1. 绪论
1.1. 研究背景及意义
城市是人类活动对地表影响最深刻的区域。加速的城市化和城市扩张已经对全球碳循环和气候变化产生了深远的影响[1-2]。全球 67%的能源需求和温室气体（Greenhouse Gases, GHG）排放量的 80%来自城市[3]。中国北京等直辖市和省会城市的人口约占全国的18%，却贡献了 40%的能源消耗和 GHG 排放[4-[5]。为此，有学者建议中国政府制定生态指标促进城市降低 GHG 排放[6]。2011 年，《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书中明确指出，截止到 2020 年，中国单位 GDP 的 GHG 排放与 2005 年相比要下降 40%-45%，并在国民经济和社会发展中长期规划中将它纳入约束性指标[7-8]。由此可见，开展碳排放驱动因素和碳减排策略的研究对城市低碳发展有着重要的现实意义。城市，特别是特大城市，作为践行国家应对气候变化战略行动的重要载体，能否实现低碳发展转型，关乎中国在国际社会上承诺的中长期碳减排目标最终能否实现[9]。西安作为同罗马、雅典、开罗齐名的世界历史文化古都，历史文化资源丰富，由此也决定了维护自然生态和文化遗产的原真和完整的重要性。西安是中国继北京、上海等之后国务院明确定位要建设成国际化大都市的内地城市、第 9 个国家中心城市。2006-2010 年，西安市 GDP 连续跨越 2000 亿元RMB、3000 亿元 RMB 两大台阶，但也带来了“大气、水、土壤”污染、生态容量不足、环境负荷过重等生态建设和环境保护问题。经济增长与资源环境承载力之间的矛盾日益凸显。2017 年，中国国家环境保护督察组提出西安市部分工业企业未淘汰落后产能、集中供热区域及广大农村地区每年散烧煤用量多达近百万吨、生活垃圾填埋场渗滤液污染突出等问题，造成大气污染和生态环境形势严峻，导致西安市成为全国大气污染严重城市之一。在西安城市发展进程中，如何掌握资源环境需求量的变化，协调经济增长与资源环境承载力关系[10]，为构建生态功能保障基线、环境质量安全底线、自然资源利用上线奠定基础，这是引导西安市形成低碳发展方式和生活方式的重要目标[11]。坚持低碳发展理念不仅是提高城镇化发展水平和质量的主题，更是解决“人是城市的核心”的问题。西安应以节能减排为目标，降低城市 GHG 排放水平，优化城市格局，提升城市品质。
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1.2. 研究内容及思路
第一，在确定碳足迹模型的基础上，利用时间序列数据，结合 2014 年中国可持续发展工商理事会发布《省级温室气体清单编制指南（试行）》修正 IPCC 碳排放因子，依据西安市能源消耗、工业生产过程、污染排放及禽畜账户等四大账户测算出西安市碳足迹，梳理账户科目与地区数据统计口径的关系，揭示地区温室气体变化的规律。测算西安市碳承载力、净碳足迹及净碳足迹压力指数，表征西安市生态系统固碳能力。
第二，综合讨论地区碳足迹变化与城市经济社会发展之间的内在联系。为此对西安市碳足迹的驱动因素进行定量研究，建立碳足迹与各因素的多元非线性回归模型，揭示影响碳足迹因素的重要性程度，厘清最主要的因素，提出对策和建议。
第三，采用脱钩分析方法连续监测碳足迹与 GDP 相邻年度的相互作用关系和循环累积效应的动态变化，为制定全面合理的低碳发展措施奠定的科学基础。
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2.1. 碳足迹国内外文献回顾
通过主观加工或元分析是现存的文献综述基本特征，这种依赖文字或数字的综述方式始终不及图形来得直观。在信息表达的方式上，图像优于表格，表格优于文字[16]。Drexel University（USA）陈超美开发的 Citespace 可视化信息分析软件彻底颠覆了传统综述的研究方法[17]。为此，构建了这样的思路，依据 Citespace 软件的分析结果，用图谱揭示碳足迹研究的结构特征、研究热点、知识基础、研究前沿及研究特色。这一综述不但可以系统全面地总结碳足迹研究的发展历程及趋势，而且为西安市环境管理者或政府决策者如何正确把握碳足迹的概念并有效运用碳足迹方法来提出科学减排对策、应对气候变暖问题、自然资源管理、区域生态治理等具有一定的现实意义。
2.1.1. 碳足迹研究特征分析
a. 文献数量趋势分析
2008 年以来，国际上对碳足迹的研究热度不断升高，文献数量年均增速为 30%。根据 WoS 研究方向的分类，碳足迹研究的三个主要方向分别为工程管理、环境科学与生态、科学技术（图 2-1）。美国、英国、澳大利亚、德国等发达国家学者引领了碳足迹领域的研究，美国在发文量方面领先全球，前期开展了大量研究，后期速度变缓。中国在碳足迹研究领域起步晚，具有国际影响力的研究成果相对偏少，但整体质量处于稳步提升阶段，文献数量年均增速为 65%。（图 2-2）。这主要是因为中国在面对资源约束趋紧，环境污染严重，生态系统退化的严峻形势下，如何处理好气候变化与经济发展之间的关系，成为了碳足迹研究的焦点。
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2.2. 知识准备
2.2.1. 碳足迹研究视角的启示
通过对关键词共线及引文共被引聚类分析的结果进行提炼，可见两种分析的结果有部分重叠，重新回顾各聚类原有文献，将聚类的文献进行归类[70]。同时，整合关键词共线及引文共被引聚类分析的节点信息，把碳足迹研究分为政府、市场视角，厘清这两个视角下的文献及对应的节点信息来构建全面立体的碳足迹研究框架（图 2-10）。
在关键词共线分析中的高频词汇有碳足迹、生命周期评价、绩效、管理、可持续性等，其中绩效、管理、可持续性是非常重要的概念，也是碳足迹在市场机制下发展的基础优势和内在机制。政府主导下减排责任的区域分解，需要科学评价各区域的碳足迹，合理制定区域差别化的碳减排政策目标保证经济社会发展的公平与效率，如，高杨等在兼顾减排成本、监督成本和惩罚成本的同时，采用管制最优规划模型，分析了命令-控制型的碳排放标准和市场激励型的碳排放权交易许可两种政策工具的监管者最优成本效率，结果表明通过调控碳排放标准和监督概率变动所产生的边际成本和实施碳排放权交易可以使社会经济成本实现最优效率[71]，王倩等采用非径向方向性距离函数测算了 2011-2014 年中国省际全要素碳排放效率与技术差距比，结果表明单一的公平原则和效率原则均无法保证各区域碳减排的合理、稳定与可持续性，提出中国省际碳减排应采取公平与效率原则的动态混合机制[72]。同时，国家出台相应的法律法规来引导企业有效的进行节能减排，这不仅是的企业腾笼换鸟般的采用最新的环保技术、优化企业内部的格局，还可能引导资本市场高新环保产业注入新的活力。在中国早期治理生态环境阶段，政府采用“谁污染谁治理、谁污染谁埋单”的方式要求企业赔付生态损害。然而，这种方法对现今社会的发展，已远远不能满足。因为对企业收取的排污费远远无法与治理代价相比，这就会导致在一些区域，政府通过耗费公共资源来解决环境污染。因此，在 2018 年环境保护税正式开征，标志施行了近 40 年的排污收费制度将退出历史舞台，从排污费到环保税，绝不是简单的名称变化，税比费具有更强的刚性，多排放多缴税成为企业生产刚性的制约因素。而科学合理地测定污染物排放量成为当务之急，碳足迹作为测度碳排放活动对大气污染的评价指标，成为实务界和学术界关注的焦点。
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3. 西安市发展概况及问题分析 ............................ 233.1. 资源环境状况 .............................. 23
3.1.1. 地理位置及地貌特征 ............................. 23
3.1.2. 自然资源 .......................... 24
4. 西安市碳足迹测算及分析 ..................................... 37
4.1. 账户模型建立和数据来源 ........................ 37
4.1.1. 能源消耗账户的建立 ...................................... 37
4.1.2. 工业生产过程账户的建立 ..................................... 38
5. 西安市碳足迹驱动因素分析及脱钩效应 .................................. 51
5.1. 驱动因素模型构建 ......................... 51
5.1.1. PLS 模型基本原理 ................................. 51
5.1.2. PLS 模型计算过程 .............................. 51
6. 对策建议
6.1. 改善能源结构与提升能源使用效率
碳足迹及碳承载力的结果表明，西安市减排压力形势严峻。从碳足迹账户构成来看，西安市碳足迹增长的贡献率最大的是能源消耗账户，达到 69.51%，是碳足迹的最主要部分。因此全天候监测重点污染企业，加大环境保护法规的执法力度以及行业的污染排放常态化检查。火电、钢铁、水泥、石化、化工、有色金属冶炼等被环保部列为六大高污染行业为重点，鼓励技术创新，加大绿色补贴份额，开展提高清洁能源利用效率行动。严格实施《环境保护法》，实施系统能耗降低工程，加快先进工业技术的广泛推广。建议将碳足迹作为约束性指标，督促企业节能减排并淘汰过剩落后产能，加快推行干热岩、太阳能光伏、空气源热泵等清洁能源的应用，推进工业企业“煤改气”、“煤改电”，使得工业企业由局部减排、单体节能向整体系统节能转变。
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7. 结论与展望
7.1. 主要研究结论
论文系统回顾并总结了国内外学者关于碳足迹的研究特征、知识基础、热点、前沿和特色的相关研究文献，通过测算西安市时序数据碳足迹的动态变化，分析了西安市的能源消耗、工业生产过程、禽畜和污染排放的碳足迹现状，并构建了西安市碳足迹驱动因素指标分析框架，采用偏最小二乘法测度了影响西安市碳足迹的主要因素，从而揭示促进碳足迹持续增长的动力机制。运用脱钩指数探究了经济发展和碳足迹两者之间的响应关系，为西安市产业转型升级提供了理论指导。最后，在论文的研究结果的基础上、结合中国西部特大城市西安固有的市情以及国外其他类似特大城市先进的城市低碳发展的启示经验，提出有效降低减缓碳足迹、可持续经济的相关措施建议。论文的主要研究结论如下：
（1）碳足迹概念的形成与发展有着深刻的时代背景和思想基础。可持续发展挑战、全球气候格局的变化、科学研究水平的提升等是决定碳足迹研究热点、前沿及特色的主要因素。未来的研究热点会更多的关注碳汇、土地利用变化、能源消费、行业生态、建筑物、畜牧业、国际贸易等，表明碳足迹的研究开始向生态-环境-经济-社会方向融合。Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Emissions Scenarios(SRES)、ISO14040（2006）和 Livestock’s long shadow 构成了碳足迹研究的知识基础。国际最新的碳足迹研究前沿和研究特色聚焦国际贸易中产生的碳足迹、碳足迹方法的创新。
（2）2007-2016 年西安市能源消耗账户从 20.45 million t CO2eq 增长到 27.34 million t CO2eq；污染排放账户从从 202.86×104t CO2eq 增长 478.32×104t CO2eq，；2007-2009 年工业生产过程账户从 48.33×104t CO2eq 增长到 116.57×104t CO2eq，
2010 年达到 364.93×104t CO2eq 的峰值，2011-2016 年碳足迹呈下降态势，从 201.69×104t CO2eq 下降至 80.70×104t CO2eq；2007-2016 年畜禽账户从 37.29×104t CO2eq 增长到 2014 年 45.70×104t CO2eq，2015-2016 年呈下降态势。化石能源消耗是碳足迹的主要来源，对区域碳排放的降低产生了严峻的压力。2007-2016 年西安市碳承载力 7.78 million t CO2eq 下降到 7.45 million t CO2eq。2007-2016 年西安市碳赤字从 15.56 million t CO2eq 增长到 25.80 million t CO2eq 增长趋势。2007-2016 年西安市碳足迹压力指数在缓解区和轻度增强区之间波动。
参考文献（略）