南京典型水体春季温室气体排放特征研究

利用静态箱-气相色谱法对南京4条河流(内秦淮河、外秦淮河、金川河、团结河)和1座水库(丁解水库)的春季水-气界面CO2、CH4、N2O 3种温室气体通量进行包括昼夜变化的持续观测,对其变化趋势及影响因素加以分析.结果表明,春季团结河CO2和CH4的排放量最大,分别为1023.34,89.45mg/(m2·h),金川河两种气体排放量次之,内、外秦淮河CO2排放量相当,而内秦淮CH4的排放量比外秦淮小1个量级.丁解水库该2种温室气体排放量最小.金川河N2O的排放量最高,为151.31μg/(m2·h),团结河N2O排放量次之[111.74μg/(m2·h)],其他2条河流和丁解水库N2O的排放量均在一个量级上(101).水-气界面温室气体的排放受温度、压力、风速等环境因子影响.温室气体的昼夜变化分析结果表明,除了金川河N2O的排放趋势为昼间排放、夜间吸收外,其余河流及丁解水库均为温室气体的排放源.内秦淮和丁解水库的排放趋势受人为因素影响较大,外秦淮河的排放趋势主要受水位的高低变化影响,团结河的排放量受风速和温度的共同影响.金川河主要受微生物活性影响3种温室气体均呈明显的昼夜变化.5种水体在春季是大气3种温室气体的主要排放源.     

基于生命周期评价的氮肥温室气体排放研究

采用生命周期评价方法研究硝酸铵、磷酸二铵、复合肥、尿素、碳酸氢铵5种不同含氮量的氮肥温室气体排放,为碳足迹标识评价提供借鉴和数据基础。分析优选有利于控制温室气体排放的氮肥种类。生命周期温室气体排放评价结果表明:硝酸铵6.3543kg CO2eq/kg,磷酸二铵14%含氮率和17%含氮率分别为2.4416kg CO2eq/kg、2.7792kg CO2eq/kg,复合肥7%含氮率和13%含氮率分别为1.9721kg CO2eq/kg、2.6473kg CO2eq/kg,尿素9.2627kg CO2eq/kg,碳酸氢铵4.0132kg CO2eq/kg;相同含氮量情况下,磷酸二铵生命周期温室气体排放相对较少,是控制氮肥生命周期温室气体排放的最优选对象。     

基于混合生命周期分析的我国海上风电场能耗及温室气体排放研究

随着我国海上风电的快速发展,对其资源环境成本进行系统核算对于全面评价海上风电的节能减排潜力具有重要意义.本研究采用混合生命周期评价方法,对我国第一个海上风电场—上海东海大桥海上风电场(二期)的能耗和温室气体排放进行核算,并将核算结果与典型陆上风电场和其它类型的可再生能源进行比较.结果表明:该海上风电项目全生命周期发电能耗为0.51 MJ·k Wh~(-1),相应的温室气体排放量为26.47g·k Wh~(-1)(以CO_2当量计);在设备制造与运输、建设施工、运行维护、回收处置4个阶段中,设备生产与运输阶段在能耗和温室气体排放的占比最大,分别贡献了能耗的91.23%和温室气体排放量的60.48%;横向比较发现,海上风电场单位发电量的能耗和温室气体排放均高于陆上风电项目,但与光伏、生物质、地热等可再生能源发电项目相比,海上风电项目全生命周期能耗和温室气体排放依然具有一定优势.     

基于IPCC排放清单的校园温室气体排放研究

以温室气体排放源和吸收汇为基础,构建了大学校园温室气体排放量化研究框架,并以辽宁工业大学为例,通过走访调研、IPCC排放清单等方法综合,核算了该高校温室气体排放情况.结果显示2014年辽宁工业大学校园温室气体净排放量为3.89×107kg CO2 eq.,人均排放量为2.02 ×103 kg CO2 eq.,主要排放源为外购热力、电力消耗及垃圾处理.并与国内外其他大学的研究结果进行了对比分析,寻求校园温室气体减排的潜力,可为低碳校园的创建提供理论依据与实践经验.     

新疆城市废弃物处置温室气体排放研究

人为活动产生温室气体的来源之一是城市废弃物处理。参考《省级温室气体清单编制指南(试行)》,结合城市废弃物处置状况,研究新疆2010年废弃物处理的温室气体排放。结果表明:2010年新疆城市废弃物处置过程温室气体总排放量为3 570 230.74 t(eq.CO2),其中固体废物填埋处置是重点排放源,排放量约为2 744 006.79 t,废弃物焚烧处置过程排放量最少,仅为179.67 t,废水处置过程排放量为826 044.28 t。研究结果为新疆碳减排工作提供依据,并为其他城市的碳排放清单核算提供借鉴和参考。     

基于光谱分析仪的通量-梯度法测量小型池塘水-气界面温室气体交换通量

小型池塘作为内陆水体的一部分,是被忽视的温室气体重要排放源.本研究主要利用通量-梯度方法测量长江三角洲地区的一处小型池塘水-气界面温室气体(CO_2和CH_4)交换通量.结果表明:1零梯度测试结果显示本套通量-梯度系统测量H_2O、CO_2和CH_4通量的精度分别为7.525 W·m-2、0.022 mg·(m2·s)-1、0.054μg·(m2·s)-1,并且在正常实验观测期间3种气体(H_2O、CO_2和CH_4)的通量值分别有84%、80%和94%的结果高于零梯度测试精度,以上结果可以保证本套通量-梯度系统具有足够的精度测量池塘水-气界面温室气体交换通量;2通量-梯度计算结果表明此小型池塘在夏季为CO_2和CH_4的排放源,其排放通量平均值分别为0.038 mg·(m2·s)-1和0.889μg·(m2·s)-1,其中CH_4排放通量远高于内陆湖泊甲烷排放通量的中值,说明小型池塘的温室气体排放量是估算内陆水体温室气体排放量特别是CH_4排放量中不可忽视的重要量值,本研究结果可为准确估算区域温室气体排放量提供科学参考.     

简易生活垃圾填埋场温室气体的排放研究

采用静态箱/气相色谱法对一座典型简易生活垃圾填埋场的CH4、N2O和CO2释放通量进行了为期1a的监测,讨论了相关影响因素和通量的季节变化。研究发现:该填埋场CH4、N2O和CO2年平均释放通量分别为(43.93±129.99)mgC/(m2·h)、(622.68±1215.54)μgN/(m2·h)和(132.57±158.90)mgC/(m2·h),即19.64kgCO2-eq/(m2·a)。CH4和N2O占温室气体年排放总量的比例分别为65.31%和13.01%,而在夏季和秋季N2O可占到当季温室气体排放量的20.23%和27.30%。统计分析显示:CO2释放通量与CH4(p0.01)和N2O释放通量(p0.05)显著正相关;N2O释放通量与气温显著正相关(p0.05);CH4和CO2释放通量呈现一定的季节差异,而N2O释放通量四季无显著差异。     

芦苇植株对湿地温室气体排放的影响及其日变化特征

利用静态箱-气相色谱法对夏季(7月、8月和9月)长江河口湿地芦苇植被CO_2、CH_4和N_2O的叶面通量、茎秆扩散速率以及沉积物通量的日变化进行研究。结果显示,通过芦苇叶片排放的N_2O与CH_4的量分别为2.99μg/(m~2·h)和15.36μg/(m~2·h),CO_2则呈现白天吸收(-120.86 mg/(m~2·h))、夜间排放(69.39 mg/(m~2·h))的特点。芦苇茎秆N_2O、CH_4和CO_2平均扩散速率分别为1.96μg/h、142.45μg/h和10.69 mg/h,沉积物平均排放通量为N_2O 8.18μg/(m~2·h)、CH_41.58 mg/(m~2·h)、CO_2169.66 mg/(m~2·h)。芦苇茎秆和沉积物界面CH_4和CO_2的排放均呈现出明显的"单峰型"昼夜变化规律,其排放峰值集中在日照及温度最高的9:00至15:00。芦苇植株是影响温室气体排放变化的因素之一。芦苇植株在光合作用下吸收CO_2并促进CH_4的排放,而芦苇发达的根系及茎秆是温室气体排放的主要途径。同时,Pearson相关性分析表明温度对芦苇群落CH_4和NO2的排放影响显著,但与CO_2通量的相关性不明显。土壤氧化还原电位对3种气体的排放均有显著影响。     

连续流强制通风槽式污泥堆肥工艺的温室气体和氨气排放特征

我国污泥堆肥过程中温室气体(CH4、N2O)和氨气(NH3)排放的基础数据十分缺乏.本研究以连续流强制通风槽式污泥堆肥工艺为对象,通过现场试验和观测,考察不同操作参数下堆肥过程中温室气体和氨气的排放特征.结果表明,减小辅料投加比例不利于有机质的转化(试验组和对照组的有机质降幅分别为1.38%、8.85%),较低的C/N比虽小幅增加了氨气的排放量(高于对照组8.68%),却有助于减少总氮损失(试验组16.1%、对照组21.8%),并可减少污泥堆肥过程的温室气体排放(以eCO2/DC计,试验组为1.70 g·kg-1、对照组为2.85 g·kg-1).采用"初期降低,末期升高"的通风方式,尽管增加了污泥堆肥过程中温室气体排放的CO2当量(高于对照组55.1%),却减少了氨气累积排放量(试验组66.86 g·m-2,对照组72.04g·m-2),进而降低了总氮损失(为对照组的51.34%).     

淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量年际变化及其对氮输入的响应

利用静态暗箱-气相色谱法自2002～2004年连续3a观测了三江平原淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O 3种主要温室气体排放特征及外源氮素输入条件下温室气体通量的变化.结果表明,三江平原CO2、CH4和N2O 3种主要温室气体排放具有明显的季节及年际变化规律.其中生态系统呼吸CO1排放的最大值[779.33～965.40 mg·(m·h)-1]出现在7、8月份,CH4通量最大值[19.19～30.52 mg·(m·h)-1]出现在8月,N2O通量最大值[0.072～0.15 mg·(m·h)-1]出现在5月和9月,3种温室气体通量最小值CO2为2.36～18.73 mg·(m·h)-1;CH4为-0.35～0.59 mg·(m·h)-1;N2O为-0.032～-0.009 mg·(m·h)-1大都出现在冬季,且冬季淡水沼泽湿地表现为N2O的吸收.对气候因子的分析发现,温度条件是影响淡水沼泽湿地温室气体排放通量季节性变化的主要因子,而降水和积水水位变化是影响其排放年际变化的关键因素,特别是降水对CH4排放通量的影响较其它2种温室气体更显著,且冬季雪融水对夏季CH4的排放起重要作用.CO2和CH4排放与土壤温度(5cm)呈显著的指数相关关系,而N2O排放通量与土壤温度和水深相关性不显著.氮输入促进了三江平原CO2、CH4和N2O3种主要温室气体的排放,与对照处理相比,其排放通量分别升高了34%,145%和110%.     

风电场生命周期CO2排放核算与不确定性分析

提出了风力发电技术生命周期能耗和CO2排放核算的详细方法.应用上海某风电场数据进行核算,结果认为,风机生产阶段能耗和CO2排放占风电场生命周期能耗和CO2排放的比例均为最大,分别为68.23%和67.18%.不确定性分析认为,在所有强度参数中,钢生产综合能耗最为灵敏.风电场能耗强度和CO2强度分别为3.24gce/(kW?h)和9.47g/(kW?h),明显低于300MW火力发电机组的相同指标,分别为330gce/(kW?h)和915g/(kW?h). 20a服役期的50MW风电场满期后,同比300MW火电机组少排放CO2约234万t.     

基于EIO-LCA模型的纯电动轿车温室气体减排分析

纯电动轿车燃料周期的温室气体排放是否低于汽油轿车的排放仍然存在争议.为评价纯电动轿车的温室气体减排效率,此研究利用中国2007温室气体排放EIO-LCA模型分别核算了普通级纯电动轿车和汽油轿车燃料周期的温室气体排放量.结果表明纯电动轿车燃料周期的温室气体排放总量为124gCO2,e/km,汽油轿车相应的排放总量为265gCO2,e/km,纯电动轿车与汽油轿车相比,减排温室气体53%.模型计算结果还表明影响纯电动轿车温室气体排放的主要行业包括电力、热力的生产和供应业与煤炭开采和洗选业等.因此,纯电动轿车温室气体减排应通过优化一次能源结构、提高电网综合效率等方法实现.     

Life cycle greenhouse gases,energy and cost assessment of automobiles using magnesium from Chinese Pidgeon process

Magnesium (Mg) has a great potential to reduce vehicle weight, fuel consumption, and greenhouse gas emissions. The Chinese Mg industry has developed rapidly since the 1990s. The output of Mg reached 700,000 tons in 2006, accounting for more than 70% of global Mg production. Most of Mg is produced in China through the Pidgeon process that has an intensive energy usage and generates a large amount of greenhouse gas (GHG) emissions, which may offset the potential advantage of using Mg parts in automobiles. It is critical to quantify the energy usage and GHG emissions through entire life cycle when the Mg are applied to automobiles. It is also essential to evaluate cost implications of the Mg parts application in automobiles and ensure it to be cost competitive. The objectives of this study are (1) Build a life cycle inventory (LCI) of Mg produced by Pidgeon process; (2) Establish an LCA model that can evaluate GHG emissions and energy usage for the Mg automotive application; (3) Estimate the cost implications of the Mg parts application in automobiles.An Mg LCI was built based on interviews and surveys and the GREET model was adapt for this study. The results indicated that, for each kilogram of Mg produced by Pidgeon process, GHG emissions and energy usage would be 27 kg CO₂eq and 280 MJ, which are five times higher than steel production. Replacing steel with 82 kg Mg on a base automobile would lower curb weight by 5.7%, but only reduce life cycle GHG emissions and energy usage by 0.8% and 1.3%. Scenario analyses indicated that potential reduction of life cycle GHG emissions and energy usage could reach to 15%, if secondary weight saving and a smaller engine were included. Cost analyses also show 18% reduction when the additional weight saving and a smaller displacement engine were included, under a 100,000 km driving distance and gasoline price at $1.0/l.     

基于LCA的北京市公交车节能及温室气体减排潜力分析

新能源公交车是未来城市公交行业节能及温室气体减排的重点发展方向.新能源公交车在行驶阶段具有良好的节能及温室气体减排效果,而汽车制造、能源生产等相关生命周期阶段的能耗及温室气体排放常被忽视,且目前新能源公交车的乘客运载功能相对较弱,可能对节能及温室气体减排的潜力造成较为显著的影响.因此,本文基于北京市公交车的运营特征,采用生命周期评价(LCA)方法,选择客运周转量作为功能单位,核算了天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车等新能源公交车相对于柴油公交车的节能及温室气体减排效益.结果表明:发展新能源公交车对促进北京市公交行业及城市节能低碳发展具有积极的作用,但相对于基于运营里程的核算结果,本研究新能源公交车节能及温室气体减排潜力均较低,主要原因是新能源公交车的实际载客量相对较低;混合动力公交车和纯电动公交车在空调开启时的节能潜力与温室气体减排潜力均远低于天然气公交车;通过发展情景分析,建议北京市现阶段应优先发展天然气公交车,适当发展纯电动公交车和混合动力公交车,以减少北京市公交车的总体能耗,同时降低温室气体排放强度.     

低碳交通电动汽车碳减排潜力及其影响因素分析

交通运输是城市能源消耗和碳排放的重点行业,为通过节能减排实现低碳城市发展目标,传统汽油车向新能源汽车的转型是一项重要的举措,其中电动汽车因其节能减排的优势将在这次转型中发挥重要作用.在全面总结现有电动汽车节能减排研究成果的基础上,分析了影响电动汽车的减排因素,并应用燃料生命周期的理论,结合北京市的电动汽车推广计划,以纯电动汽车为例,采用改进的燃料碳排放模型,并设置6种情景分析了电动汽车的碳排放及其减排潜力,包括发电能源结构、车用燃料类型(单位燃料的CO2排放系数)、汽车类型(百公里能耗)、城市交通状况(时速)、煤电发电技术、电池类型(重量、能效)等因素对电动汽车减排潜力的影响.结果表明,改进后的模型能更科学测算燃料消耗碳排放;纯电动汽车具有明显的制约性碳减排潜力,在分析的6种影响因素中其波动幅度为57%～81.2%,其中,发电能源结构和煤电技术供电路线对电动汽车燃料生命周期碳减排空间起决定性作用,其减排空间分别可达78.1%及81.2%.最后从改善能源结构、提高煤电技术、推广节能技术、加快动力蓄电池研发、推广纯电动汽车等方面提出了推广电动汽车降低交通能耗和碳排放的优化措施,以期为低碳交通新能源汽车转型政策的制定提供科学依据和方法支撑.     

玉米燃料乙醇生命周期碳平衡分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,其温室气体排放的多少(净碳排放量)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期分析原理,建立了玉米燃料乙醇的碳平衡分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产为例,计算了玉米燃料乙醇生命周期的净碳排放量并对其影响因素进行了分析.研究表明:与汽油相比,目前我国夏玉米燃料乙醇的生产并不能明显减少温室气体的排放,为此玉米生产过程中氮肥施用和灌溉以及乙醇转化过程的能耗等方面有待于重点改善.     

Greenhouse gas balances of molasses based ethanol in Nepal

This paper evaluates life cycle greenhouse gas (GHG) balances in production and use of molasses-based ethanol (EtOH) in Nepal. The total life cycle emissions of EtOH is estimated at 432.5 kgCO_2eq m⁻³ ethanol (i.e. 20.4 gCO_2eq MJ⁻¹). Avoided emissions are 76.6% when conventional gasoline is replaced by molasses derived ethanol. A sensitivity analysis was performed to verify the impact of variations in material and energy flows, and allocation ratios in the GHG balances. Market prices of sugar and molasses, amount of nitrogen-fertilizers used in sugarcane production, and sugarcane yield per hectare turn out to be important parameters for the GHG balances estimation. Sales of the surplus electricity derived from bagasse could reduce emissions by replacing electricity produced in diesel power plants. Scenario analysis on two wastewater processes for treatment of effluents obtained from ethanol conversion has also been carried out. If wastewater generated from ethanol conversion unit is treated in pond stabilization (PS) treatment process, GHG emissions alarmingly increase to a level of 4032 kgCO_2eq m⁻³ ethanol. Results also show that the anaerobic digestion process (ADP) and biogas recovery without leakages can significantly avoid GHG emissions, and improve the overall emissions balance of EtOH in Nepal. At a 10% biogas leakage, life cycle emissions is 1038 kgCO_2eq m⁻³ ethanol which corresponds to 44% avoided emissions compared to gasoline. On the other hand, total emissions surpass the level of its counterpart (i.e. gasoline) when the leakage of biogas exceeds 23.4%.     

氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比

发展氢燃料电池汽车被认为是解决能源安全和环境污染问题的理想解决方案之一,为量化探究氢燃料电池汽车动力系统的化石能源消耗和排放情况,运用GaBi软件建模,以新能源汽车相关技术路线为参考,构建我国氢燃料电池汽车动力系统的数据清单并对其全生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值情况进行定量评价计算和预测分析,对不同类型的双极板、不同能量控制策略和不同制氢方式对环境的影响分别进行了对比研究,并对关键数据进行了不确定分析.结果表明,预计到2030年我国每台氢燃料电池汽车动力系统生命周期的化石能源消耗量（ADP_f）、全球变暖潜值（GWP,以CO₂ eq计）和酸化潜值（AP,以SO₂ eq计）分别为1.35×10⁵ MJ、9108 kg和15.79 kg.动力系统生产制造阶段的化石能源消耗和全球变暖潜值均高于使用阶段,主要原因是燃料电池堆栈和储氢罐的制造过程.金属双极板、石墨复合双极板和石墨双极板的制造工艺中石墨复合双极板的综合环境效益最好.能量控制策略的优化会使得氢能消耗降低,当氢能消耗降低22.8%时,动力系统的生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值分别降低10.4%和8.3%.相比于甲烷蒸气重整制氢,基于混合电网电解水制氢的动力系统生命周期全球变暖潜值高出53.7%[KG-*6],而基于水电电解水制氢降低39.6%.降低动力系统生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值的措施包括优化能量控制策略降低氢能消耗、规模化发展可再生能源发电电解水制氢产业和聚焦突破燃料电池堆栈关键技术实现性能提升.     

A life cycle comparison of greenhouse emissions for power generation from coal mining and underground coal gasification

Underground coal gasification (UCG) is an advancing technology that is receiving considerable global attention as an economic and environmentally friendly alternative for exploitation of coal deposits. UCG has the potential to decrease greenhouse gas emissions (GHG) during the development and utilization of coal resources. In this paper, the life cycle of UCG from in situ coal gasification to utilization for electricity generation is analyzed and compared with coal extraction through conventional coal mining and utilization in power plants. Four life cycle assessment models have been developed and analyzed to compare (greenhouse gas) GHG emissions of coal mining, coal gasification and power generation through conventional pulverized coal fired power plants (PCC), supercritical coal fired (SCPC) power plants, integrated gasification combined cycle plants for coal (Coal-IGCC), and combined cycle gas turbine plants for UCG (UCG-CCGT). The analysis shows that UCG is comparable to these latest technologies and in fact, the GHG emissions from UCG are about 28 % less than the conventional PCC plant. When combined with the economic superiority, UCG has a clear advantage over competing technologies. The comparison also shows that there is considerable reduction in the GHG emissions with the development of technology and improvements in generation efficiencies.