兹涅茨曲线假说认为，环境污染程度与经济发展之间同样存在一种随着经济增长环境污染程度先上升后下降的趋势。对于这一假说，学术界研究结论不一。支持者认为，由于经济增长过程中的技术替代、贫困减少以及市场机制中产权的清晰界定会对环境污染物的排放起到抑制作用，一些实证分析结果也证明了某些环境污染物与经济增长之间确实存在这样一种倒“U”型的趋势。另外一些学者认为，环境库兹涅茨曲线将收入作为外生变量具有内在缺陷，而且在低收入阶段环境恶化严重的条件下，经济是难以持续高水平发展的，也难以达到环境改善的转折点，在这一观点背后同样有相关的实证分析，表明环境污染与经济增长之间并不一定会出现倒“U” 型的趋势， 也会出现“N” 型、正“U”型、单边递增型曲线等等趋势。这些研究除了理论上的差别之外，还由于选择了不同的研究阶段或者不同的地区以及不同的污染物排放等，造成了结论上的差别。
本文在研究中将二氧化碳的排放作为研究的重点是考虑到了全球气候变暖的因素以及由此造成的中国区域性气候反常的威胁。另外，中国目前二氧化碳的排放在全球受到瞩目也是本研究选择其作为重点的原因。关于二氧化碳的环境库兹涅茨曲线，在一些以发达国家为研究对象的文献中，研究结果显示二氧化碳排放与经济发展之间存在环境库兹涅茨曲线假说中的倒“U” 型关系，而以中国或者中国的某些省份、地区作为研究对象的文献中，由于文献之间选取变量不一、研究区间的差别以及使用研究方法的不同，得到的结论并不一致。本文在借鉴前人研究方法的同时，选取区别于已有文献中的变量与阶段，试图通过实证分析来验证中国的经济发展与二氧化碳排放之间是否存在所谓的库兹涅茨曲线假说中的“拐点”。
三、模型选取与变量说明
（一） 模型的选取
首先，在做实证分析之前要考虑中国的经济发展与二氧化碳排放之间是否存在假说中的库兹涅茨曲线拐点。文章在研究中假设存在库兹涅茨拐点，即中国的经济发展与二氧化碳排放之间存在倒“U”型的趋势，也就是假设该模型的方程是一元二次方程，而且方程的二次项为负数。在已有的相关研究中，一般将污染物排放量作为被解释变量，而在选择解释变量的时候，不同的文献有不同的选择，有用人口规模的，也有用经济发展状况的等等。本文针对研究的主题，在模型中将人均二氧化碳排放量作为被解释变量，另外选取Shafik （1992） 使用的人均国内生产总值作为解释变量的二次方程形式，并取对数使模型的方程线性化，表达式如下：
LnCO2 = α + β1LnINC + β2(LnINC)2 （1）
其中，式（1） 中的CO2 表示二氧化碳排放指标，用人均二氧化碳排放量来衡量； INC 表示经济发展水平，用人均实际GDP来衡量；对各变量取对数是为了在分析中使模型线性化。
（二） 变量说明与相关数据的处理
首先，关于人均二氧化碳排放量指标的衡量。许多文献在研究中常使用世界银行公布的各国二氧化碳排放量作为指标，由于世界银行公布的相关数据的时间区间较短，很难涵盖我国改革开放30多年来的发展阶段，本文在研究中使用中国改革开放以来历年的能源消费总量作为主要指标。在中国统计年鉴中，能源消费结构包括煤炭、石油、天然气以及核能、风能等清洁能源，年鉴中的能源消费总量指标使用了按照物理学中的相关能源之间的替代关系而转换成的标准煤消费量来衡量，由此可以通过物理学相关公式换算成二氧化碳排放量，然后除以人口规模获得人均二氧化碳排放量。根据中国工业生产常用的标准煤燃烧系数以及现有技术条件下工业锅炉的效率，经过计算可以折算出1吨标准煤可以产生大约2.62 吨二氧化碳。通过查阅1978~2013年的中国统计年鉴，可以得到相关原始数据，经过折算可得到历年的二氧化碳排放情况，如图1所示。
其次，关于经济发展水平指标的确定。本文采取文献中常用的人均国内生产总值作为衡量标准，将历年的名义GDP 通过以1978 年为基期的GDP 平减指数折算为以1978 年为基期的实际GDP，然后与历年的人口规模相比得到历年的人均实际GDP。对1978~2013 年中国统计年鉴的原始数据处理后可得到如图2所示的结果。
（三） 实证分析与结果说明
根据模型（1） 的说明对上述数据取对数，然后使用eviews5.0 计量软件对数据进行回归处理，结果如下：
LnCO2 = 2.010 - 0.802LnINC + 0.091(LnINC)2（2）
（2.53）（-3.67） （6.10）R = 0.99 R2 = 0.98
根据回归结果可知，方程拟合度较高，各参数的检验以及模型的总体检验都可以通过，即该模型解释变量与被解释变量之间存在函数关系。另外，通过对回归结果的分析可以看出，二次项系数为正数，说明该方程并不是如模型假设那样的倒“U”型曲线，而是正“U”型曲线，显然与环境库兹涅茨曲线的相关假设不符。但是这一结果与另一些相关文献的实证研究结果相同，都验证了环境污染与经济增长之间并不一定存在环境库兹涅茨曲线假说中所描述的倒“U”型曲线，而有可能是正“U”型的结果。如图3所示。
通过对回归后方程的分析可知，方程为正“U”型曲线，曲线的拐点发生在人均实际GDP大约为90 元（取对数后大约为4.5） 的时候，1978年的人均实际GDP 为379 元（取对数后为5.9），即图3 中Ln （INC） =5.9 的时候，即模型所假设存在的拐点发生在1978年之前，因此从模型的实证分析可以得出如下结论：自改革开放以来（即1978 年后），中国的二氧化碳排放与经济增长之间一直是一种单边递增的函数关系。
四、结论
（一） 实证分析结果的理论解释
对于假设中的环境库兹涅茨曲线是否是倒“U”型曲线的研究本来就存在争议，大多数支持者的实证分析结果数据和经验源于发达国家，而对于发展中国家的研究，由于早期关于环境污染方面的数据缺失以及不同污染物与经济增长存在的不同关系等原因而存在争议。因此，一些学者对于库兹涅茨曲线的普遍性提出了质疑，一方面是针对不同研究主体而言的，不同的国家地区，污染数据采集的时间段不同都会出现不同的结果；另一方面，即使上述研究主体与时间段相同，不同的污染物也会出现不同的曲线。因此，单纯依靠发达国家的发展经验而将环境库兹涅茨曲线假说作为一种普遍性的理论是有待进一步研究的。与已有的文献以及相关研究成果相比较，本文的实证分析结果验证并解释了中国改革开放以来，二氧化碳排放与经济增长之间存在着一种单边递增的函数关系，在一定程度上可以说明倒“U”型的环境库兹涅茨曲线假说并不具有普遍适用性。
（二） 实际意义
此外，通过对中国二氧化碳排放与经济增长关系的实证分析，可以知道模型假设中二者存在的环境库兹涅茨曲线并不是倒“U”型的，而是正“U”型，特别是改革开放以后，中国的经济增长与二氧化碳排放之间存在着单边递增的关系。这说明，中国的二氧化碳排放与经济增长之间有一定的关系，随着经济的高速发展，工业生产中对于化石燃料的大规模快速消费，新兴能源的研发以及使用还不足以替代现有的主要能源，农业生产过程中技术、化肥对农作物燃料的替代不足以及各种现代化交通工具的膨胀性使用等等，确实带来以二氧化碳为主的温室气体的过量排放。因此，在现有的发展水平下，中国的经济增长仍需承受较大的环境压力，尤其是温室气体对区域气候带来的威胁，中国仍需要在重视经济发展的同时处理好环境问题。
【关键词】当归；提取成分；提取工艺
【中图分类号】R9 【文献标识码】A【文章编号】1004-4949（2013）12-54-02
当归为伞形科植物当归的干燥根，性温味甘、苦、辛，具有补血活血、调经止痛、润燥滑肠的功效[1]，是临床常用的一味中药。为最大程度提高当归的提取量，提升使用利用度，本文特对二氧化碳超临界提取、乙醇回流提取、水蒸气蒸馏提取、乙醇渗漉提取提取工艺对于当归提取成分种类的影响进行分析，现将研究情况报告如下：
1 材料和方法
1.1材料：
阿魏酸对照品（中国药品生物制品检验所），高效液相色谱仪，容量瓶，二氧化碳超临界萃取仪，95%乙醇，甲醇，70%乙醇，乙腈，蒸馏水。
1.2 方法：
以从当归中提取阿魏酸为例，比较二氧化碳超临界提取、乙醇回流提取、水蒸气蒸馏提取、乙醇渗漉提取工艺这四种不同工艺对该成分的提取量。
1.2.1 提取工艺
1）二氧化碳超临界提取。取100克当归原生药材，以20毫升95%的乙醇作为夹带剂，在40摄氏度―50摄氏度的温度，25MPa-30PMa的萃取压力[2]，8MPa-10PMa的解析压力，10L/h-12L/h二氧化碳流量下进行三个小时的二氧化碳超临界提取，提取结束后定容至50ml提取物，取其上清液用0.45μm微孔滤膜过滤。
2）乙醇回流提取。取100克当归原生药材，用70%的乙醇进行两次回流提取，每次加入5倍于原生药材量的乙醇溶液，每次回流1.5h，每次提取后收集500ml提取液，混合后精密提取提取液2ml，将提取液放置在10毫升的容量瓶中，加入甲醇定容后摇匀，用0.45μm微孔滤膜过滤。
3）水蒸气蒸馏提取。取100克当归原生药材，加入5倍于药材的蒸馏水，连续蒸馏5h，收集提取液后加入甲醇溶解，定容至25ml后摇匀，用0.45μm微孔滤膜过滤。
4）乙醇渗漉提取。取100克当归原生药材，加入5倍于药材的70%浓度乙醇溶液，渗漉速度为3ml/（min.kg），收集渗漉液并定容至100ml，精密移取提取液2ml，移至10ml的容量瓶中，加入甲醇定容后摇匀，用0.45μm微孔滤膜过滤。
1.2.2 阿魏酸含量测定： 使用高效液相色谱法对每种提取工艺的阿魏酸的含量进行测定。
1）色谱条件。以乙腈―0.085%磷酸（19：81）溶液作为流动相，以1ml/min的流速，以316nm的波长。
2）供试品溶液制备。取每种方法的提取物并定容至200ml后进行微孔过滤即得。
3）对照品溶液制备。取阿魏酸对照品1mg，放置在50ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线后摇匀，对照品阿魏酸的含量为20μg/ml。
4）测定方法。分别精密称取5μl对照品、供试品溶液注入到高效液相色谱仪，记录色谱图。
5）线性关系考察。分别精密移取阿魏酸对照品溶液（22.21μg/ml）1ml、2ml、4ml、8ml、10ml，分别加入70%甲醇溶液稀释至10ml，分别配制成为2.221、4.442、8.884、17.768、22.210μg/ml，分别进样，记录色谱，得回归方程为Y=6.012313X+26.32344（r=0.99999），具有良好的线性关系。
6） 精密度实验。精密吸取同一供试品反复进样6次，所得精密度RSD为0.45%，说明使用该法测定具有良好的精密度。
7）稳定性。精密吸取同一供试品5份，分别在0、3、6、9、12小时进样，所得稳定性RSD为1.12%，说明使用该法测定在12小时内具有良好的稳定性。
2 结果
经计算，二氧化碳超临界提取、乙醇回流提取、水蒸气蒸馏提取、乙醇渗漉提取工艺这四种不同工艺所提取100g当归的阿魏酸量分别为43.23mg、27.32mg、0mg、23.23mg，二氧化碳超临界提取阿魏酸的量最高。
3 讨论
目前研究已知，当归根中所含的主要成分主要分为两大类，挥发油成分和非挥发性成分[3]，其中成分主要有：阿魏酸、烟酸、亚丁基苯酞、β-蒎烯、对聚伞花素、6-正丁基-环庚二烯-1，4、异菖蒲烯、藁本内酯、谷甾醇等，其中阿魏酸是较早从当归中提取的有效药物成分，其含量和当归挥发油的含量基本一致。研究表明阿魏酸具有较强的抗氧化性，可以清除人体自由基，调节生理机制，抑制血小板凝聚，具有显著的抗菌、抗病毒作用，由于阿魏酸所发挥的显著药理作用，所以本文将其作为研究对象，用来对比不同提取工艺对于当归有效成分提取的影响。
二氧化碳超临界萃取方法的原理是：利用超临界二氧化碳对于一些天然产物有特殊溶解作用的特点，使用超临界二氧化碳进行中药萃取。研究表明[4]，二氧化碳超临界的溶解能力和二氧化碳的密度有关，所以利用不同的压力、不同的温度来调节超临界二氧化碳的溶解效果。提取是在超临界状态下，让超临界二氧化碳和要提取的中药充分接触，有选择地按照不同极性、不同沸点、不同分子量依次提取出来。由于中药成分较为复杂，所以特定压力、温度下所提取出的成分也并非单一，但是可以通过对提取条件的控制来达到最为理想的效果，再通过减压、升温的手段将超临界二氧化碳变成普通的二氧化碳，这样就可以将目标成分完全析出，达到提纯的最终目的。其优点是：对环境没有污染，提取没有残留；将有效成分的提取、分离有效的结合在一起，高效、节能[5]；提取过程无毒、安全性高；提取工艺简单，并且速度快，可以最大程度节约提取成本；超临界二氧化碳对于低分子、低熔点、亲脂性的挥发油成分提取相当显著，具有十分优越的溶解性。
经计算，二氧化碳超临界提取、乙醇回流提取、水蒸气蒸馏提取、乙醇渗漉提取工艺这四种不同工艺所提取100g当归的阿魏酸量分别为43.23mg、27.32mg、0mg、23.23mg，二氧化碳超临界提取阿魏酸的量最高。以上结果说明，水蒸气蒸馏提取不出阿魏酸，而乙醇回流提取、乙醇渗漉提取工艺虽然能提取出阿魏酸，但是依旧存在浪费，同时在操作过程中需要利用大量的有机溶剂，提取物中有残留，需要进一步的进行分离处理，而二氧化碳超临界提取在当归有效成分提取中明显具有显著优势，大大提高了当归原生药材的利用度，降低了浪费，同时可以根据压力、温度的控制调节工艺以针对不同的提取目标。综上所述，使用二氧化碳超临界法对当归中的有效成分进行提取可以显著提高提取量，并且在挥发性成分提取上具有显著优势，值得推广。
参考文献
[1]付卫华.不同产地当归饮片的鉴定学及质量研究[J].中国医学创新，2013，10（26）：140-141.
[2]苏华丽，谭梅英，张诚光.不同产地当归中阿魏酸的含量分析[J].湖南中医杂志，2013，29（7）：126-128.
[3]周献词.当归的炮制及有效成分研究[J].中国医药指南，2013，11（23）：677-678.
本节教材的特点是难度不大，实验较多，联系生活和生产实际的内容也较多，学生比较熟悉也比较感兴趣，但是知识比较零散.所以只要抓好时机调动起学生的积极性和主动性，就一定能提高课堂效率.
学生之前已经学习了氧气的性质和探究物质性质的方法，而且本课题知识难度不大，许多知识学生比较熟悉，所以本课时采取自主合作探究方式，让学生在愉快中学习.
根据知识与技能、过程与方法、情感态度价值观的三维教学目标，我对“二氧化碳的性质”的教学进行如下设计.
1.教法
教师创设问题情景，引导学生自主合作探究，将更多的表达交流机会、动手练习与探究机会留给学生，在教师引导下由学生自己发现问题，设计实验来解决问题.
2.课堂教学设计（40分钟）
（1）整体思路
由于本课题属于元素及其化合物知识的教授，在多次教学实践中，我尽量寻求先进理念与教学现实的平衡，采用教师创设问题情景，引导学生自主探究的方式.在教学过程中处理好预设与生成、开放与收敛的平衡，尽量做到简单明了，重点突出.在实验探究过程中，我还以学案为辅助，引导学生完成本堂课教学.
（2）教学流程
单刀直入引出研究课题——学生交流对二氧化碳性质的感知——引导学生设计实验验证物理性质和化学性质——引导学生分析得出结论——引导学生补充完善二氧化碳的性质——结束语及课后练习.
3.教学评价与反馈
（1）在第一、二环节，由于在实际教学中，学生探究要占用主要的课堂时间，所以我在学生学习了二氧化碳的实验室制法的基础上，用幻灯片直接引入（连接幻灯片课件），然后让学生在课前发的学案上（连接学案课件）写出二氧化碳的性质，同时选两位学生代表在黑板上分别书写物理性质和化学性质，充分讨论交流后进入下一个环节.对于什么时候发学案的问题，在实际教学中，我尝试过提前一天发学案的方式，结果发现学生思维受到教材的限制，不开阔不活跃，所以我选择课前发.
（2）在第三、四环节，由于受时空限制，我准备采用有限制条件的探究，先让学生选择他最想验证的物理性质，按兴趣分组.每个组在约两分钟内设计出方案，并反映在学案上，评析后引导学生明确目的和操作步骤，再花约三到五分钟同时完成实验，由学生充分交流实验结果，得出物理性质.由于是让学生按兴趣分组，曾经担心课堂不好控制，实际教学后，发现学生都愿意多尝试几种方案，反而取得了意想不到的效果.在实际教学过程中，我也采用过以下方式：探究过程全开放，不限制仪器和药品，结果学生思维活跃，方案五花八门，但评析占用过多课堂时间，冲淡了本堂课的主题.
（3）在第五、六环节，化学性质的探究思路跟物理性质的探究类似.根据实际教学来看，学生很容易提出二氧化碳不支持燃烧、不燃烧以及二氧化碳与澄清石灰水的反应这两个化学性质，而探究的难点在二氧化碳与水的反应.在这个环节的处理上，我认为重点是让学生体验“控制变量”这种探究方法，而不是创设这种探究方法，所以我采用由教师引导学生运用控制变量法设计出探究方案.在教学中学生会出现两种情况：一是提不出与水反应的化学性质，二是提出这个化学性质，但方案的设计有困难，我突破难点的方法是利用多媒体课件，取两朵干燥的石蕊花，一朵作为对比，另一朵滴上变扁的塑料瓶中的溶液，让学生观察其变色，在这儿有一个有趣的现象，每个学生都不约而同的发出“啊”的一声，我抓住时机引发学生思考：溶液中存在哪些物质？是哪种物质使石蕊花变色？从而得出三个变量，用控制变量法进行设计就水到渠成了.在得出正确结论后，进入第七个环节.
目的研究超临界二氧化碳萃取荆芥穗有效成分的最佳工艺条件。方法单因素实验的基础上，采用正交实验研究萃取温度、萃取压力、二氧化碳流量、提取时间对超临界流体萃取的有效成分得率影响。结果各因素对提取率的影响次序为：时间影响最大，萃取压力次之，萃取温度最小。优化后的工艺参数为：萃取压力20 MPa，萃取温度50℃，提取时间90 min，二氧化碳流量40 L/h。结论该法简便，选择性高，高效可行。
【关键词】 超临界二氧化碳萃取 荆芥穗
荆芥穗为唇形科植物荆芥Schizonepeta tenuifolia Briq的干燥地上部分。其干燥花穗即为药材荆芥穗。荆芥生用解表、散风、透疹，用于治疗感冒、头痛、麻疹不透、荨麻疹初期、疮疖；炒炭止血、治便血、崩漏。荆芥穗效同荆芥，其芳香气烈，祛风发汗作用较全草强烈［1］。现代药理研究表明荆芥穗显示出明显的抗补体作用，其主要成分胡薄荷酮具有抗炎作用，薄荷酮具有镇痛作用［2］。
超临界二氧化碳流体进行中草药有效成分的提取是近些年发展迅速的提取新技术［3，4］。该技术是通过改变二氧化碳的温度和压力使之处于超临界状态，利用二氧化碳在此状态下对有机物的溶解度差异来实现对有机物的提取分离过程。超临界二氧化碳对有效成分提取具有溶解度大，传质速率高，提取温度低，流程简单，溶剂可循环使用，对环境友好等优点，是一种理想的分离方法。据文献检索，到目前为止尚没有使用超临界二氧化碳流体提取荆芥穗中有效成分的技术研究。本实验对该过程的工艺条件优化进行了较细致的研究。
1 仪器与材料
荆芥穗（购于济南建联中药店）；二氧化碳（纯度>99.9%，杭州飞翔气体有限公司）。
HA220-50-06型超临界萃取装置（江苏省南通市华安超临界萃取有限公司）；DFY-400型摇摆式高速中药粉碎机（温岭市大德中药机械有限公司）。
2 方法
2.1 实验流程超临界萃取实验装置（见图1），主要包括冷冻系统、萃取系统和二级分离系统。
将粉碎后的荆芥穗（200～900目）装入1L萃取釜中，设定实验所需萃取温度、分离釜I温度为50℃、分离釜II温度为30℃。从钢瓶出来的二氧化碳经冷凝后通过柱塞泵升压，在预定的温度和压力下药材与超临界二氧化碳充分接触进行传质过程。分别调节阀门使萃取釜达到设定压力，再进一步逐一调节阀门使分离釜I压力达到10 MPa，分离釜II压力达到5 MPa。整个实验条件调节过程在10 min内设置好，并且实验运行过程中系统较为稳定。溶解了有效成分的超临界二氧化碳通过降压阀进行逐级降压，萃取物分别在分离釜Ⅰ和分离釜Ⅱ接收。二氧化碳通过柱塞泵又再次循环进入萃取釜反复使用。
通过预实验研究发现，分离釜I得到的都是脂肪酸等大分子化合物，分离釜II为实验研究需要的有效成分。以单位药材所得到的有效成分质量计算有效成分得率。
2.2 超临界二氧化碳萃取实验设计单因素研究萃取温度（35～60℃）、萃取压力（12～30 MPa）、二氧化碳流量（16～50 L/h）、提取时间（0～100 min）基础上，从实验过程的稳定性出发，选择主要因素萃取压力（A）、萃取温度（B）、提取时间（C）3个因素，设计3因素3水平正交实验，以有效成分得率为考察指标，优化过程工艺。
3 结果
3.1 萃取压力的影响压力是超临界萃取中的重要工作参数。从图2可看到，压力为12～20 MPa之间时，荆芥穗有效成分的萃取率随压力的升高而增大，开始增加较为明显，这是因为在一定温度下随着萃取压力的升高，二氧化碳密度增大，从而使溶解能力也增加，萃取率也相应提高。但压力超过20MPa后，萃取率反而下降，可能是由于二氧化碳压力越高，传质速度越慢，扩散系数也随之减少，不利于进一步的提取。同时，从经济角度来看，高压会增加设备投资和操作费用，因而压力也并非越大越好。
3.2 萃取温度的选择当增加温度时，一方面流体的传质速率增加，降低了溶质内聚能，有利于有效成分从药材中脱附，但是温度升高导致流体密度会相应下降，溶解力下降，不利于萃取。图3则反映了温度变化两种影响因素竞争对有效成分得率的影响情况。有效成分得率在实验范围内一般随萃取温度增加先增大后减少。
3.3 二氧化碳流量的影响二氧化碳流量是由泵的频率决定的，它们之间的关系是增函数关系而非正比关系。二氧化碳流量越大，说明萃取釜中溶剂超临界二氧化碳的更新速度越快。CO2 流量对萃取率的影响主要有两个方面：一是CO2 流量增加，相当于萃取剂与被萃取物有较大比值，传质速度加快，有利于被萃取物从物料中向超临界流体中扩散，从而提高萃取率；二是CO2 流量增加，超临界CO2 的停留时间减少，CO2未达到萃取平衡，与物料接触不充分以及在此流量下被萃取物来不及在解析中析出就被冲回萃取釜而使萃取率不大。结果见图4。在萃取温度45℃，萃取压力16 MPa，萃取时间100 min情况下，随着CO2流量的增加荆芥穗油萃取率开始增大，当其流量为40 L/ h时达到最大值，之后随着CO2 流量增加，荆芥穗油萃取率降低。由于实验过程中调节二氧化碳流量对系统稳定性有影响，因此之后的正交实验均在最佳流量40 L/h条件下进行。
3.4 提取时间的影响每次实验分别在10，20，40，60，80，90，100
min取样1次，一般前4～5次取样已经获得较多的萃取物，之后萃取物量较少。随着时间增加萃取量增加，并且在实验初始10 min增加较快，原因是初始药材中荆芥穗油含量高，与溶剂超临界二氧化碳中油浓度之间梯度大，传质效果好。之后两相之间浓度梯度逐渐降低，提取速度下降。80～100 min增加趋缓。
3.5 超临界二氧化碳提取有效成分的工艺优化在单因素实验基础上，进行L9(34)正交实验。实验结果与分析见表1～2。由表2可以看出提取时间是该工艺过程中极为显著性因素。综合因素水平的极差分析，影响超临界二氧化碳萃取荆芥穗有效成分收率大小先后次序为：提取时间>萃取压力>萃取温度。为了获得较高的有效成分得率，本研究过程中最佳的工艺参数组合为：萃取压力20 MPa，萃取温度50℃，提取时间90 min，二氧化碳流量40 L/h，分离釜I压力10 MPa，分离釜I温度50℃，分离釜II压力5 MPa，分离釜II温度30°C。在该实验条件下重复实验两次，平均有效成分得率为6.28%。表1 超临界二氧化碳萃取有效成分的正交实验结果与计算，表2 方差分析（略）。
4 结论
超临界二氧化碳萃取荆芥穗有效成分过程中，萃取温度和萃取压力增加，有效成分得率先增加后减少，合适的二氧化碳流量有利于传质，得率随提取时间的延长逐渐升高。正交实验结果表明，各因素对有效成分得率的影响次序为：提取时间>萃取压力>萃取温度。
通过正交实验得到优化后的工艺参数组合为：萃取压力20 MPa，萃取温度50℃，提取时间90 min，二氧化碳流量40 L/h，分离釜I压力10 MPa，分离釜I温度50℃，分离釜II压力5 MPa，分离釜II温度30℃。
参考文献
［1］中华人民共和国卫生部药政管理局，中国药品生物制品检定所.中药材手册［M］. 北京: 人民卫生出版社，1989:450.
［2］Hiroshi H.， 邓颖. 荆芥和连翘的化学及药理研究［J］. 国外医学·中医中药分册， 1991，13(4): 28.
全球气候持续变暖已经成为当前人类面临的主要挑战,人类活动排放的二氧化碳与气候变暖关系密切°°。作为世界上最大的发展中国家和第二大能源生产和消费国，以及仅次于美国的二氧化碳排放国家0,中国面临着越来越大的压力和挑战。2009年5月20日召开的哥本哈根气候变化会议围绕着发展中国家是否应该承担减排义务展开了激烈的交锋,抑制气候变化制定合理有效的环境政策成为了国际上的研究热点。中国也一直采取政策、措施来积极应对气候变化，中央在‘‘十一五”规划纲要明确提出，到2010年单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末要降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%,并将其列为重要的约束性指标。同时,我国政府于2009年11月26日正式宣布控制温室气体排放的行动目标,决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。因此，研究二氧化碳碳减排问题不仅有利于落实科学发展观，而且对于国家的可持续发展,减缓全球气候变化具有积极的意义。
事实上，二氧化碳减排的最有效措施是以重点领域作为突破口和重要抓手。化学工业作为工业部门中高能耗、高污染的行业之一，自然成为了我国减排工作实施的重点领域。据统计，化工行业年排放工业废水30多亿吨,工业废气1.4万亿立方米,产生工业固体废弃物8400多万吨,分别占全国“三废”排放总量的16%、％和5%,位居工业行业的第1、和5位。另一方面,尽管通过新的节能技术和减排技术已使我国化学工业主要耗能产品的单位能耗有不同程度的降低，但单位产品的能耗和排放与国际先进水平相比仍有一定差距。就能源利用效率而言，我国化学工业的能源效率比发达国家低10%-15%左右，一些产品单位能耗比发达国家高10%-20%左右。因此，化学行业二氧化碳减排工作的有效开展对于我国整体节能减排工作的突破和循环经济的发展具有重要现实意义和示范作用。
然而，对化学行业二氧化碳减排政策制定和实施离不开对该行业的碳减排影响因素分析。究竟哪些因素推动了能耗量的增长和碳排量的变动？哪些部门是主要的耗能部门或者是最大的碳排放源？等等，只有充分掌握上述影响碳排放的因素,才能有针对性地制定和实施有效的行业节能减排政策。因此，研究化学行业的二氧化碳排放的影响因素具有重要的理论和现实意义，并能为制定可行的行业节能减排等环境政策提供参考。
二、国内外研究现状
目前与本文研究相关的文献主要集中碳排放强度以及碳排放因素两个方面。
(1)碳排放强度
Greening等(1998)对10个OECD国家（丹麦、芬兰、法国、联邦德国、意大利、日本、挪威、瑞典、英国和美国）的生产部门(1971-1991年)进行了分析,认为生产部门能源强度下降是其碳排放强度下降的主要原因，同时能源价格等一些其他因素对碳排放强度有很大影响0。Zhang(2003)利用没有残差的Laspeyres方法分析了中国工业部门1990-1997年能源消费的变化，研究结果表明1990-1997年工业部门所节约能源的87.8%是由于实际能源强度下降引起的，能源下降主要体现在黑色金属、化学、非金属矿物、机械制造四个部门?。Wu等(2005)根据中国各省的数据,利用一种新的三层分析法研究了1996-1999年中国二氧化碳排放“突然下降”的原因，研究结果表明：工业部门能源强度下降的速度以及劳动生产率的缓慢下降是化石燃料利用二氧化碳排放下降的决定因素5。Fan等(2007)分析了1980-2003年一次能源利用和物质生产部门终端能源利用的碳排放强度变化情况，研究发现能源强度下降是中国碳排放强度下降的主要原因0。魏一鸣等（2008)在《中国能源报告（2008)：碳排放研究》中对中国能源消费与碳排放进行了研究指出中国碳排放强度高于世界平均水平,但是下降较快，中国碳排放强度仍存在一定的下降空间，减缓二氧化碳排放增长的重点是降低能源强度、降低能源消费结构中的高碳能源比例、增加低碳能源消费、以及控制人口数量来实现0。
(2)碳排放因素
许多学者利用因素分解方法和投入产出理论,研究了二氧化碳气体排放变化的影响因素以及与环境相关的问题。Gould和Kulshreshtha(1986)首次将最终需求、结构依存以及节约能源与萨斯喀彻温省的能源消费结合起来?。Rose和Chen(1991)运用投入产出结构分解方法来解释1972-1982年美国经济的中间部门的基于燃料和其他投入之间的中间燃料替代0。Chang和Lin(1998)利用投入产出结构分解法分析了1981-1991年台湾二氧化碳排放趋势和工业部门排放二氧化碳的变化M。Fan(2006)等分析了1975-2000年人口、经济、技术对中国、世界、高收入国家、较高的中等收入国家、较低的中等收入国家、低收入国家的二氧化碳排放的影响，研究发现人口、经济、技术对不同收入水平国家二氧化碳排放量的影响是不同的。MichaelDalton等(2008)的研究中指出从长远的角度来看，人口老龄化会减少二氧化碳的排放,人口的年龄结构对二氧化碳的排放和能源利用等产生影响，如果在人口相对较少的情况下，排放量几乎会降低40%12。MinZhao、LirongTan等（2010)基于LMDI方法利用1996年-2007年的历史数据研究了上海工业部门的碳排放影响因素，结果表明经济产出效应是推动碳排放增长的主要因素，而能源强度的降低和能源结构、产业结构的调整成为抑制碳排放增长的因素13。ClaudiaSheinbaum等(2010)米用LMDI方法定量研究了1970-2006年间墨西哥钢铁工业部门的能耗和碳排放情况，他们指出经济活动效应使能耗在所研究时间范围内增长了227%,而结构效应和能源效率效应则分别使能耗减少5%,90%14。SebastianLozano、EsterGutier?rez(2008)运用数据包络分析（DEA)研究了人口、能耗、碳排放和GDP之间的关系M。牛叔文、丁永霞等(2010)以亚太八国为对象，采用面板数据模型,分析了1971-2005年间能耗、GOT和二氧化碳之间的关系，他们的研究显示发达国家的碳排放基数和能源利用率高，单位能耗和单位GDP排放的二氧化碳低,而发展中国家则相反，我国的能耗和碳排放指标所优于其他三个发展中国家,但次于发达国家116。ChengF.Lee、SueJ.Lin(2001)利用投入产出结构分解的方法研究了影响台湾石化行业1984年到1994年二氧化碳排放的关键因素,通过指数分解分析、投入产出理论以及结构分解方法，识别出二氧化碳排放系数,能源强度、能源替代、增值率、中间需求、国内最终需求、最终出口需求等8个因素台湾石化行业的二氧化碳排放变化的影响，并提出了相应的政策建议。
综上可以看出，尽管目前关于碳减排研究较多,但多集中在国家或者区域层面上，且大多关于西方国家和地区，而对在经济领域具有重要地位的特定工业部门研究却不多见，特别是采用定量实证分析化学工业碳排放的研究很少。
三、方法及数据来源
(一）二氧化碳排放量的估算
根据IPCC给出的温室气体排放指导方针目录（1996年修订版），中国化学工业的二氧化碳排放量可以采用以下公式进行估算,如式（1)所示。
(二）化学工业二氧化碳排放量变化的因素分解模型
借鉴Kaya恒等式M,为了分析化学工业的二氧化碳排放量变化的影响因素，可以将化学工业二氧化碳排放总量分解为以下的影响因素：化学工业能源消费总量、化学工业具体部门能源消费比例、化学工业化石能源比例、化学工业化石能源结构以及能源碳排放系数。具体公式如（2)所示，公式(2)中的参数说明如表2。
为了下文叙述方便,将(2)、(3)式分别称为二氧化碳排放模型、能源消费模型。Ang(2004)B9]比较了各种不同的指数分解方法，认为对数平均指数分解法（LMDI)在其理论基础、适用性以及结果解释等方面具有优势，因此本文选择LMDI(Log-MeanDivisiaIndex)方法。根据LMDI分解方法，可以推出如下等式。
(1)二氧化碳排放模型
E表示现期相对基期化学工业能源消费量的变动;AEq、、Eu尾,AEei分别表示化学工业能源消费量的经济增长效应、化学工业产出比例效应、化学工业的部门结构效应、能耗强度效应。同样地,根据LMDI分解方法得到如下分解结果：
对基期二氧化碳排放量的变动;ACEi,ACfe,ACes,ACec、ACQ、ACu、ACss、/AC?分别表示部门能源消费效应、化学工业化石能源比例效应、化石能源结构效应、能源碳排放强度效应、经济增长效应、化学工业产出比例效应、化学工业的部门结构效应、能耗强度效应。
(三）数据来源
本文分析了1996-2007年我国主要化学工业二氧化碳排放量的变动情况。1996-2007年的各部门的工业总产值数据来源于中国工业经济统计年鉴1997、1998、2000、2001、2002、2003、2004、
2006、2007,由于未得到1998年和2004年的工业总产值，因此本文通过前后两年平均得到1998年和2004年的工业总产值。1996-2007年的二氧化碳排放量根据国家发改委能源研究所的数据计算得到。各部门的能源消费量以及煤炭、石油、天然气等的能源消耗来源于中国统计年鉴1996-
2007。在本文中假定三种能源的二氧化碳排放强度保持不变，因此,ACm=0。
四、结果分析及讨论
能源消费、能源强度以及能源结构都与化学工业二氧化碳排放相关，另外,一些经济因素如工年二氣化碳排放模型分解结果累积图业总产值等也会影响化学工业二氧化碳的排放。LMDI方法可以有效地识别这些关键因素的影响程度。本文将化学工业分为化学原料及化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业以及塑料制品业等5个部门。
(一）二氧化碳排放模型结果根据(4)式，以1996年为基年,逐年变动累积得到的结果如图1所示。
结果显示,在1996年至2007年之间，中国化学工业二氧化碳排放量的变动基本上可以由能源消费量的变动来解释,化学工业化石能源结构效应、化学工业化石能源比例效应的影响其次,化学工业具体部门的能源消费效应的影响最小。从整体趋势来看，化学工业能源消费的增长增加了二氧化碳排放量，而化石能源结构效应以及化石能源比例效应的负向变化抑制了二氧化碳的排放。另外,1996年至1999年间，化学工业二氧化碳排放量是逐年减少的，主要是由这几年化学工业能源消费以及化学工业具体部门能源消费的降低所致。随着部门及总体能源消费的增加，二氧化碳排放开始出现明显增长,到2004年，出现大幅度增长,此时则主要缘于化学工业化石能源比例效应及能源消费效应,即能源消耗,尤其是大量的化石能源的消耗直接导致了二氧化碳排放量的增加。
以1996年为基期,2007年为现期，根据4式的分解结果如图2。2007年相对于1996年化学工图2中国化学工业1996年和
业二氧化碳排放量的变动中，能源消费效应的贡献度为172.86%,化石能源比例效应和化石能源结构效应的贡献度分别为-5.08%、-67.43%,而化学工业具体5个部门（包括化学原料和化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制造业以及塑料制造业）的能源消费效应的贡献率仅为-0.34%。自上世纪90年代中期以后，煤炭在化石能源中的比例有所下降，石油和天然气的比重有所上升。三种化石能源中，煤炭的二氧化碳排放强度最高，石油次之，天然气最低。因此,化学工业化石能源的结构变动有利于减少二氧化碳的排放。在全球气候变暖、温室气体排放不断增加的压力下,除了调整化石能源结构以外，还应大力推进新能源（包括风电、核电和水电）的使用比例。
(二）能源消费模型结果
根据(6)式,以1996年为基年,逐年变动累积得到的结果如图（3)和（4)所示。
从图3可以看出，经济发展和能耗强度变动是影响化学工业能源消费量的最主要的两个因素,其中，经济增长增加了二氧化碳的排放,而能耗强度变动减少了二氧化碳排放。而化学工业经济效应以及化学工业具体部门结构效应的影响较小。
2007年二氣化碳排放模型分解结果
图4从更细致的层面反映了化学工业中具体5个部门能耗强度的变化情况。其中，化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业的能耗强度下降很快,尤其在2001年以后。医药制造业、橡胶制品业以及塑料制品业的能耗强度减少较缓慢。说明化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业两个部门是化学工业所有部门中能耗较高、同时经济发展也较高的部门。为了降低化学工业二氧化碳排放量,提高能源效率，应该加强化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业的经济投入，同时通过改善相应设备，增加清洁能源比重,降低化石能源消费。
根据(6)式，以1996年为基期，2007年为现期，分解结果如图5所示。
(三）叠加结果
在(4)、(6)两式分解结果的基础上,根据（8)式,叠加后的结果如图6所示。
以1996年为基期，2007年为现期,叠加后的结果如图7所示。
图7全面地反映了各影响因素对1996-2007年中国化学工业二氧化碳排放量变动的贡献程度。根据图7及以上的分析，可以得到：
(1)经济活动和能耗强度下降是影响中国化学工业1996-2007年二氧化碳排放的两个最重要的因素。能耗强度的下降明显减少了二氧化碳的排放,但仍无法抵消经济增长导致的二氧化碳排
放量的增加。
(2)中国整体经济增长导致的二氧化碳排放源于经济增长对能源的需求和消耗，这也造成了化学工业二氧化碳减排与其经济发展之间的矛
盾。为了在减少二氧化碳排放的同时不会抑制经济的发展,需要考虑更多的因素，如化石能源的减少,能源结构的优化,部门结构的调整等等。
(3)由图7可以看出，化学工业的经济发展反而会降低其二氧化碳的排放，因此，应继续关注我国化学工业的生产和发展,加大投入。
(4)能耗强度的下降无疑是化学工业二氧化碳减排最有力的贡献因素，因此，为了提高化学工业的能源利用效率，降低二氧化碳排放,需要不断降低能耗强度,可以通过增加研发投入、改进技术以及改善相应设备、增加新能源比重入手。
(5)化学工业具体部门结构的变动会增加能
年和2007年叠加分解结果
源的消费量，因此需要调整各部门的结构，关注高耗能部门(化学原料和化学制品制造业以及化学纤维制造业）的能源消费,增加较低耗能部门的投入,以期降低能源消耗。
(6)化学工业能源结构的优化减少了二氧化碳的排放,虽然相对而言，能源结构的贡献率不是很大,但是能源结构的优化作为战略性的减排政策是非常重要的，尤其是大力发展核能、风能以及太阳能等非化石能源。
[关键词]全球气候变暖,二氧化碳税,节能减排
税收作为一种有效的经济手段，具有宏观调控和聚集财富的功能。许多西方发达国家已经建立起了一整套完善的二氧化碳税收制度，并取得了良好的节能减排效果。面对日益严重的环境问题，如何借鉴西方国家的成功经验，在我国建立起一套实用、完善的二氧化碳税收体系就成为一个亟待解决的重要问题。
一、二氧化碳税在国际上的发展趋势
(一)全球气候变暖与绿色税制
由于人类活动和自然变化的共同影响，全球气候正经历一场以变暖为主要特征的显著变化。人类活动通过改变地球大气层中温室气体、气溶胶(气体中的悬浮微粒，如烟、雾等)以及阴暗度来引起气候变化。其中，产生最大影响的活动是化石燃料燃烧，关键温室气体二氧化碳(CO2)就是通过这一途径被释放到大气中。这些气体聚积在大气中，引起大气浓度的与时俱增，进而导致全球气候变暖。国际社会和科学界已对全球变暖高度关注，采取各项措施应对这一趋势。
经济与合作发展组织(OECD)1972年就提出了“污染者付费”(PolluterPaysPrinciple，PPP)原则，从而引发了世界税制绿化浪潮，并为包括二氧化碳税在内的绿色税制的实施确立了基础。20世纪70年代以来。OECD成员国以及欧洲多国纷纷推行二氧化碳税政策，并结合已有税制的结构调整，取得了十分明显的延缓全球变暖与保护环境的环境效果。1992年6月通过的联合国《里约环境与发展宣言》也要求名国政府加强财政以及经济政策的补充性作用，把环境费用纳入生产者和消费者的决策过程。
除了以环境为出发点外，绿色税制的运用，更对国家经济与民生有整体的影响。因此，在税制绿化改革的背景下，二氧化碳税的运用正获得越来越多的支持，这也反映了国际环境经济手段和税收结构的最新发展。
(二)二氧化碳税的概念与特性
二氧化碳税最早由英国经济学家阿瑟·皮苟(ArthurCecilPious)在《福利经济学》一书中提出。二氧化碳税可以通过对燃煤和石油等化石燃料产品的含碳量进行征税来实现减少化石燃料消耗和二氧化碳这一主要温室气体的排放。二氧化碳税是与全球气候变化紧密联系在一起的，其特性可以归纳为以下四点：(1)二氧化碳税的实质是为了保护全球温度这一公共产品，而对二氧化碳这一温室气体所开征的一项税负，目的是使排放二氧化碳的生产过程和消费所产生的外部成本内部化。(2)二氧化碳税是一种间接税，是在生产或者消费的过程中征收的。而且二氧化碳税具有固定税率，对国民经济发展的副作用相对较小。(3)二氧化碳税是一种调节税。随着越来越多的国家完成工业化进程，可供给的廉价燃料也在逐步减少。环境税制相对成熟的发达国家都将二氧化碳税作为一种调节税，因为二氧化碳税能够发挥激励作用，促进节能，促使风能、太阳能、地热能等可再生能源的使用。(4)二氧化碳税影响广泛而深远。征收二氧化碳税涉及社会经济和人民生活诸多方面，影响远比一般特许权税(如烟草专卖税)更加广泛深远。实施国在征收过程中，不仅要考虑经济效率、环境效果，还要考虑到社会效益、国际竞争力等问题，从而根据商品的收入弹性、收入替代效应，慎重选择征税品种和税率。
二、瑞典二氧化碳税制实证分析
(一)瑞典二氧化碳税制简介
瑞典与其北欧邻国一起，是欧盟第一批在环境保护领域发展和实施经济手段的国家，在环境保护中广泛运用了环境税、费和其它众多的经济手段。根据OECD2004年对其成员国做出的评估，瑞典实行了约70项以市场为基础的手段，是在环境保护方面运用最多经济手段的国家。
瑞典于1991年开征二氧化碳税，征税范围是所有种类的燃料油，该税是对现行能源税的补充。开征二氧化碳税的同时，能源税率降低了50％。从那之后，能源税体系几经变革，但是不变的是对于工业和电力产品的税率一直低于其它部门。目前，工业消费者不支付能源税，二氧化碳税也只需支付一半。电力产品不需要交纳任何能源税和二氧化碳税。瑞典目前二氧化碳税率为0.36瑞典克朗／千克CO2(合150美元／吨CO2)。征收二氧化碳税最显著的效果是有机物在瑞典直接供暖系统中的大量应用，如今瑞典约50％的供暖系统利用生物燃料等作为热能供给，而不再是用煤炭和石油来提供热能。
瑞典能源税体系于1991年进行了改革。改革后的能源税体系以二氧化碳税和对燃料征收的能源税为基础，而且对燃料征收的能源税不与燃料的含碳成分挂钩。开征二氧化碳税的同时，一般能源税率下降了50％。为了避免对瑞典工业的国际竞争力产生影响，工业部门的税率低于私人家庭，对于一些能源密集型产业进一步给予减免。目前瑞典对于化石燃料，尤其是对汽油征收的二氧化碳税非常高。
(二)瑞典征收二氧化碳税对温室气体的减排效果
根据德国著名环境组织Germanwach的统计资料表明，瑞典于2006年和2007年两次荣登“拯救地球国家名单”榜首，成为世界各国应对全球气候变暖行动中最有成效的国家。
2007年9月，瑞典政府的统计表明将近90％的减排效果归功于税收体系改革。瑞典环境部部长An—dreasAlgren称，如果没有征收二氧化碳税，国内的排放量将比现在高出20％。因为二氧化碳税的征收使得污染的成本升高，从而使全国都开始关注环保能源的开发与利用。因此，征收二氧化碳税是减排最有效的途径，而且基本不会影响到良好的经济增长势头。在1990～2006年间，瑞典的二氧化碳排放量减少了9％，远远超过了《京都议定书》所规定的发达国家减排目标。与此同时，瑞典的经济保持了44％的固定价格增长。
三、我国开征二氧化碳税的必要性
(一)开征二氧化碳税是国际大势所趋
根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在其第四次评估报告的结论，近50年的全球气候变暖主要是由人类活动大量排放的二氧化碳、甲烷(CH4)等温室气体的增温效应造成的。如今二氧化碳减排已经成为一种国际趋势。
到2007年底，国际社会已经制定了雄心勃勃的温室气体减排计划。一个总的共识是“80—20”原则，即在20年内力争把以二氧化碳为首的温室气体排放量降低80％。继欧盟成员国成功运用税收手段抑制二氧化碳排放量之后，加拿大、澳大利亚、日本等发达国家也纷纷响应应对全球变暖的号召，开始酝酿制定二氧化碳税制。气候变化已经成为主要的国际性议程，迅速和积极地减排将降低调整环境适应的代价。
但要达到“80-20”目标，以中国为首的发展中大国也肩负着巨大的减排压力。在2007年国际能源机构(IEA)的最新《全球能源展望》中，预测2030年世界能源需求将增长50％，其中40％是由中国和印度拉动的。联合国秘书长潘基文也在联合国气候变化会议上特别强调，在气候变化的情况下，未来20年预期的经济发展和增长的能源需求，特别需要发展中国家采取紧急行动以减缓气候变化的趋势。
(二)开征二氧化碳税是国家政策所向
近百年内中国年平均气温升高了0.5～0.8℃，已经略高于同期全球增温的平均值。从1986～2007年，中国已经连续经历了22个全国性暖冬。中国气象局局长郑国光也指出，适应和减缓气候变化是中国适应全球变暖的当务之急。
2006年，中国政府的“十一五”规划确立了节能减排工作的硬性指标：到2010年主要污染物排放总量减少10％。2007年5月国务院颁布的《中国应对气候变化国家方案》中，我国政府承诺将控制温室气体排放，确保实现2010年单位国内生产总值能耗比2005年降低20％左右这一约束性目标。2007年6月国务院颁布的《节能减排综合性工作方案》中，明确要制定和完善鼓励节能减排的税收政策，研究开征包括二氧化碳税在内的环境税。2007年11月，由财政部科研所孙钢研究员和许文博士完成的研究报告中提出的三种环境税可选方案中指出，二氧化碳税可以作为一种污染物排放税在中国适时开征。”在环境规划院课题组提出的独立环境税实施方案中，可供选择的税种包括：重要资源税、汽车污染税、能源消费税、二氧化硫税、二氧化碳税和废水排放税。2008年11月5日，由环保部中国环境文化促进会和中国发展战略学研究会社会战略专业委员会，中科院首席科学家牛文元教授牵头组织撰写的《中国碳平衡交易框架研究》报告，建议积极运用政策手段开征碳税，促使企业减少二氧化碳排放。
显然，随着中国政府节能减排的政策措施的落实和环境税制改革的推进，为了实现可持续发展的长久国策，需要开征二氧化碳税这一新税种来完善税收制度的环保功能，提高污染环境行为的税收负担。这也是树立我国作为发展中大国的环境保护立场和建设和谐世界的外交政策主张的一个契机。
(三)开征二氧化碳税有助于优化我国能源消费结构
众所周知，中国的一次能源结构以煤为主。由此可见，我国二氧化碳排放量高是由我国的能源结构特征决定的。
由于煤炭消费比重较大，就造成了我国能源消费的二氧化碳排放强度也相对较高。根据世界银行年刊《2007绿色年鉴》中对1980～2004年世界主要温室气体排放国化石燃料所排放的二氧化碳量的统计数据，2004年中国温室气体排放总量约为61亿吨二氧化碳当量，其中二氧化碳排放量约为50.7亿吨。2007年中国二氧化碳排放量已占世界总量的16％，仅次于美国。
现阶段，我国燃油的需求价格弹性处于较高水平，及时研究设计开征碳税将十分有利于促进我国能源消费结构的转变，从而避免进一步依赖于煤炭这样的化石燃料消费。海外经验表明，二氧化碳税的开征可以有效优化能源消费结构。瑞典自1991年开征二氧化碳税之后，由于二氧化碳税的征收导致燃料油和生物燃料的价格产生差异，国家的区域供热部门和许多企业为了追求生产成本最小化，对生物燃料的应用大为增加。在1991～1995年间，生物燃料在瑞典区域供暖系统中所占的比重从25％增长到了42％。目前，生物燃料、泥炭等提供了瑞典区域供热体系中能源供应的50％以上。
因此，中国如果能够及时开征二氧化碳税，必将有利于促进我国能源消费结构的转变，逐步淘汰落后的高能耗产业和技术，避免社会经济滑向不可持续的深渊。
(四)开征二氧化碳税有利于经济社会的发展
二氧化碳税是一种间接税，具有固定的税率而且不会改变分配结构，对经济发展的负面作用相对较小。这一点在国际上已经得到了广泛的认可。而且，一个国家或者地区在确定排放限额以及减排目标的情况下，在国家或者区域的层面实施碳税具有相当的优越性。如果中国开征二氧化碳税，这部分税收收入还将为我国财政收入做出巨大贡献。
全球气候变暖对中国来说远远超出了一般意义上的气候问题和环境问题，对我国经济社会发展已经带来十分严峻的挑战，在我国开征二氧化碳税已显得尤为紧迫。开征二氧化碳税对于在全社会增强节能减排意识，提高企业、个人等社会各方面对全球气候变暖问题的认识水平，积极应对气候变化，不断提升气候、生态、环境保护的层次和水平都有着重要意义；既是全面落实科学发展观，建立社会主义和谐社会的必然要求和重要内容，也是中国政府、公众和科学界的共同愿望。
四、我国开征二氧化碳税应注意的问题
(一)依据国情设计二氧化碳税
从我国现阶段的国情来看，环境税的税种设计要反映当前环境问题的主要矛盾。具体讲，就是要有利于促进“十一五”规划确定的单位国内生产总值能源消耗降低20％目标的实现。目前我国环保措施主要是以收取各项费用为主，征税为辅，并且这些少量的税收措施还是零散地存在于资源税、消费税、增值税等有关规定中，很难发挥遏制并减少环境污染的合力作用。
相关研究表明，虽然开征二氧化碳税能够显著降低我国温室气体排放量，但是也会对我国经济产生较大负面影响。因此，考虑到我国国情的制约，目前还未开征二氧化碳税。中国幅员辽阔，区域发展水平悬殊，考虑到社会公平问题和落后地区的发展问题以及税收对经济结构的影响，就需要谨慎设计开征二氧化碳税，以照顾不同地区和不同行业之间的分配问题。
二氧化碳税这一新税种的设立，与众多企业的税收负担直接联系在一起。因此我们在研究设计二氧化碳税时必须在不同地区实行差别税率，且初始税率应设置得较低，以使企业能尽快适应这一新税种。根据国际经验，二氧化碳税的征税对象应定位为化石燃料(主要包括煤炭、石油、天然气等)，其税收收入应纳入一般财政收入。而且二氧化碳税收入应实行专款专用，利用税收收入进行绿色清洁能源开发与研究，降低我国温室气体排放量。
(二)完善税收优惠减免政策
国外的经验证明，通过政策改变市场的基础，政府政策的积极作用可以促使节能减排的实现更具成本效益。OECD国家环境税种多样，税率也较高，本应该取得较多的财政收入，但是事实却恰恰相反，原因就是这些国家为了保证其工业产品和服务在国际市场上的竞争力，在实施严苛的环境税的同时，也施行了比较宽松的环境税费减免与返还措施。除此之外，不加重微观经济主体税负的理念，也是OECD国家在实行环境税过程中所奉行的。尤其值得我们借鉴的是，其在开征新的环境税的同时，降低企业的其他税收负担(如所得税负担)。
我国政府应对一些关键行业实行税收优惠或者同时降低其其他税收税负水平，适量增加国家财政补贴，以免对我国经济发展造成负面影响。通过对税收实行减免的政策优惠，使企业、个人等经济主体有意识地开发、保护和有效利用环境资源，并推动整个社会的科技进步，促进社会环境的改善和资源的有效利用。对企业发展低碳能源和可再生能源给与更多的税收优惠，特别是对企业采取措施减少二氧化碳等温室气体排放的行为加大税收优惠力度。
(三)加强宣传力度，建立公众基础
虽然税收的征收主体是代表国家的各级税务机关，具有强制性、稳定性和制度成本节约优势，但是民间的公众呼声也是不容忽视的。任何改革都需要调动各级政府和群众的积极性，二氧化碳税的开征也不例外。因此，在二氧化碳税推出的前期阶段，除了通过在税务部门和环保部门建立完善的协调机制，以及对相关企业实施税收优惠，确保二氧化碳税顺利地推出与征收之外，还必须通过各类媒体向社会公众宣传开征二氧化碳税的必要性与重要性，以获得广大群众的支持和广泛的社会效应。
我们必须通过积极广泛的宣传，让公众明确二氧化碳税的立税目标是改善环境质量，而不是税收的增长。征收二氧化碳税的根本在于把环境污染和生态破坏的外部成本内化到生产成本和产品价格中，通过市场机制优化配置环境资源。通过调整税收和外汇政策、货币发行等综合配套措施，将外在的企业成本适当分解，让社会承担的成本转为由企业自身承担，加强宏观调控。
(四)引进先进技术，提高污染源监测水平
中国能源生产和利用技术落后是造成能源效率较低和温室气体排放强度较高的一个主要原因。开征二氧化碳税也涉及到污染源的监测技术与人力资源问题。
企业二氧化碳排放量的监测需要大量的专业技术人员和先进的监测设施。《中国应对气候变化国家方案》显示，在气候变化观测、监测技术上中国仍需要国际社会的技术帮助。在污染源监测方面的主要技术需求包括：大气、海洋和陆地生态系统观测技术，气象、海洋和资源卫星技术，气候变化监测与检测技术，以及气候系统的模拟和计算技术等，其中各种先进的观测设备制造技术、高分辨率和高精度卫星技术等都是中国在气候系统观测体系建设方面所急需的，是该领域技术合作需求的重点。中国政府应及时获得上述技术与能够运用该技术的专业人才，并在污染排放企业进行推广，这将有助于对二氧化碳的排放形成有效的监测，从而在我国有效实施二氧化碳税制。新晨
(五)加强第三部门的政策推进作用
第三部门指的是介于政府部门与企业部门之间或之外的社会部门，它是除政府机构和营利机构以外的社会组织，它与政府部门以及企业部门共同构成现代社会的三大支柱。第三部门能够帮助政府唤醒公众的环保意识并与其良好互动，潜移默化地改变企业和个人对节能减排的态度，从而推进二氧化碳税的实施。
从发达国家的经验来看，政府对二氧化碳税的开征与节能减排政策的有效实施都离不开第三部门的积极协助。在美国，诸如Pew研究中心、美国环保协会等非政府组织，能够为政府提供关键的知识以及完成政策目标的手段。与口碑良好的非政府组织合作还能提升政府形象，形成良好的公众舆论，也有利于二氧化碳税的开征。如美国的著名经济学家CharlesKomanoff和DanRosenblum律师共同倡议成立的美国碳税中心(CarbonTaxCenter，CTC)，就是一个专门为各级地方政府提供减排智囊服务和倡导碳税开征的非政府组织。
关键词：初中化学 化学实验 趣味化 研究
初中化学教材安排的实验大多是验证性的实验。验证性的实验内容上比较平淡，缺乏趣味性和生动性。因此，在化学实验教学中应深入加强化学实验的启发性、探究性及趣味性的研究。
一、用千变万化的实验现象唤起学生学习化学的兴趣
在课堂上演示一些明显的化学实验，激发学生学习兴趣。例如开始上第一、二节化学课时，增做“魔棒点灯”、“烧不坏的手绢”、“无中生有（两无色液体相混生成白色沉淀）”、“水中生火”、“两棒相遇冒白烟”等有趣的化学“魔术”。学生急切想知道：这是怎么回事？为什么会有此现象？自己能否操作？，课堂气氛活跃，学生学习化学的积极性特高，兴趣很浓。其次满足学生动手的愿望，在“做化学”中获得成就感，刚开始学化学时，学生的实验操作技能不熟练，我就安排一些简单易操作，且提供完整实验方案的小实验。例如“巧点蜡烛”“验指纹”“清水变色”“烧不着的纸船”“灼烧葡萄糖”“点燃镁条”等简单小实验，虽然是“照方抓药”，但学生初次动手做化学实验，实验中的现象让他们在课堂上欢呼起来，实验中即使是一点小小的成功也会让他们兴奋不已。通过观察实验现象，动手操作小实验，学生的情绪一下子被调动起来，学习兴趣高涨，为学好化学打下了良好的情感基础。
二、采用探究式实验教学模式，营造良好的研究实验气氛
二氧化碳的实验室制法演示实验是说明探究式教学优越性好例子。
教师可提出问题，为什么采用石灰石与稀盐酸做为实验室制二氧化碳的反应物，而不用其它的物质哪？学生会觉得问题很难。不过教师再提示学生以前学习过哪些产物有二氧化碳的化学反应，学生开始积极思考回忆学过的方程式。教师让学生总结出如下反应：加热碱式碳酸铜生成二氧化碳；碳酸分解生成二氧化碳；单质碳在空气或氧气中燃烧生成二氧化碳；甲烷燃烧生成二氧化碳；还有即将学习的工业上高温煅烧石灰石制取二氧化碳。学生会认为它们都行，但在教师的引导下一一排除，碱式碳酸铜生成二氧化碳需加热，碳酸本身不稳定，单质碳和甲烷燃烧产物一定混有空气氧气杂质，煅烧石灰石制取二氧化碳需要高温条件苛刻实验室实现不了。相比之下用石灰石与稀盐酸反应，不需加热，室温反应，反应前没有气体，产物的气体只是二氧化碳，容易净化。
又提问此实验采用石灰石能不能用纯净的碳酸钙粉末、碳酸钠、草木灰等代替，稀盐酸能用稀硫酸代替吗？教师找若干名学生到前台协助完成下步实验。
每人发一只试管，分别放入等量少量的如下药品：块状儿石灰石、粉末状的碳酸钙、碳酸钠固体、碳酸钠粉末等，再同时滴入稀盐酸，学生亲自操作观察现象，其他学生也全神贯注，看到只有石灰石固体反应速率较适中，容易控制，其它的反应太剧烈无法控制，甚至溶液溢出试管。
每人再发一只试管，同样放入等量少量的如下药品：块状儿石灰石、粉末状的碳酸钙、碳酸钠固体、碳酸钠粉末等，同时滴入稀硫酸，同样看到粉末状的碳酸钙、碳酸钠固体、碳酸钠粉末等反应速率过快，剧烈无法控制，但石灰石固体反应表面生成许多白色固体，一段时间后反应中止。学生感到困惑不解，同样石灰石固体与稀盐酸和稀硫酸反应，为什么一个顺利进行，另一个反应中止呢？
教师可在黑板上画个解释的草图，说明稀硫酸与石灰石反应时，生成一种难溶的化合物硫酸钙覆盖在表面，慢慢积累，内部的石灰石跟外部的稀硫酸隔绝，故反应中止。由此得出反应物应当采用块状儿石灰石固体与稀盐酸。
既然此反应是在常温进行的，应当采用什么样的反应发生仪器装置呢？让学生回忆实验室制氧和制氢的装置有哪些区别！教师也可在前边挂出两者的装置图以示区别。学生能答出制氧气时，反应物都是固体，需加热，采用大试管和酒精灯；而制氢气时，反应物有固体和溶液，不需加热，采用启普发生器或带长颈漏斗的大试管。
学生对比发现实验室制取二氧化碳的装置和制氢气的装置雷同，因为都是块状固体与酸反应，生成气体。教师还应在此基础上说明反应不能生成沉淀，否则反应可能中止，气体也不能极易溶于水，否则收集不到气体。然后，请一名学生在前台选择仪器并连接成制二氧化碳装置。
结合实验特点，让学生思考除此之外，还有哪些可行的替代装置方案？集思广益，根据学生的回答，归纳几种方案。教师也可展示教参上的几种方案，大开学生的视野。
在探讨研究的平和气氛中，蕴涵着无穷趣味，在教师的一步步的严谨逻辑关系引导中，培养学生的思考分析能力，提高分析联想的思维流畅性，学生的智能得到健康发展，优良的思维品质就会慢慢形成。
三、强化演示实验教学，把更多的机会给学生
课堂教学中的演示实验，最能调动学生的情绪，激发他们学习的兴趣和求知欲。新课程给教师更多的自主教学的空间，根据实验的可操作性和安全性，我把这些实验分成三类：一是由教师独立完成的，二是师生共同合作完成的，三是改演示实验为学生探究实验，尽量多创造机会让学生参与实验学习。只能由教师完成的实验，我全部安排在45分钟课堂教学中完成，并力求做到演示操作规范、实验现象明显、分析表述准确简练。对这些演示实验，对部分演示实验装置或实验操作还作了适当的补充和改进，以增强实验效果。
作为初中化学教师，充分利用化学实验为载体，挖掘教材中不同形式实验的功能，让学生真正意义上参与实验，探究实验，热爱实验，热爱化学。能让学生暂时的学习兴趣能转化为持久的学习兴趣，提高学习的效率和学生终身学习的能力和学习兴趣。
参考文献：
[1]探究多彩的化学实验与教学设计》北京师范大学出版社
[2]张新 王宏敏 在化学教学中进行创新教育 《中学化学参考》2000年12月陕西师范大学出版社
[3]郑长龙 化学实验教学新视野 中国现代教育装备 2008
关键词 二氧化碳排放；投入产出法；影响因素
中图分类号 F205 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2015）09-0021-08 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.004
进入21世纪以来，温室效应逐渐凸显，能源流失问题也日益严重，二氧化碳排放的控制问题已上升到全球层面。在这种背景下，针对二氧化碳排放量的计算在当前的研究中显得尤为重要，其计算结果的准确性不仅直接决定了社会和政府对于碳排放状况的认识，更会对我国的高耗能产业结构调整、减排计划的执行以及国际碳排责任的判定产生影响。因此，不断分析、对比各种计算方法的影响因素、改进计算方法、修正计算结果并对计算进行深入分析，已经成为碳排放相关研究的重要基石。
1 文献综述
目前主要的二氧化碳计算方法有能源消耗法、生命周期评价法（LCA，Life Circle Assessment）和投入产出法（IO，InputOutput）。能源消耗法计算二氧化碳排放量是指以统计资料为依托，根据能源的消耗量以及二氧化碳的排放系数进行对二氧化碳排放量的估算。这一计算方法的数据选取较为灵活，可以针对具体的问题选取适合的数据进行分析，许多学者采用这一方法进行计算。但该方法也存在一定问题，比如数据来源不正统可能会导致计算结果较实际偏差过大。何建坤[1]根据Kaya公式及其变化率分析了中国及一些发达国家的二氧化碳排放峰值，并发现单位能耗的二氧化碳排放强度年下降率大于能源消费的年下降率。赵敏等[2]根据2006年IPCC二氧化碳排放计算指南中的公式及二氧化碳排放系数，计算了上海市1994-2006年间能源消费的二氧化碳排放量，并以此分析了二氧化碳排放强度下降的原因。曹孜等[3]根据化石能源的消耗量计算了2008年总体与各部门的二氧化碳排放量以及1990-2008年碳排放强度的发展趋势，从而进一步研究二氧化碳排放量与产业增长之间的关系。汪莉丽等[4]根据全球及各地区的能源消费历史数据分析了以往的二氧化碳排放总量、二氧化碳排放累积量和人均二氧化碳排放量，并以此预测了未来的能源消费二氧化碳排放情况。李宗逊等[5]根据昆明市的工业能耗统计数据对昆明市的工业二氧化碳排放、行业二氧化碳排放强度及行业分布做了探究。
生命周期评价法计算二氧化碳排放通常以活动环节为分类单位，要求详细研究测度对象生命周期内的能源需求、原材料利用和活动造成的废弃物排放。这一方法能够具体到产品原材料资源化、开采、运输、制造/加工、分配、利用/再利用/维护以及过后的废弃物处理等各个环节，多被用于建筑领域。但在计算生产工序复杂的产品时，存在计算工作量大等缺陷。刘强等[6]利用全生命周期评价的方法对中国出口的46种重点产品进行了碳排放测算，发现这些产品的二氧化碳排放量占全国二氧化碳排放量的比例非常高。张智慧等[7]基于可持续发展及生命周期评价理论界定了建筑物生命周期二氧化碳排放的核算范围并给出了评价框架和核算方法。张陶新等[8]利用生命周期法构建了测算建筑二氧化碳排放的计算模型，并通过构建的模型分析了中国城市建筑二氧化碳排放的现状。
投入产出法计算二氧化碳排放量主要以投入产出表为依据，可以根据产品的直接消耗系数及完全消耗系数分别估算二氧化碳的直接排放和间接排放。直接消耗系数是指某一产品部门在单位总产出下直接消耗各产品部门的产品或服务总额。完全消耗系数是指某一部门每提供一个单位的最终产品，需要直接和间接消耗（即完全消耗）各部门的产品或服务总额。这一计算方法的优势在于可以进行隐含二氧化碳排放（Embodied Carbon Emission）的估算，并且在对于多行业二氧化碳排放进行计算时通过直接消耗系数矩阵以及完全消耗系数矩阵进行一次性估算，减少行业分类的工作量。但是，投入产出法的缺点在于其在计算结果的准确度上不如前两种二氧化碳排放计算法，因而多被用于隐含二氧化碳排放的计算。Lenzen[9]利用投入产出模型研究了1992年和1993年澳大利亚居民最终需求的能源消费及温室气体排放情况，发现65%以上的温室气体来自能源的隐含消费。Ahmed和Wyckof[10]根据投入产出方法估算了全球24个国家的贸易隐含碳，证实了产业地理转移对全球二氧化碳排放的影响。刘红光等[11]、孙建卫等[12]均采用区域间的投入产出表对中国各区域各行业的二氧化碳排放量做了测算，并针对区域碳减排做了分析。何艳秋[13]利用投入产出法计算了各行业的二氧化碳排放系数，并进一步计算了行业最终产品的直接二氧化碳排放量以及消费中间产品的间接二氧化碳排放量。
二氧化碳排放量的计算方法种类繁多，各有利弊，而现有文献大多是选取其中一种方法对二氧化碳排放量进行估算，少有针对不同方法的比较研究和对不同影响因素的量化分析。本文梳理了当前主要的二氧化碳排放量计算方法，并基于投入产出法，对比计算了不同考虑因素对于二氧化碳排放量计算的影响，得到各种条件变动情况下所导致的测算偏差。基于投入产出法，对比分析了不同考虑因素对于二氧化碳排放量计算的影响，并计算了各种条件变动情况下的计算偏差。
2 计算方法及数据来源
二氧化碳排放主要包括能源燃烧的二氧化碳排放和水泥生产过程的二氧化碳排放两类。其中，能源燃烧的二氧化碳排放是指各行业燃烧各种能源所产生的二氧化碳排放，主要根据能源行业对各个行业的能源投入进行计算。水泥生产过程的二氧化碳排放是指在水泥生产过程中因化学反应而产生的二氧化碳排放，主要根据水泥的产量及相关的排放系数进行计算。两种来源涉及不同的行业，由于各行业在生产、加工过程中都需要能源提供热力、动力等，因此各行业均存在能源燃烧二氧化碳排放，而水泥生产的过程排放主要与水泥生产相关，属于非金属矿物制品业的二氧化碳排放。具体来说，这两类二氧化碳排放量的计算思路如下：
本文所介绍的二氧化碳排放量计算法适用于各类能源消耗量已知、各行业的能源使用量已知、水泥产量已知并且能源燃烧和水泥生产过程的二氧化碳排放系数均已知的情况，可以计算各年度国家或地区的总二氧化碳排放情况以及分行业二氧化碳排放情况。为方便介绍，本文以2007年中国的二氧化碳排放情况为例，给出其排放量的计算方法。选取的数据来源主要包括2007年的中国能源平衡表与投入产出表，各能源的平均低位发热量以及单位产热量下的二氧化碳排放系数，此外还需要水泥产量与水泥生产的二氧化碳排放系数等。其中，2007年的中国能源平衡表与各能源的平均低位发热量取自国家统计局出版的《2008年能源统计年鉴》，内容包括2007年中国的能源使用情况；各能源在单位产热量下的二氧化碳排放系数取自日本全球环境战略研究所出版的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》，指的是各能源在燃烧后每产生单位热量所排放的二氧化碳量；水泥产量取自国家统计局公布的2007年全国30个省份水泥产量数据，全国的水泥产量本文认为是各省水泥产量的加总；而水泥生产的二氧化碳排放系数取自Greenhouse Gas Protocol网站关于波特兰水泥系数的计算。波特兰水泥是以水硬性硅酸钙类为主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并与一种或一种以上不同型态之硫酸钙为添加物共同研磨，其二氧化碳排放系数适用于对水泥生产过程中普遍的二氧化碳排放量计算。
3 二氧化碳排放量计算
3.1 能源燃烧的二氧化碳排放
全国的总二氧化碳排放量主要通过能源消耗量计算，而分行业的二氧化碳排放主要是将全国的二氧化碳排放总量按行业能耗的比例进行分解得出。在已知能源的燃烧量及二氧化碳排放系数时，二氧化碳排放量为能源的燃烧量与二氧化碳排放系数的乘积。
3.1.1 能源燃烧量
能源的燃烧量计算的关键问题在于将“没有用于燃烧”的能源消费量从总量中剔除。根据能源平衡表显示，各种能源用于燃烧的部分包括能源的终端消费量、用于火力发电的消费量以及用于供热的消费量，不包括在工业中被用作原料、材料的部分。
3.1.2 能源的二氧化碳排放系数
能源燃烧的二氧化碳排放系数通过平均低位发热量和单位热量的二氧化碳排放系数计算。已知各能源燃烧产生单位热量的二氧化碳排放系数和各能源的平均低位发热量（即单位质量的各类能源在燃烧过程中产生的热量），将各能源燃烧产生单位热量的二氧化碳排放系数与其平均低位发热量相乘，即可得出每单位质量的各类能源在燃烧过程中排放的二氧化碳总量，也即各能源的二氧化碳排放系数，计算过程如公式（4）所示，其计算结果见表2。
3.1.3 能源行业的二氧化碳排放系数
通过以上两部分计算，已经可以得到全国的二氧化碳排放量，接下来需要计算分行业的二氧化碳排放量。如图1的计算流程图所示，计算各行业的二氧化碳排放需要用到各能源行业的二氧排放系数以及各能源行业向所有行业的投入关系。
燃烧所产生的二氧化碳排放量，但由于本文使用的中国42部门投入产出表中提供的能源行业仅有煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、石油加工炼焦及核燃料加工业、燃气生产和供应业4个，这些能源行业与各个化石能源之间存在的对应关系如下：煤炭开采和洗选业包括的能源有原煤、洗精煤和其他洗煤，石油和天然气开采业包括原油和天然气，石油加工、炼焦及核燃料加工业包括汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、炼厂干气、其他石油制品、焦炭和其他焦化产品，燃气生产和供应业包括焦炉煤气和其他煤气。各能源行业产生的二氧化碳排放量即为燃烧与其相关能源产品所产生的二氧化碳排放量之和。
这里需要说明的是，在使用投入产出法计算各行业的能源消耗量时，是否剔除能源的转化部分、是否减去固定资本形成及出口投入都会导致二氧化碳排放结果的不同。原因在于，虽然全国42部门所需的能源均是由四个能源行业提供，但这四个能源行业所投入的能源却并非全部用于国内产品生产的能耗，其中有三种用途需要在计算时单独处理：①作为原材料进行加工转换的部分，如煤炭炼焦、原油加工为成品油、天然气液化等的消耗；②作为存货及固定资本形成等的部分；③作为能源产品出口给国外或调出本地的部分。由于这些部分的燃烧过程不在本地，所排放的二氧化碳也不属于本地排放。因此，在计算能源行业的投入金额时，是否剔除这三部分，会对计算结果产生影响。
本文将分别计算是否剔除以上三部分能源消耗的情况。首先，在不剔除这三类能源消耗的情况下，各能源行业用于燃烧部分的总投入金额为：
3.1.4 各行业的能源燃烧排放
在以上计算的基础上，可以计算投入产出表中42行业各自的能源燃烧排放量。计算方法如公式（8）所示，将投入产出表中能源行业j对行业k的能源投入，乘以公式（7）中能源行业j的二氧化碳排放系数，可以计算得出能源行业j给行业k带来的二氧化碳排放量。而行业k的能源燃烧排放为各能源行业投入到行业k的能源燃烧排放量之和，即：
3.2 水泥生产过程的二氧化碳的排放
由于水泥在生产过程中会产生复杂的化学反应，产生二氧化碳，这部分二氧化碳排放被称之为水泥生产的过程排放，在我国二氧化碳排放总量中占到相当比例，因此，在计算中国的二氧化碳排放总量时，是否考虑水泥的过程排放也会影响最终的计算结果。
水泥的生产属于非金属矿物制品业，其二氧化碳排放的计算公式为：
EC=QC×v （9）
其中：EC为水泥生产中的二氧化碳排放量，QC为水泥的总产量，v为水泥生产的二氧化碳排放系数。
本文选取的水泥生产二氧化碳排放系数为波特兰水泥系数，根据Greenhouse Gas Protocol，取值为每t的水泥产量在生产过程中排放
0.502 101 6 t的二氧化碳。水泥产量方面，根据国家统计局统计数据，将中国各省在2007年的水泥产量加总后可得全国在2007年的水泥总产量，共计135 957.6万t。将这两个数据代入公式（9）中计算可得，2007年中国水泥生产过程中的二氧化碳排放总量为68 264.5万t。需要指出的是，在分行业统计的二氧化碳 排放中这一排放属于非金属矿物制品业。
4 不同考虑因素对计算结果的影响
根据本文第二部分对计算方法的介绍可以发现，从“是否剔除能源的转化部分”、“是否减去固定资本形成总额与出口、调出的能源投入”以及“是否考虑水泥生产的过程排放”这3个角度出发，我们可以用23=8种方式对二氧化碳的排放量进行计算，如表3所示。理论上“剔除能源的转化部分，减去固定资本形成总额与出口、调出的能源投入并且加上水泥生产过程排放”的情况下所得计算结果是最为准确的。因此，为了保证计算结果的准确性，在条件允许的情况下，上述三个角度的问题均需要考虑在内。当数据缺失的时候，就需要进行折衷，采取其他几种“不完美的”方法进行计算：比如当能源转化情况不明，即
能源转化率或能源转化量未知的情况下，应选取不剔除能源的转化部分的方法计算；当缺乏固定资本形成总额与出口、调出能源投入的信息，也即投入产出表最终使用部分情况不明时，应选取不减固定资本形成总额与出口、调出的能源投入的方法计算；而在水泥产量或水泥生产的二氧化碳排放系数未知时，计算中不考虑水泥生产的过程排放。相应地，如果这三个角度的问题没有被完全考虑，计算结果也会存在一定程度的偏差。只有在偏差度允许的情况下，该计算方法才是有意义的。因此在采取这些方法计算时，应首先确定各个方法计算结果的准确性。
为了分析各种方法计算得到的二氧化碳排放量的准确性，本文分别利用以上8种“不完美的”计算方法计算了中国2007年的二氧化碳排放量。表3中以“是否剔除能源的转化部分”、“是否减去固定资本形成总额与出口、调出的能源投入”以及“是否考虑水泥生产的过程排放”作为计算变量，展示了各种计算方法得到的结果。当变量取1时为考虑该角度的计算方法，变量取0时为不考虑该角度的计算方法，一共列出8种二氧化碳排放量的计算方法。其中，由于三个变量均取1时，（即“剔除能源的转化部分，减去固定资本形成总额与出口、调出的能源投入并且加上水泥生产的过程排放时”）所得到的计算结果最为准确，因此表3中以三个变量均取1的情况为基准情况，并将其余方法的计算结果与基准情况进行比较，得出各方法下计算结果的准确性偏差。
总排放量方面，计算结果显示，总排放量仅受“是否考虑水泥的过程排放”影响。如表3所示，总排放量的取值仅有两种情况，考虑水泥的过程排放时总排放量为695 167.1万t，不考虑水泥的过程排放时总排放量为626 902.6万t。原因在于本文中二氧化碳排放量的计算包括能源燃烧二氧化碳排放量的计算和水泥生产二氧化碳排放量的计算两类，其中燃烧排放的总量是根据能源平衡表中能源燃烧量计算得出，如前文中的公式（3）所示，与公式（5）、（6）中“是否剔除能源的转化部分”、“是否减去资本形成总额及出口和调出”无关（只影响结构不影响总量），因此总排放量仅受“是否考虑水泥的过程排放”影响。
不考虑能源的转化部分会使中间使用二氧化碳排放量被高估，最终使用二氧化碳排放量被低估。如表3所示，在不剔除能源的转化部分，减去资本形成总额及出口、调出的能源投入，并考虑水泥的过程排放时，中间使用的二氧化碳排放量较基准情况高出0.3%，最终使用的二氧化碳排放量较基准情况低11.7%。原因在于不剔除能源的转化部分即认为所有的能源投入均被用于燃烧，这其中包括真正用于燃烧的部分和实际用于转化的部分，而用于转化的部分在转化成新的能源后也会再次作为燃烧部分计算，也即这部分能源燃烧会被计算两次。这意味着在计算各行业的二氧化碳排放量时，存在转化工序的行业，其能源燃烧量被高估，总燃烧量一定的情况下，其他没有转化工序的行业和最终使用中的能源燃烧量会被低估，导致最终使用二氧化碳排放量的低估及中间使用二氧化碳排放量的高估。不考虑资本形成总额及出口、调出的能源投入会使中间使用二氧化碳排放量被低估，最终使用二氧化碳排放量被高估。表3显示，在不减资本形成总额及出口、调出的能源投入，剔除能源的转化部分，并考虑水泥的过程排放时，中间使用二氧化碳排放量较基准情况低3.0%，最终使用二氧化碳排放量较基准情况高103.5%。原因在于能源行业对资本形成总额（包括固定资本形成总额和存货增加）的投入是将该部分能源以固定资本的形式保留到库存中，并未用于燃烧，而能源行业的出口与调出是将能源以商品的形式转移出本地，其之后无论是否用于燃烧，产生的二氧化碳均不属于本地排放。如果不考虑公式（6）中能源行业j对资本形成总额及出口、调出的能源投入，会使得该能源行业j的总投入金额Dj被高估，从而导致公式（7）中二氧化碳排放系数ej被低估，那么所有通过ej计算的行业二氧化碳排放量均会被低估，使得计算所得各行业的二氧化碳排放量下降，中间使用的二氧化碳排放量减少，而最终使用的二氧化碳排放量增加。
不考虑水泥的过程排放会使中间使用中非金属矿物制品业的二氧化碳排放量被低估。水泥的二氧化碳排放是指在水泥生产过程中，由于化学反应产生的二氧化碳排放，它属于非能源燃烧的二氧化碳排放。根据前文的计算，2007年全国水泥生产的过程二氧化碳排放量为68 344.7万t，因此表3所示“是否考虑水泥的过程排放”，也即是否在非金属矿物制品业的二氧化碳排放中加上水泥生产的过程排放量，可以看到在不考虑水泥的过程排放，剔除能源的转化部分，并减去资本形成总额及出口、调出的能源投入时，中间使用部分的二氧化碳排放量较基准情况减少10.1%。实际上，非能源排放，也即过程排放还包括其他化学反应排放、碳水饮料的排放等，本文仅考虑水泥生产这一项过程排放的做法也有待在后续研究中进行进一步的完善。
综上所述，在剔除能源的转化部分、减去资本形成总额及出口调出的能源投入并考虑水泥的过程排放时计算方法最为准确，与之相反，忽略所有以上因素的计算方法偏差最大。此外，不剔除能源的转化部分、不减资本形成总额及出口调出的能源投入、不考虑水泥的过程排放均会导致计算结果被高估或低估。根据中间使用排放量比较，这三个变量的计算优先度为水泥的过程排放最重要（缺失导致结果偏低10.1%），资本形成总额及出口、调出的能源投入次之（缺失导致结果偏低3.0%），能源的转化部分最末（缺失导致结果偏高0.3%）。根据最终使用排放量比较，这三个变量的计算优先度为资本形成总额及出口、调出的能源投入最重要（缺失导致结果偏高103.5%），能源的转化部分次之（缺失导致结果偏低11.7%），水泥的过程排放不产生影响。根据总排放量比较，这三个变量的计算优先度为水泥的过程排放最重要（缺失导致结果偏低9.8%），能源的转化部分与资本形成总额及出口、调出的能源投入不产生影响。不仅如此，当这三个变量中有两个或三个取0时，计算结果同时受这两三个变量缺失的影响，二氧化碳排放量的变化幅度叠加。表3显示，仅考虑剔除能源的转化部分时，中间使用排放量被低估13.2%，最终使用排放量被高估103.5%；仅考虑资本形成总额及出口、调出的能源投入时，中间使用排放量被低估9.8%，最终使用排放量被低估11.7%；仅考虑水泥的过程排放时，中间使用排放量被低估2.1%，最终使用排放量被高估71.0%；三个变量均不考虑时，中间使用排放量被低估12.2%，最终使用排放量被高估71.0%。
5 结论及建议
本文梳理了当前主要的二氧化碳排放量计算方法，并基于投入产出法，对比计算了不同考虑因素对于二氧化碳排放量计算的影响，研究发现：计算方法方面，本文认为二氧化碳排放的主要来源可以分为能源燃烧排放和水泥生产过程排放两大类，在进行行业二氧化碳排放量的计算时应将这两部分都考虑在内。其中，能源燃烧的二氧化碳排放量可根据分行业的能源消耗量计算，水泥生产的二氧化碳排放量可根据全国水泥产量计算。该方法不仅可以避免能源消耗法数据选取不统一、生命周期评价法多行业计算工作量大，投入产出法计算结果较粗糙等缺陷，得出较为准确的计算结果，还可以同时进行多省份、多行业二氧化碳排放量的计算，简化计算步骤，提升计算效率。计算准确性方面，“是否剔除能源的转化部分”、“是否减去固定资本形成总额与出口、调出的能源投入”以及“是否考虑水泥生产的过程排放”3个因素将对我国二氧化碳排放量的计算结果产生影响。其中，“是否考虑水泥生产的过程排放”影响碳排总量的计算，而其他2个因素主要影响碳排放量的结构。本文认为，在“剔除能源的转化部分、减去资本形成总额及出口调出的能源投入、考虑水泥的过程排放”情况下得到的二氧化碳排放量计算结果最为准确。在此基础上，若不剔除能源的转化部分，会使中间使用排放量被高估0.3%，最终使用排放量被低估11.7%；若不减去资本形成总额及出口调出的能源投入，会使中间使用排放量被低估3.0%，最终使用排放量被高估103.5%；若不考虑水泥的过程排放，会使中间使用排放量被低估10.1%，总排放量被低估9.8%。
基于以上结论，本文提出以下建议：
（1）不断推进二氧化碳计算方法的相关研究，提高对计算结果准确性的关注和重视。二氧化碳排放量作为衡量多种能源和环境问题的主要指标，其计算结果的准确性具有非常重要的意义。从总量上看，我国二氧化碳排放量的大小直接决定了社会各界对于我国碳排放现状的认识，然而，忽视水泥生产过程排放等因素将会使我国碳排总量被低估接近10%，这将直接影响我国社会各界对自身排放现状的正确认识，难以引起人们对能源和环境问题的重视，拖缓减排政策的推广力度和执行程度，甚至影响我国减排目标的达成。排放结构上看，能源转化、资本形成以及出口和调出等因素将会影响我国碳排结构的准确性，影响高耗能产业的确定和低碳产业结构调整。此外，在国际社会方面，各国减排责任的划分越来越多受到关注，我国作为快速崛起的重要经济体，其减排责任的确认更是备受瞩目。因此，我国碳排量计算的准确性决定着我国在国际社会是否承担了合理的减排责任，这一点不仅关乎我国和其他发展中国家的国际责任，更是世界环境问题的主要议题。
（2）关注二氧化碳排放量计算方式的选择，在误差允许的范围内选择准确度更高的方式进行计算。本文从3个角度出发，提供了计算二氧化碳排放量的8种不同方式，确定了最为准确的计算方式并对其他方式的偏差进行了计算和分析。各种方式对不同的影响因素各有取舍，侧重点各不相同，准确度也有所偏差。因此，在数据可及性满足且工作量大小适当的前提下，建议学者采用本文确定的准确方法进行二氧化碳排放量的计算，然而，如果数据不够充分或受工作量大小限制，则应根据本文得到的各种方法的偏差原因和偏差幅度，在误差允许的范围内，针对不同的研究目的选取各自重点关注的主要问题，进而选取在重要环节上准确度更高的方法进行计算，以在最大程度上保证计算结果的准确性。
参考文献（References）
关键词：外贸依存度、外资依存度碳排放、VAR模型
一、引言
在经济全球化，日益一体化的大背景下，贸易对于国家经济的发展起到日益重要的作用。而为应对全球性的气候变化，低碳排放日益成为全球关注的重点和讨论的焦点问题。传统的文献从环境库兹涅佐曲线的角度论证了收入变化与环境污染的倒U型曲线关系，而贸易作为收入增长的重要因素，碳排放作为环境污染的重要表现形式，两者的关系研究对于库兹涅佐曲线和积极减排作用的认识显得至关重要。以湖北省为例，探索湖北省贸易对碳排放的影响作用，是以一个新的视角来考虑碳排放的影响因素。湖北省位居中部，但伴随着中部崛起战略，以及湖北高新电子产业的兴起，贸易日益在经济发展起到日益关键的作用。而同时湖北省为节能减排做出巨大的努力，实施一系列的相关经济政策：碳排放权交易市场已经如火如荼的展开，武汉两型城市圈的不断推进与建立以及一些生态项目的实施等等。我国以1983年开始改革开放和对我贸易，湖北省作为中部大省，1990年开始对外贸易有了显著的规模，所以本文采取截取1990-2013年的较新的湖北省对外贸易相关数据，运用VAR模型具体分解分析对外贸易开放对于湖北省碳排放的相关影响因素，为实现全省有效控制碳排放提出有针对性的建议。
二、文献综述
关于环境库兹涅兹曲线，有很多研究者对此进行了实证研究。至少表明环境质量与收入水平之间的关系。从环境库兹涅佐曲线角度研究贸易与二氧化碳之间的具体联系，具有大量学者研究的文献基础。李秀香和张停（2004）以二氧化碳排放量为例分析了出口贸易增长对我国环境质量的影响，研究结果表明出口贸易的增长在一定程度上降低了人均二氧化碳的排放。李小平和卢现祥（2010）运用部分发达国家和中国各工业行业的二氧化碳排放量和贸易数据，通过实证研究发现国际贸易能够减少工业行业的二氧化碳排放总量和单位产出的二氧化碳排放量，所以中国并没有因为对外贸易而成为发达国家的"污染天堂"。这些大量的文献论证了贸易与碳排放之间的实证联系。而对于这种关系研究的计量方法也有很多，王源（2011）运用LMDI因素分解法研究中国国际贸易中的隐含碳的问题，庞军基于MARIO模型研究中欧贸易隐含的碳排放问题。大多数的文献主要集中于研究国家贸易出口却很少有将视角集中于省份的贸易对于碳排放的影响中。事实上贸易的政策倾向对于省市的经济发展以及节能减排的实施都有一定的影响。本文以湖北省为例，通过VAR模型，研究贸易开放程度对于碳排放的影响，以及提出相应的政策建议。
三、VAR 模型及变量选择
（一）变量选择
本文根据《中国统计年鉴》、《湖北省统计年鉴》中1990-2013年的较新的统计数据，作为研究对象。
以往研究贸易开放与二氧化碳排放关系的国内外文献中，多数是采用对贸易依存度指标来反映贸易开放程度，而忽视了对其他贸易开放度指标的考察。仅仅考察对外贸易依存度是不够的，其只能反映进出口规模的变化情况，考虑到研究期内多数年份外资企业的进出口在湖北对外贸易总额中所占的比重较大。因此本文将贸易开放程度表示为外贸依存度和外资依存度两部分。外贸依存度即进出口贸易总额与湖北地区生产总值之比，记为TR。外资依存度，是用当年外商直接投资与湖北地区生产总值的比值来表示的，记为FD。
由于化石等能源消费是碳排放的主要来源，所以在计算时主要以煤炭、石油和天然气三种碳排放量大的能源为基础对碳排放总量进行测算；依据IPCC 提供的测算方法，碳排放量= Σ 能源i 的消费量× 能源 i 的碳排放系数（i 为能源种类），能源消费量必须换算成统一热量单位的标准煤。另外，根据国家发展和改革委员会能源研究所的研究结果，煤炭、石油、天然气的碳排放系数分别为0.7476吨碳/吨标准煤、0.5825 吨碳/吨标准煤、0.4435 吨碳/吨标准煤。碳排放量记为C。为了避免在计量研究中出现异方差现象，以上序列均采取对数化处理，以ln（C）、ln（TR）、ln（FD） 作为研究序列。
（二）变量ADF检验结果
为了防止虚假回归，在建立VAR 模型之前，必须进行单位根检验，以检验该时间序列的平稳性并确定单整阶数。本文采用ADF 单位根检验方法。首先，使用Eviews 对序列进行显著性检验，其检验形式应设为既不含截距项也无时间趋势，并采用SC 信息准则自动设定最优滞后阶数。最终，得出检验结果如表一 所示，变量ln（C）、ln（TR的ADF 统计量均大于其临界值，是不平稳的。当一阶差分后，所有序列在10%的显著性水平上通过平稳性检验。当二阶差分后，所有序列在1%，5%，10%的显著性水平上均通过平稳性检验。而ln（FD）经检验直接平稳， 所以ln（C）、ln（TR）、ln（FD） 均为平稳序列。
（三）Johansen协整检验结果
约翰森（Johansen）在1988年及在1990年与杰森留斯（Juselius）一起提出的一种以VAR模型为基础的检验回归系数的方法，是一种进行多变量协整检验的较好方法。假设模型中无常数项和时间趋势项情况下，对ln（C）、ln（TR）、ln（FD）进行Johansen协整检验。检验结果表明，迹统计量和λ-max统计量在5%的显著性水平下均拒绝R=0、R≤1的原假设，接受R≤2的原假设，说明ln C、ln TR、ln FD之间存在协整关系，即湖北省的碳排放与外贸依存度和外资依存度之间存在长期均衡的关系。
（四）格兰杰因果关系检验
上文的协整检验证实了这三个变量间存在着长期的协整关系，但具体方向的因果关系仍然不能确定。为了研究LnTC、LnTR、这三个变量之间具体的因果关系，利用Granger因果检验分析他们的因果关系，检验结果显示：外贸依存度与二氧化碳排放存在着单向的因果关系，湖北省对外贸易的增长是导致二氧化碳排放增加的Granger原因，而二氧化碳排放不是对外贸易增加的Granger原因。
外资依存度和二氧化碳排放存在着单向的因果关系，即外资依存度是导致湖北省的二氧化碳排放量变化的Granger原因，而二氧化碳排放量的变化却是外资依存度的Granger原因。
（五）脉冲相应函数
脉冲响应函数刻画了内生变量对误差变化大小的反应，它是测量其随机扰动项的一个标准差冲击对内生变量当前值和未来取值带来的变化，它不仅能全面映射变量间的动态关系还可以量化各变量间扰动影响的数量关系。故运用Eviews7.0 软件对构建的VAR 模型进行脉冲响应函数分析，在此主要分析ln（C）、ln（TR）、ln（FD）间动态关系的路径变化，本文设定滞后阶数为10 期，脉冲响应结果表明：碳排放对对外贸依存度的脉冲响应曲线接近于倒U型曲线，外贸依存度对碳排放的的冲击为长期的正效应随着滞后期的推进，而后冲击力度小幅减缓并趋稳水平，说明外贸依存度对碳排放的冲击为持久效应，即湖北省对外贸易水平的高低会对碳排放的变动产生持续影响，对外贸易规模的扩大，会导致碳排放水平的稳步增加。而外资依存度对碳排放的冲击为长期的负效应，除去在第三期的小幅度增加外，其负效应持续推进，到第10期达到最低水平-0.004682，就滞后十期结果来看，其对于碳排放的负效应较小。所以由此得到的是对外贸易依存度对碳排放的冲击作用较大，而外资依存度对碳排放的冲击作用较小。
（六）方差分解分析
方差分解是通过将每一个内生变量分解为结构冲击各期方差的线性组合，计算结构冲击在不同期限内方差总和占各内生变量总方差的比例来度量结构冲击对内生变量的影响，可以更具体的表示内生变量相互影响的重要程度。它能够提炼对内生变量产生影响的每个随机扰动的相对重要性信息，能够量化每一个冲击对内生变量变化的贡献度，这里主要分析ln（C）、ln（TR）、ln（FD）所受冲击对碳排放的贡献率，方差分解结果表明：对外贸易依存度对碳排放变动的贡献率最大，但第1期开始贡献率达到85%逐渐下降，说明外贸依存度对碳排放不仅会产生即时效应还会在长期产生较强的影响，但这种影响逐步减弱，直至第10期的22.64%。外资依存度对碳排放的贡献率在在滞后第5期达到最大值7.06%后，小幅度逐步下降直至4.19%。说明外资依存度对碳排放的贡献具有短期时滞性和长期显赫的影响。而外资依存度的平均贡献度则只有2.08%。这个结果与上面脉冲响应函数分析所得的结论是一致的，即外商接投资对二氧化碳排放的影响比进出口贸易的影响要小。
四、结论与建议
第一，协整分析。单位根检验发现二氧化碳排放量、外贸依存度和外资依存度三个变量均属于I（1）序列。Johansen协整检验发现发现二氧化碳排放量与外贸依存度之间存在正的协整关系，而与外资依存度之间存在负的协整关系。因此，从实证角度来看，湖北省的进出口贸易产生了负的环境效应而外商直接投资产生了正的的环境效应。第二，Granger因果关系。Granger因果关系检验的结果显示了外贸依存度和外资依存度对于碳排放的影响关系。说明了外贸依存度和外资依存度是影响二氧化碳排放的重要影响原因。第三，脉冲响应。基于VAR模型的脉冲响应函数分析的模拟结果表明，外贸依存度冲击响应累计值为正值，外资依存度位负值，两者都有一定的滞后效应。二氧化碳排放对外贸依存度的冲击响应曲线大致呈现出倒U型的轨迹的趋势，整条冲击响应曲线位于水平线的上方，长期来看外贸依存度对二氧化碳排放产生了正面影响。即外贸规模的扩大会促使湖北省二氧化碳排放量的上升。二氧化碳排放对外资依存度的冲击响应曲线大致呈现持续负下降的轨迹的趋势，长期来看外资依存度对二氧化碳排放产生了负面影响。由外贸依存度和外资依存度的冲击所导致的二氧化碳排放在全部响应期内的峰值（分别为0.22176和0.04682）来看，外贸依存度对二氧化碳排放的影响力度很大，外资依存度的影响力度则较小。这一结果显示由于进出口规模的扩大所带来的二氧化碳排放的增加相当严重。这从侧面反映当前湖北省政府所制定的各种贸易政策对优化进出口结构的作用仍有限或其效应仍未显现出来，如何促使对外贸易结构尽早向可持续性、环保的方向改进仍然是政府在制定和执行贸易政策时需要考虑的主要因素之一。第四，方差分解基于VAR模型的方差分解分析结果表明，在整个预测期内外贸依存度和外资依存度对二氧化碳排放方差分解的贡献度分别为46.84%和4.463%，虽然外贸依存度和外资依存度对二氧化碳排放的方差分解贡献度差别较大，但都呈下降趋势。这又说明了湖北省当前的贸易产业政策向低碳化转型的趋势。
针对以上分析结果，可以看出外贸依存度和外资依存度这两个衡量区域贸易开放程度对于湖北的碳排放具有长期持续的影响效应。如果将我国的贸易区域分为东部、中部和西部地区，东部沿海地区作为我国主要的对外贸易基地的现状短时间不会改变，中部地区对外贸易开放程度并不高。但是不高并不代表没有，湖北作为中部崛起的重要省份，湖北的经济发展水平在全国处于中上游水平，尽管贸易的比重并不算高，但是逐年增长也保持在一个稳定的范围水平。更重要的是，近年来，湖北大力的建设经济，转变经济发展方式，发展高新技术产业，特别是光钎等高新电子行业企图走出中国，走向世界，这都进一步说明湖北省企图扩大贸易程度的倾向。鉴于外贸依存度和外资依存度对于碳排放的长期作用相反，盲目的扩大贸易规模可能会增加碳排放的产生，而由于外资依存度对于碳排放的负效应作用，湖北省可以依据自身状况，积极引进外资，扩大外资规模。外资依存度在湖北省对于碳排放的负效应的重要原因可能在于湖北的外资引进主要集中于高新或金融产业，引进先进的技术取代落后的技术是有利于减排的，引进资金投资在新兴产业也有利于减排。所在外资依存度的扩大会有利于减少二氧化碳的排放。当前国际贸易体系要求中国工业从粗放型向技术集约型转变，这种转型对于湖北省要求也是一样的。这要求湖北省需要建立稳定、安全、经济的清洁能源产业体系，通过能源结构的转型实现能源强度的降低和能源消费总量的下降。通过大力加强自主创新，切实抓好节能减排，积极推进工业化与信息化融合，先进制造业与生产业融合，加快市场主体培育，坚持集约、集聚、集群发展，努力构建富有竞争力的现代工业体系，加快推进新型工业化，不断提升工业整体实力和竞争力，促进工业经济又好又快发展，推动工业大省向工业强省跨越，为构建促进中部地区崛起的重要战略支点提供首要支撑。
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关键词：脱钩弹性；LMDI模型；强脱钩；制造业
中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号:1003－9031(2012)04－0015－04 DOI:10.3969/j.issn.1003-9031.2012.04.04
一、引言
目前，中国碳排放总量已位居世界第二，而制造业碳排放就占了80%以上。国际上，发达国家一方面通过国外直接投资将低端制造业、劳动密集制造业转移到发展中国家，另一方面又借口环境约束、质量标准，通过“绿色壁垒”、“技术壁垒”等形式制约发展中国家制造业的发展。可见，中国制造业未来发展将面临更大的资源环境和国际等因素约束，实现经济发展方式的转变，推动制造业的产业升级是中国经济社会可持续发展的必然抉择。
近几年，在国际产业结构调整和全球能源极具短缺的趋势下，国内学者加大了对中国制造业在面临能源约束和节能减排的研究。张艳辉（2005）认为在人口持续膨胀，资源日趋短缺，环境污染不断加剧的情况下，发展资源节约型制造业成为中国实现工业化、现代化的必由之路[1]。他提出了对资源节约型制造业综合评价的包括4大要素和19个指标的评价体系，并运用该指标体系对上海市制造业的资源节约使用情况进行了定量分析，为制定资源节约型产业的发展政策提供了参考依据。陈诗一（2009）研究了以高能耗和高排放为特征的中国工业（以重化工业行业为主）的可持续发展问题，认为高碳排放对这些行业成长的影响是负面的[2]。王文治、陆建明（2011）研究发现我国制造业单位产出污染物的排放数量逐年降低，制造业中相对污染密集的行业其污染排放受到其他行业的需求拉动影响较大，而相对清洁行业对其他行业污染排放的拉动较强[3]。徐盈之等(2011)运用改进的拉氏因素分解法对中国制造业1995―2007年碳排放的驱动因素进行了研究，并基于DPSIR框架构建了碳排放脱钩指数,对制造业部门碳排放的脱钩效应进行了测度[4]，研究表明我国制造业碳排放的驱动因素有着较强的阶段性特点；产出效应为主要的正向驱动因素,能源强度效应为主要的负向驱动因素；制造业部门碳排放存在一定的脱钩效应，但强脱钩年份较少；在强脱钩向弱脱钩的转变过程中,经济结构效应起着关键作用。潘雄锋等(2011)基于1996―2007年的统计数据对我国制造业碳排放强度变化中的结构份额和效率份额进行了测算[5]，结果表明我国制造业碳排放强度在1996―2007年间整体呈现出下降的趋势,制造业碳排放强度下降均是由效率引起的,而结构则引起了碳排放强度的提升。
目前，脱钩弹性已成为产业低碳化测评的主要方法，脱钩有两种表现：一种是二氧化碳排放与经济增长的绝对脱钩；另一种是用单位GDP的二氧化碳强度进行衡量的相对脱钩[6]。本文利用脱钩弹性来分析我国制造业发展和二氧化碳排放之间的关系，并据此提出降低二氧化碳排放的相关政策建议。
二、研究方法与数据说明
（一）模型构建
二氧化碳排放脱钩弹性等于碳排放总量的百分比变动与同期GDP百分比变动之比，来反映经济体低碳发展所处阶段和程度。用公式表达如下：
（1）若R
（2）若R=1时，表明CO2的变动幅度与GDP的变动幅度保持一致。
（3）若R>1时，表明CO2的变动幅度大于GDP的变动幅度。
特殊情况下，若R=0时，表明尽管经济仍保持快速发展的趋势，但是CO2的变动幅度为零，处于完全低碳状态。
本文分析的是制造业发展与二氧化碳排放的之间的关系，为了体现制造业的角色，势必要将制造业的相关变量融入到公式（1）中。根据产业因果链，笔者将公式（1）分解如下：
其中，Scale表示制造业规模，可以用制造业能源消费量来衡量。其中第一项表示产业发展脱钩弹性，第二项表示产业排放脱钩弹性。
（二）数据来源
数据来源于《中国能源统计年鉴2009》中的“分行业能源消费总量”及《中国能源统计年鉴2010》中的“工业分行业终端能源消费量（实物量）”和“分行业能源消费总量”。碳排放计算中各类能源的碳排放系数采用国家发改委能源研究所采纳的碳排放系数。笔者主要选取对制造业影响较大的产业，选取标准是对应的能源消费量大于2000×104tC。
（三）数据处理
采用“物料衡算法”和“经验计算法”计算能源的碳排放量：
其中，E（CO2）表示能源消费导致的二氧化碳排放量，Ei表示第i种能源的碳排放量，Qi表示第i种能源的消费量，ri表示第i种能源的碳排放系数。原煤的碳排放系数为0.7559，原油的碳排放系数为0.5857，天然气的碳排放系数0.4483，水核电的碳排放系数为0。求解二氧化碳排放量利用LMDI模型。本文从碳排放系数、能源结构、能源效率（强度）、经济增长等角度来分解制造业的人均碳排放量。其中，经济的增长受到资源、技术与体制的约束。
其中，Ei表示第i种能源的碳排放量，Qi 表示第i种能源的消费量，Q表示国内制造业的能源消费量，GDP表示国内生产总值，pop表示人口规模。排放因子因素（碳排放系数）用coei表示，即i不同类型的单位能源的碳排放量；能源结构用stri表示，即i种能源在能源消费中的份额；能源效率用eff表示，即GDP单位的能源消耗；经济增长因素用gro表示，即人均GDP；pop表示人口规模因素。其中，终止时期t的碳排放量分解为：
t时期相对于基期的人均碳排放量增量表示为：
t时期相对于基期的人均碳排放量变动比率表示为：
其中，Cres和Rres分别为（9）式和（10）式中对应的余项。
三、实证分析
通过计算，得到我国2001―2009年能源消费碳排放的能源结构效应、能源效率效应、经济增长效应、人口规模效应及总效应的变动情况（表1）。
可以看出，总效应与经济增长效应保持一致，即总的二氧化碳排放与经济增长之间存在显著的关系，人口规模因素对经济增长的正向影响次之，而能源效率则是制约碳排放增长的主要因素。
根据并利用公式（2）、（3）和（4）及表1得到相应的脱钩弹性（表2），GDP、二氧化碳排放及制造业能源排放的变化情况如图2。显然，二氧化碳排放与制造业能源总量的变动趋势一致，而且两者的变动不如GDP变动的明显。
1.产业排放脱钩弹性值均大于1，说明产业排放与产业发展脱钩状态表现为增长连结。
2.2001年和2002年的产业发展脱钩弹性小于1，说明产业发展与GDP脱钩状态表现为弱脱钩；2003-2009年的产业发展脱钩弹性大于1，说明产业发展与GDP脱钩状态表现为扩张负脱钩。并且，除2007年和2008年以外，产业发展脱钩弹性呈现递增趋势，这种趋势在2009年表现尤为明显。
3.二氧化碳排放脱钩弹性值均大于1，除2009年以外，二氧化碳排放脱钩弹性值呈现递减趋势，说明相对于经济的发展、GDP的增加来说，二氧化碳排放的增加相对缓慢。其中，经济增长过度依赖出口，能源效率提高对二氧化碳排放水平的增长有抑制作用。
四、政策建议
作为发展中国家，试图通过限制经济增长来约束碳排放量的增长是不切实际的。 “十二五”期间，二氧化碳减排形势仍不容乐观。因此，减缓CO2排放增长应通过降低能源强度、降低能源消费结构中高碳能源比例、增加低碳能源消费，以及控制人口数量来实现。建议进一步深化我国能源产品定价机制改革，完善资源资产管理体制，形成有利于实现可持续发展目标的资源价格结构和比价关系；建立有效的监管体系，对生产者的违规行为进行严惩；建立制造业碳排放交易市场，通过市场的激励机制调动制造业减排的积极性；加强温室气体减排的宣传工作，提高公众对气候变化的认识。目前，大部分消费者对减排的重要意义以及日常消费行为与减排的关系认识非常有限。因此，增加碳减排的实施力度，必须加强气候变化宣传，不断提高公众对气候变化的认识，以调动广大公众的积极性。此外，还应注重公益团体、民间组织、非政府组织的作用，促使民众在日常生活中自愿节能减排，以提升全社会的节能水平，构建节约型、生态型、集约型的低碳经济发展模式。
由于本文碳排放脱钩弹性、分解方法以及数据来源等的不完善性，对一些隐含因素还不能做出完好的解释，仍需要相关研究者做进一步的探讨和研究。
参考文献：
[1]李忠民，姚宇，庆东瑞.产业发展、GDP增长与二氧化碳排放脱钩关系研究[J].统计与决策，2010（11）.
[2]陈诗一.能源消耗、二氧化碳排放与中国工业的可持续发展[J].经济研究，2009（4）：41-55.
[3]王文治,陆建明.外商直接投资与中国制造业的污染排放:基于行业投入-产出的分析[J].世界经济研究，2011(8).
[4]徐盈之，徐康宁，胡永舜.中国制造业碳排放的驱动因素及脱钩效应[J].统计研究，2011（7）：55-61.