基于排放因子法的中国主要城市群城镇污水厂温室气体排放特征

温室气体产生是"碳中和"背景下污水处理行业亟待解决的问题之一,准确掌握我国主要城市区域污水处理厂温室气体的产生特征和变化规律是制定减排政策的前提。基于污水处理量的排放因子法,建立了2015-2019年中国五大城市群城镇污水处理厂温室气体二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的排放清单,分析了温室气体排放的时空分布和影响因素。结果表明:五大城市群城镇污水处理厂温室气体排放量逐年升高,长江三角洲城市群排放量始终最高,2019年达到2042.78 Gg CO₂-eq,汾渭平原城市群排放量最低;珠江三角洲城市群人均温室气体排放量最高,2019年达到20.36 kg/人;相关性分析显示,污水厂温室气体排放量与人口、GDP、污水处理能力和污水处理率呈显著正相关。     

中国城镇污水处理厂温室气体排放时空分布特征

城镇污水处理厂由于运行过程中能够大量产生二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O),而被视为重要的人为温室气体释放源.采用基于污染物削减量的排放因子法建立了2014年中国城镇污水处理厂温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放清单,并分析温室气体排放的时空分布和影响因素.结果表明,2014年中国城镇污水处理厂温室气体排放总量(以CO_2-eq计)为7 348.60 Gg,CO_2、CH_4和N_2O排放量分别为6 054.57 Gg、27.47 Gg(769.08 Gg,以CO_2-eq计)和1.98 Gg(524.95 Gg,以CO_2-eq计);各省份间排放量差异明显,华东地区排放量较高,西北地区排放量较低,西藏几乎没有排放,2005~2014年这10年间中国通过城镇污水处理厂排放的温室气体总量增长了229.4%,CO_2、CH_4和N_2O的涨幅分别为217.9%、217.9%和520.3%;地区经济的发展水平和污水处理量与当地城镇污水厂温室气体释放量相关性最大,人均蛋白质供应量与城镇污水厂N_2O产生量密切相关.     

城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算方法与案例研究

针对城镇污水处理厂的污染物与温室气体如何实现协同减排核算问题,该研究提出了城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体的核算边界、协同机制和核算方法,并通过实例进行验证分析,给出了如何核算污染物去除的协同控制效应和协同程度.结果表明:①污水处理厂污染物去除与温室气体排放之间存在关联机制,厌氧环境去除COD_Cr会产生CH₄,污泥厌氧消化过程也可产生大量CH₄,硝化和反硝化过程中去除TN会产生N₂O.②城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算可分为确定核算边界、选择核算方法、收集活动水平数据与确定排放因子、质量控制、形成核算报告等步骤.一方面构建了污染物去除量计算公式,去除量涵盖CH₄回收量、COD_Cr和TN去除量、污泥处理量;另一方面构建了温室气体排放量计算公式,排放量涵盖回收CH₄产生的温室气体减排量、去除COD_Cr产生的温室气体排放量、处理污泥产生的温室气体排放量、去除TN产生的温室气体排放量.③案例分析结果表明,该污水处理厂污染物去除并没有协同减排温室气体排放量,从温室气体排放强度来看,单位COD_Cr去除量、单位TN去除量和单位污泥处理量产生的温室气体排放量分别为0.051 3、2.435 6和0.546 0 t,单位TN去除量产生的温室气体量（2.435 6 t）最大,其次为污泥处理（0.546 0 t）;从温室气体排放总量来看,该污水处理厂使用电力间接排放的温室气体量（1 362.68 t）最大.研究提出的城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算方法可行,能够根据污水处理厂相关数据判定污水处理不同环节污染物去除和温室气体减排二者间的关系.针对核算过程中存在的数据不确定性问题、质量控制问题以及如何实现减污降碳协同增效等方面提出了相应的完善方法,如在质量控制中可通过制定核算方案、监测方案与计划,开展核算人员业务培训,进行数据核验,测量仪器校准和调整等提高核算质量.研究显示,在碳达峰碳中和的“双碳”目标约束下,城镇污水处理厂在进行污水处理时需要全面考虑各种因素,建立协同控制的治理体系,实现减污降碳协同增效的最大化.      

污水处理行业温室气体排放分布特征与监测技术

污水处理厂是温室气体排放的重要贡献者。要想实现污水处理行业的碳减排,需要从整体角度了解污水处理厂的温室气体排放。本文总结了污水处理厂中温室气体CO₂、CH₄、N₂O的排放分布特征,其中CH₄、N₂O分别在涉及厌氧、生物脱氮的工艺中产生,并且机械曝气也会导致溶解态温室气体逸散排放。此外,本文还列举了温室气体监测技术方法,简要分析了各监测技术方法优缺点及适用场景。本文为污水处理厂低碳工艺选择以及升级改造工艺提供支持,并为污水处理厂温室气体监测技术选择提供经验借鉴。     

2008—2020年京津冀及周边地区人为源氨排放清单研究

氨可以在大气中转化生成铵根离子,成为PM_2.5中重要的水溶性无机离子组分,长时间序列的氨排放清单是研究PM_2.5污染历史成因的重要基础.为探究京津冀及周边地区人为源氨排放来源和排放特征,根据北京市、天津市、河北省、山西省、山东省和河南省的各类氨排放活动水平,采用排放因子法建立了京津冀及周边地区的氨排放清单.结果表明：(1)2008—2020年京津冀及周边地区的氨排放量总体呈下降趋势,从3 170.21×10³ t降至2 767.59×10³ t.农业源是主要贡献源,其氨排放量(2 551.94×10³～3 061.26×10³ t)占氨排放总量的92.21%～93.38%;非农业源氨排放量介于209.85×10³～232.38×10³ t之间.(2)2020年,河南省的氨排放量最大,为908.57×10³ t,占京津冀及周边地区氨排放总量的32.83%,其次为山东省、河北省和山西省,占比分别...     

基于SEFA方法的异位土壤修复环境足迹分析——以某钢铁厂为例

以安徽省合肥市某钢铁污染场地为例,采用SEFA工具计算和对比复合污染土壤异位组合修复方案的环境足迹.方案一:淋洗+化学氧化+水泥窑;方案二:稳定化+化学氧化+热脱附+异地填埋;方案三:生物降解+稳定化.结果表明,3种修复方案环境足迹存在一定差异.当重点关注能源和空气污染两个绿色可持续修复核心要素时,方案三环境足迹最小,能源消耗总量21808万MJ,温室气体(GHG)排放总量1.73万tCO₂e;修复1m³有机污染土壤的环境足迹整体表现为化学氧化<生物降解<异位热脱附,化学氧化、生物降解和异位热脱附三种修复技术的温室气体排放强度分别为0.05、0.09和0.17tCO₂e/m³,能源消耗量分别为949.55,1677.54,3049.11MJ/m³.修复1m³重金属污染土壤时,异地填埋技术的环境足迹最小,能源消耗和温室气体排放最低;稳定化修复技术在空气污染物排放方面环境足迹最小.     

西安污水处理厂温室气体排放及减排对策研究

随着环保要求的不断提高,我国污水处理设施建设及运行水平相应提高,但污水处理过程中产生的温室气体往往被忽略。以西安某污水处理厂为例,分析了污水处理厂温室气体主要来源,采用IPCC推荐方法从直接排放与间接排放两方面核算了该污水处理厂温室气体排放量,总结出有利于污水处理厂节能减排、减少温室气体排放的途径,对污水处理厂实施气候友好型环境管理具有借鉴作用。     

某药企厌氧池废气减污降碳协同治理生命周期评价

针对制药企业污水站厌氧池中的温室气体甲烷和恶臭气体,在原有水吸收-光催化-化学吸收治理工艺的基础上,改造形成水吸收-碱吸收-蓄热式焚烧(RTO)-急冷-碱吸收为主的温室气体削减协同恶臭处理新工艺。利用生命周期评价法,对废气治理工艺的环境影响进行特征化、标准化分析。结果表明,改造前、后废气治理工艺的主要环境影响均为全球变暖。通过温室气体削减量核算和经济性评估可知,工艺改造后,总温室效应潜值年削减量可达到7.53×10⁶ kg CO_2-eq,运行成本节约1.21×10⁶元。新工艺在实现减污降碳的同时,具有显著的经济和社会效益。     

2008-2020年泛珠三角区域大气氨排放清单及分布特征

精确的区域氨排放清单编制对于制定有效的空气污染控制措施至关重要.以福建省、江西省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、海南省、四川省、贵州省、云南省等9省份为研究区域,基于10种不同氨排放源活动水平数据,采用排放因子法建立了泛珠三角区域2008-2020年的氨排放清单,并利用ArcGIS软件对2020年研究区的氨排放量进行1 km×1 km空间网格分配.结果表明：(1)2008-2020年泛珠三角区域氨排放量为2 685.40×10³～2 839.35×10³ t,总体较为稳定,年变化率在-1.42%～1.88%之间,农业源占氨排放总量的92.23%～93.79%,非农业源贡献率为6.21%～7.77%.(2)2020年,四川省氨排放量最大,为689.07×10³ t,占研究区氨排放总量的24.53%;其次为云南省和湖南省,贡献率分别为14.70%和13.90%.蛋鸡、肉牛和生猪是畜禽养殖氨排放主要贡献源,其氨排放量分别为661.75×10³、339.88×10³和310.97×1...     

华中地区畜牧业温室气体排放特征分析与预测

采用IPCC推荐的温室气体清单计算方法,从温室气体排放总量、排放强度等方面分析了华中地区畜牧业温室气体排放现状;根据不同牲畜饲养数量,采用Logisticgrowth model、Gompertzcurve model等非线性时间序列模型模拟2030年华中地区牲畜数量,并计算畜牧业温室气体排放量.结果显示,2015年华中地区温室气体排放为6289.09万t CO₂-eq,单位GDP温室气体排放量为1.13万t CO₂-eq/亿元,单位肉类产量排放强度为3.73t CO₂-eq/t;2030年华中地区畜牧业温室气体排放总量约为4990.06（温室气体排放预测1）~5932.74万tCO₂-eq（温室气体排放预测2）.应当进一步优化畜牧业饲养技术及条件来提高产业温室气体排放效率,科学合理的规划不同牲畜的饲养规模,优化牲畜饲养结构来降低畜牧业温室气体排放量.     

灌溉方式对设施土壤温室气体排放的影响

为了寻求在高产、高效、节水的同时能够最大程度促进温室气体减排的灌溉方式,以长期定位灌溉设施蔬菜(以番茄为例)栽培土壤为研究对象,探讨覆膜滴灌、节点式渗灌、沟灌3种不同灌溉方式对土壤温室气体(N₂O、CO₂、CH₄)排放特征的影响,以及温室气体排放与土壤温度和湿度两大环境因子的相关性,并运用产气比概念对温室气体累积排放量进行比较.结果表明:①在番茄生长季,不同灌溉方式下N₂O排放总量表现为沟灌(25.33 kg/hm2)>覆膜滴灌(23.87 kg/hm2)>节点式渗灌(10.04 kg/hm2),土壤温度适宜条件下,N₂O排放通量与土壤湿度呈极显著相关(P<0.01).②CO₂排放通量随着气温升高及植株生长而逐渐增大,具有明显的季节性变化.不同灌溉方式下CO₂排放总量表现为节点式渗灌(11.84 t/hm2)>沟灌(10.45 t/hm2)>覆膜滴灌(9.53 t/hm2);覆膜滴灌和节点式渗灌处理下CO₂排放通量与土壤温度呈极显著相关(P<0.01),沟灌处理下二者呈显著相关(P<0.05).③在番茄整个生长季期间,土壤总体表现为大气CH₄的汇,不同灌溉方式下CH₄吸收总量表现为节点式渗灌(1.98 kg/hm2)>覆膜滴灌(0.93 kg/hm2)>沟灌(0.71 kg/hm2),CH₄排放通量与土壤湿度呈显著相关(P<0.05).研究显示,采用覆膜滴灌方式不仅可以达到高产、高效、节水的目标,而且综合排放的温室气体量最少,可达到土壤温室气体最大程度的减排效果,减缓全球气候变暖趋势,是一种最佳的灌溉方式.      

河南省优先控制人为源VOCs关键物种及来源识别

为了解河南省人为源挥发性有机物(VOCs)的排放特征,识别以臭氧(O₃)污染治理为目的的关键VOCs物种及其排放源,以五大类人为源活动水平数据为基础,采用排放因子法建立了2019年河南省县级人为源VOCs组分化排放清单,并利用最大增量反应活性(MIR)估算其臭氧生成潜势(OFP),基于OFP识别O₃污染治理的关键VOCs物种及其排放源.结果表明：(1)河南省2019年人为源VOCs排放总量为175.62×10⁴ t,其中工艺过程源、移动源、生物质燃烧源、溶剂使用源和化石燃料燃烧源对VOCs排放总量的贡献率分别为28.6%、25.2%、20.8%、19.1%和6.3%.(2)空间分布显示,以郑州市为中心的豫北排放量远高于豫南,呈“一高三低”的空间分布特点,郑州市排放量最高,其排放量为27.7×104 t,漯河市、三门峡市和鹤壁市排放量最低,其排放量均小于5.0×10⁴ t.(3)芳香烃是排放量最高的化学组分,其排放量为47.5×10⁴ t,其次为烷烃(46.3×10^4<...     

生活污水中BOD5与CODCr关系的区域性差异分析

生活污水含有大量可降解有机物,在厌氧条件下可以产生温室气体.IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)指南提供的计算温室气体的方法中,BOD₅和COD_Cr是计算CH₄排放的重要参数.以BOD₅和COD_Cr生化构成特性和数学模型为基础,对2005年347家城镇污水处理厂的ρ(BOD₅)和ρ(COD_Cr)数据进行分析,研究生活污水中ρ(BOD₅)与ρ(COD_Cr)关系的区域性差异.结果表明,生活污水中ρ(BOD₅)与ρ(COD_Cr)间的相关关系存在明显的区域特征,这种区域性差异主要由污水的来源和其理化特性决定.总体来看,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)值基本在0.4～0.5之间.在省级温室气体估算过程中,各省区可采用本地特有的ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)值,进行源自生活污水的CH₄排放计算.      

武汉市废弃物处理温室气体排放和控制对策

对武汉市2005、2010和2012年废弃物处理温室气体排放量进行了核算,结果表明2005、2010和2012年废弃物处理中生活垃圾填埋和废弃物焚烧产生的温室气体量最大,占折算为碳含量后的71.46%以上,是武汉市废弃物处理温室气体排放的重要来源。填埋产生的温室气体在2010年达到峰值,因填埋量减少、焚烧量增加导致焚烧产生的温室气体量增加。废水处理中温室气体的量相对较小,产生甲烷(CH_4)约0.44至0.67万t。废水处理中温室气体排放量随着污水收集率逐步提高而降低,而又随污水总量增加而增加。总体来说,废弃物处理中二氧化碳(CO_2)排放量逐年增加,CH_4先增加后降低,氧化亚氮(N_2O)逐年增加。此外,武汉市固体废弃物处理温室气体排放主要控制填埋量和焚烧量,而加强废弃物的收集和管理,以及技术提升、生态修复、增加植被碳汇将是武汉市废弃物处理温室气体控制和减排的重要措施。     

2007年火电行业温室气体排放量估算

为了解我国火电行业温室气体排放情况,参考《IPCC国家温室气体排放清单指南》中固定源燃烧温室气体排放量计算方法学部门方法的相关内容,利用实测的温室气体排放因子以及2007年火电行业活动水平数据,计算火电行业温室气体排放量. 排放因子测算及排放量计算过程均遵循IPCC关于温室气体排放计算的质量保证和质量控制内容. 结果表明,2007年我国火电行业CO₂与N₂O排放量分别为2.81×109和1.56×105 t.同时使用参考方法,利用国家级能源统计数据直接计算火电行业CO₂排放量.将部门方法与参考方法计算结果进行比对发现,原煤、原油和天然气燃烧温室气体排放量2种方法的相对偏差分别为7.5%,98.8%和1.6%,除原油外,原煤和天然气燃烧CO₂排放量与参考方法相差并不大.      

2002～2020年中国河流环境质量演变及驱动因子分析

基于2002～2020年河流环境质量、污染物排放和环境污染治理数据,采用典型相关分析和Spearman相关系数研究我国河流环境质量演变规律及其驱动因子,以期更科学地分析污染物排放和环境污染治理投资对流域环境影响.结果表明,2002～2020年中国河流环境质量得到明显改善,Ⅰ～Ⅲ类水占比由29.1%提升至87.4%,劣Ⅴ类水占比由40.9%下降至0.2%;废水排放总量由439.5亿t增加到849.1亿t,城镇生活污水排放量由232.3亿t增加到659.8亿t,工业废水排放量由207.2亿t减少到168亿t,环境治理投资由1 106.6亿元增加到10 638.9亿元.七大流域、浙闽片河流域、西南诸河流域和西北诸河流域Ⅰ～Ⅲ类水比例与工业源污染物排放呈负相关,与环境污染治理投资呈正相关;七大流域、浙闽片河流和西北诸河流域环境质量改善的首要措施是削减工业源污染物排放,污染物削减优先顺序均为：COD>NH⁺₄-N>废水总量;西南诸河流域水环境质量改善的首要措施是增加环境污染治理投资,环境治理投资增加优先顺序为：工业污染源治理投资>城市...     

北京市灰水足迹评价

北京市属于重度资源型缺水地区,加上严重的水污染情况,使得水问题成为制约当地社会经济发展和生态安全的关键性因素。研究采用灰水足迹理念将北京市1995-2009年间不同部门产生的污染物以"稀释水"的形式进行量化。研究表明:①北京市2009年灰水足迹为49.5×10⁸ m³,约为北京当年水资源量的2.3倍;②生活部门的灰水足迹最大,农业部门次之,工业部门的灰水足迹最小;③北京市灰水足迹呈现逐年下降的趋势,农业、生活和工业部门的灰水足迹在1995-2009年间分别下降了45%、62%和93%;④虽然北京市灰水足迹逐年减小,水体水质却呈现逐年恶化的趋势,剩余灰水足迹(即灰水足迹与水资源的差值)累积值的增加,是北京市水质逐年恶化的直接原因。严格控制灰水足迹是实现水环境总体改善的重要途径。     

我国生活垃圾焚烧发电过程中温室气体排放及影响因素 ——以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例

以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例,采用上游-操作-下游(UOD)表格法,分析了生活垃圾焚烧发电过程中不同环节的温室气体排放贡献,及影响其排放的主要因素.结果表明,目前我国生活垃圾焚烧发电过程是温室气体排放源,以吨垃圾净CO2排放量计,达166~212kg.生活垃圾中自含化石碳对温室气体排放的贡献最大,CO2排放量为257kg/t;因焚烧发电上网而获得的净减排量为120kg/t;垃圾收运、辅助物料消耗及焚烧灰渣处理等引起的排放量总计为27~45kg/t.生活垃圾沥出渗滤液后续处理过程的温室气体排放量为7.7kg/t.节省焚烧过程辅助物料使用和改变焚烧灰渣处置方式能够减少温室气体排放量,但是减排效果有限.我国各地区电能基准线排放因子存在差异,对焚烧过程温室气体排放的影响为0~13%.降低生活垃圾含水率、提高垃圾可发电量是我国生活垃圾焚烧发电过程温室气体排放源汇转换的关键途径.     

苏州市生活垃圾处理碳足迹核查

根据《PAS2050规范》的指导,结合生命周期评价技术方法和LandGEM模型,对苏州市生活垃圾填埋和焚烧处理的生命周期过程进行了碳足迹核查. 详细列出了垃圾处理过程中可能的温室气体排放源,计算各排放源的电耗或能耗,并通过与温室气体排放系数相乘最终转化为苏州市生活垃圾处理温室气体排放量. 结果表明:苏州市填埋处理1 t生活垃圾整个生命周期过程中温室气体的排放量(以CO₂当量计)为1 942.47 kg,焚烧处理为-180.87 kg. 按照目前苏州市生活垃圾处理权重进行分配,可得苏州市处理1 t生活垃圾整个生命周期过程中温室气体的排放量(以CO₂当量计)为880.80 kg. 在整个核查过程中,考虑了在填埋和焚烧处理时发电对温室气体带来的减量效应.      

污水处理厂中有机磷阻燃剂的赋存与风险评价

为研究污水处理厂中有机磷阻燃剂(OPFRs)的污染特征,于2023年采集湖南省长沙市一座典型污水处理厂(洋湖再生水厂)各污水处理工艺段的样本。采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析污水中磷酸三(1-氯-2-丙基)酯(TCPP)的污染水平,对污水处理厂的各项工艺对OPFRs的处理效果进行了计算,并估算了最终排入环境的日均排放量,评估其潜在生态风险。结果表明,TCPP在进水、出水中均有检出,进水和总出水中的浓度分别为142.9ng·L^-1、96.7 ng·L^-1,总去除率为32%,格栅、沉淀池、生物池、MSBR、人工湿地和消毒池对其去除率分别为8%、-43%、5%、11%、40%,表明格栅、MSBR、人工湿地对TCPP的去除具有促进作用,尤其是人工湿地。计算得到TCPP的日排放通量为3.868g·d^-1,不同人群通过饮用水摄入TCPP的日均暴露量为3～3.41 ng·(kg·d)^-1,其污染所致人体健康风险水平较低。