水泥窑协同处置工业废弃物的生命周期评价

以废白土、废催化剂和污染土壤等工业废弃物为研究对象,运用生命周期评价(LCA)方法,对水泥窑协同处置废弃物的环境影响进行评价.通过建立生产过程输入、输出清单,从全球变暖潜值、资源消耗潜值、人体毒性潜值等方面,基于Gabi5.0软件进行建模与计算,对水泥窑常规生产工艺与协同处置工业废弃物工艺产生的环境影响进行比较.结果表明:功能单位(1 t)水泥的生产过程中,常规生产工艺和协同处置工艺的环境影响潜值分别为5.78×10~(-11)和5.61×10~(-11),协同处置工艺使得全生命周期环境影响潜值降低了2.94%;水泥生产过程最主要的环境影响是全球变暖和人体毒性,其中,协同处置工艺下这两种环境影响分别降低了0.80%和1.80%,资源消耗相比常规生产降低了11.1%;从全生命周期看,水泥生产中熟料煅烧阶段对环境的影响最大,协同处置工艺下熟料煅烧阶段的环境影响相比常规生产降低了8.0%.协同处置工艺相比常规生产工艺有更好的环境效益.     

不同施肥模式下甘薯乙醇生命周期能效与环境影响分析

采用生命周期分析方法,以1 000 L甘薯乙醇为单位功能单元,将甘薯乙醇生产体系分成作物种植、原料运输和乙醇转换等3个单元,对其生命周期能耗与环境排放进行清单分析和影响评价,比较习惯施肥与测土配方施肥下甘薯乙醇生命周期9类环境影响潜力的差异。结果表明：两种施肥模式下甘薯乙醇生产体系的生命周期能源效率分别为1.41和1.43。习惯施肥模式下甘薯乙醇生命周期主要环境影响类型包括人体毒性、富营养化、酸化、淡水生态毒性、能耗和全球变暖,其环境影响潜力分别相当于2000年世界人均影响潜力的40%、40%、31%、29%、25%和20%。测土配方施肥降低了化学氮肥和磷肥使用量,提高了肥料利用效率和甘薯单产,使富营养化、淡水生态毒性、酸化和全球变暖潜力分别降低了31%、15%、9%和7%。可见,测土配方施肥模式可改善甘薯乙醇生命周期的能源效率并显著缓解其负面环境影响。     

设施番茄生产系统的环境影响生命周期评价

应用生命周期评价方法,以陕西省西安市郊区为例,对设施番茄生产系统进行了环境影响评价.结果表明,日光温室和塑料大棚生产1000kg番茄消耗的能源和水资源分别是1740.58 MJ、50.767 m3和1502.346 MJ、53.734 m3;全球变暖潜值(以CO2当量计)、环境酸化潜值(以SO2当量计)、富营养化潜值(以PO3-4当量计)、光化学烟雾潜值(以C2H2当量计)、土壤毒性(以1,4-DCB当量计)、水体毒性(以1,4-DCB当量计)和人类毒性潜值(以1,4-DCB计)分别为271.943 kg、2.151 kg、0.247 kg、0.157 kg、24.217 kg、19.545 kg、0.124 kg和239.163 kg、1.88 kg、0.305 kg、0.109 kg、31.686 kg、19.7 kg、0.304 kg.设施构筑物自身建设和维护带来的主要潜在环境影响是能源耗竭、全球变暖和环境酸化;番茄种植环节引起的主要潜在环境影响是水资源耗竭、富营养化、全球变暖、土壤毒性和水体毒性;农资生产环节的主要潜在环境影响是能源耗竭.设施番茄生产系统中对环境影响大的建材和农资是钢材、聚乙烯材料、氮肥、农药和含过量重金属的有机肥.设施番茄生产系统对环境的影响不容忽视,应展开以降低其环境影响为目标的设施结构与建材、温室内气候条件调控、合理施肥和施药的研究,并对采取的技术方法进行生命周期评价,以确保设施蔬菜的可持续发展.研究结果可为促进设施蔬菜生产系统的可持续发展提供科学依据.     

基于复配改性木质素磺酸铵的环保型木质材料的生命周期评价

利用改性木质素制备的木质材料其生产过程对生态环境有重要的影响.为探讨该环保型木质材料的可行性,利用Ga Bi 6.0软件,对基于复配改性木质素磺酸铵的环保型木质材料(HMIL/WF)进行生命周期评价,比较分析生命周期各生产环节的非生物资源耗竭、酸化效应、富营养化、全球变暖潜值、臭氧层破坏潜能以及光化学臭氧生成潜力等主要环境影响类型.结果表明:在HMIL/WF材料生命周期的3个子系统中,纤维制造子系统对各环境影响贡献值最大,此次是产品成型子系统,后期加工子系统对环境影响最小.全球变暖潜值是HMIL/WF材料环境影响的主要类型,占总环境影响值的73.09%,环境影响大小依次为全球变暖潜值、酸化效应、光化学臭氧生成潜力、富营养化、非生物资源耗竭和臭氧层破坏潜能.热能消耗的环境影响最为严重,占HMIL/WF材料生命周期总环境影响的44.77%.各生产环节的环境影响大小顺序依次为热能消耗、电能消耗、H_2O_2生产、木质素磺酸铵(AL)制备和运输阶段.热能消耗环节的全球变暖潜值、酸化效应、光化学臭氧生成潜力、富营养化和非生物资源耗竭的影响值为HMIL/WF材料生产各环节的最高值;运输阶段产生了最高的臭氧层破坏潜能.与传统中密度纤维板的生命周期环境影响潜值总值(4.71×10~(-9))相比,HMIL/WF材料的环境影响总值(4.22×10~(-9))减少了10.4%.     

水泥窑共处置低品质包装废物的生命周期评价

以低品质包装废物为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验. 以生命周期评价(LCA)方法为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并且与常规水泥熟料生产过程进行比较. 通过试验和资料调研,获得所有生命周期阶段的能量和物质输入、输出以及环境外排数据,利用SimaPro7.1软件进行处理,得出相应的环境影响潜值. 结果表明:①在水泥熟料生产的全生命周期过程中,对环境影响所占比重最大的是生产阶段,共处置低品质包装废物可以使环境影响潜值降低10.65%（从263 Pt降至235 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面. ②从全生命周期来看,共处置低品质包装废物使环境影响潜值降低了8.68%（从334 Pt降至305 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面的降低,二者的环境影响潜值分别降低了11.00%和15.70%.      

有机肥施用对田面水氮磷流失风险的影响

为探明化肥配施有机肥对田面水氮、磷流失及水稻系统养分吸收的影响,采用田间小区试验,设置常规施肥处理（FN）、常规施肥减氮磷量20%处理（F0）、减氮磷20%+有机肥处理（F1~F4处理有机肥施用量分别为1 500、3 000、4 500和6 000 kg/hm2）共6个处理,探索化肥减量20%配施有机肥的最优组合.结果表明:不同施肥处理下,田面水中ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）均于施肥后第1天达到峰值,随后迅速下降,于第7天后逐渐趋于稳定,ρ（TN）和ρ（NH₄+-N）分别维持在各自峰值的5.1%~10.9%与4.8%~9.6%,田面水中ρ（TP）的变化趋势与ρ（TN）相似;F0与F1处理均能有效降低田面水中ρ（TN）和ρ（TP）.与FN处理相比,F1处理下ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）与ρ（TP）平均值分别降低了6.5%、9.1%和3.1%,该处理能够有效地降低氮、磷养分流失风险,且增施有机肥可使水稻增产0.2%~19.8%,地上部分氮、磷累积量随有机肥施用量的增加而显著增加（P < 0.05）.综合水稻产量、养分吸收和田面水养分动态等指标发现,F1处理不仅能提高区域双季稻产量,还能有效控制田面水氮、磷养分浓度,降低氮、磷地表径流产生的农田面源污染风险,是针对南方双季稻田的一项"控源节流"优化施肥模式.      

中国电动自行车动力铅酸蓄电池生命周期评价

以近年来中国用量增长最快的电动自行车动力铅酸蓄电池为对象,建立了生命周期环境影响评价模型,分析了从原材料生产、电池生产、电池运输、电池使用和废旧铅酸蓄电池及含铅废物回收处理全生命周期的环境影响.研究采用了大量企业调研数据和中国本土LCA数据库,以期反映整个中国铅酸蓄电池产业链的技术工艺和环境管理水平现状.结果表明,原材料生产和电池使用是资源(含能源)消耗的主要阶段,贡献了电池全生命周期绝大部分的环境影响.原材料生产贡献最多的全生命周期环境影响包括非生物资源耗竭(699%)、富营养化(89%)、光化学烟雾(98%)、臭氧层破坏(117%)、人体毒性(159%)和生态毒性(484%).电池使用过程的电耗间接消耗了83%的一次能源,相应地贡献了最多的气候变暖潜值(86%)和酸化潜值(70%).废旧铅酸蓄电池和含铅废物回收再生铅可抵消很大一部分原材料生产造成的环境影响.延长电池寿命,减少电池生产金属用量及提高废旧电池回收处理过程的工艺技术和污染控制水平也是减少铅酸蓄电池生命周期环境影响的关键.     

铁路运输生命周期评价初探

基于生命周期评价方法,建立了我国铁路运输的生命周期模型,包含电力机车和内燃机车的运行、基础设施建设、上游能源和原料生产等主要过程;采用我国2010年铁路货运统计数据、中国生命周期核心数据库(CLCD)等数据源,通过eBalance软件对铁路运输生命周期的环境影响进行了计算和分析. 归一化分析表明,铁路运输生命周期的主要环境影响类型为富营养化、酸化和可吸入无机物,三者分别占全国相应环境影响类型总量的0.92%、0.70%和0.62%. 对大理—保山段铁路实际建设数据的研究表明,铁路基础设施建设及原材料生产的各项环境影响类型对铁路运输生命周期环境影响的贡献在9.45%(富营养化)～73.55%(非能源资源消耗)之间,影响十分显著. 生命周期节能减排综合评价表明,铁路运输节能减排综合指标的主要贡献来自于初级能耗、NO_x和CO₂,三者分别占ECER(节能减排综合指标值)的30.90%、27.50%和21.60%. 电力机车运输的节能减排效果优于内燃机车运输,其节能减排综合影响比内燃机车低41.91%.      

纸塑铝复合包装处置方式的生命周期评价

采用生命周期评价(LCA)法研究了纸塑铝复合包装的全生命周期环境影响,并在处置阶段对不同处置方式的环境影响进行评价. 通过现场和资料调研的方式,获得所有生命周期阶段能量物质的输入/输出和环境外排数据. 结果表明:纸塑铝复合包装生命周期阶段中环境影响比重最大的是原料获取阶段,占75%以上. 纸塑铝复合包装的全生命周期环境影响主要集中在化石燃料、土地占用和无机物对人体损害3个方面,在矿产资源、气候变化、酸化富营养化和生态毒性方面影响稍小. 3种处置方式对环境影响由大到小依次为填埋＞焚烧＞再生,其中填埋和焚烧处置分别比纸塑铝复合包装处置阶段前的环境影响增加11%和7%,再生可降低23%,而进一步降低环境影响的方式为发展铝塑分离技术.      

食用油聚酯包装的生命周期评价

采用生命周期评价法研究了食用油聚酯(PET)包装的生命周期环境影响,并对不同处置方式的环境影响进行比较评价. 通过现场和资料调研的方式获得所有生命周期阶段的能量物质的输入、输出和环境外排数据. 结果表明:PET包装原料获取阶段的环境影响潜值在全生命周期环境影响潜值中所占比例极高,占处置前环境影响潜值的81.8%. PET包装的全生命周期环境影响类别主要集中在化石燃料、无机物对人体损害和气候变化3个方面;在致癌、生态毒性和酸化/富营养化等方面的影响较小. 3种主要处置方式的环境影响潜值为焚烧＞填埋＞再生,其中焚烧和填埋分别增加PET包装处置阶段前环境影响潜值的5.1%和3.6%,而再生可降低63.9%.      

Greenhouse gas emission and its potential mitigation process from the waste sector in a large-scale exhibition

As one of the largest human activities, World Expo is an important source of anthropogenic Greenhouse Gas emission (GHG), and the GHG emission and other environmental impacts of the Expo Shanghai 2010, where around 59,397 tons of waste was generated during 184 Expo running days, were assessed by life cycle assessment (LCA). Two scenarios, i.e., the actual and expected figures of the waste sector, were assessed and compared, and 124.01 kg CO₂-equivalent (CO₂-eq.), 4.43 kg SO₂-eq., 4.88 kg NO₃^--eq., and 3509 m³ water per ton tourist waste were found to be released in terms of global warming (GW), acidification (AC), nutrient enrichment (NE) and spoiled groundwater resources (SGWR), respectively. The total GHG emission was around 3499 ton CO₂-eq. from the waste sector in Expo Park, among which 86.47% was generated during the waste landfilling at the rate of 107.24 kg CO₂-eq., and CH₄, CO and other hydrocarbons (HC) were the main contributors. If the waste sorting process had been implemented according to the plan scenario, around 497 ton CO₂-eq. savings could have been attained. Unlike municipal solid waste, with more organic matter content, an incineration plant is more suitable for tourist waste disposal due to its high heating value, from the GHG reduction perspective.     

湖北省畜禽粪便温室气体减排潜力分析

畜禽粪便是农业温室气体的重要排放源.合理的粪便管理方式可有效降低温室气体排放,同时减少环境污染.为明确不同养殖模式下适宜的粪便管理方式对温室气体减排的有效性,以湖北省为案例地,针对不同畜禽的粪便特征、区域自然条件和畜禽养殖模式等,筛选适宜的粪便管理方式;运用政府间气候变化专门委员会提出的畜禽粪便温室气体排放因子测算模型,在优化管理方式的基础上进行排放因子预测,估算由粪便管理方式改进所带来的减排潜力.结果表明,粪便管理经优化后畜禽粪便温室气体排放减少1.98~357.82 kg·头-1·a-1(以CO2当量计).根据养殖规模发展趋势预测,至2020年全省畜禽粪便优化管理所带来的减排潜力可达322.78万t(以CO2当量计).不同地区间减排效果则与当地养殖规模、养殖结构、养殖模式及适宜的畜禽粪便管理方式密切相关;畜禽种类间粪便特性的不同是其CH4和N2O减排效率迥异的主要原因;规模化养殖粪便管理方式优化是实现区域温室气体减排的重点.结合区域自然条件和畜禽养殖特征等,筛选适宜的粪便管理方式是实现区域温室气体减排的有效措施.     

Greenhouse gas emission and its potential mitigation process from the waste sector in a large-scale exhibition

As one of the largest human activities, World Expo is an important source of anthropogenic Greenhouse Gas emission (GHG), and the GHG emission and other environmental impacts of the Expo Shanghai 2010, where around 59,397 tons of waste was generated during 184 Expo running days, were assessed by life cycle assessment (LCA). Two scenarios, i.e., the actual and expected figures of the waste sector, were assessed and compared, and 124.01 kg CO₂-equivalent (CO₂-eq.), 4.43 kg SO₂-eq., 4.88 kg NO₃⁻-eq., and 3509 m³ water per ton tourist waste were found to be released in terms of global warming (GW), acidification (AC), nutrient enrichment (NE) and spoiled groundwater resources (SGWR), respectively. The total GHG emission was around 3499 ton CO₂-eq. from the waste sector in Expo Park, among which 86.47% was generated during the waste landfilling at the rate of 107.24 kg CO₂-eq., and CH₄, CO and other hydrocarbons (HC) were the main contributors. If the waste sorting process had been implemented according to the plan scenario, around 497 ton CO₂-eq. savings could have been attained. Unlike municipal solid waste, with more organic matter content, an incineration plant is more suitable for tourist waste disposal due to its high heating value, from the GHG reduction perspective.     

Greenhouse gas mitigation and offset options for suckler cow farms: an economic comparison for the Swiss case

We assessed the economic suitability of 4 greenhouse gas (GHG) mitigation options and one GHG offset option for an improvement of the GHG balance of a representative Swiss suckler cow farm housing 35 Livestock units and cultivating 25 ha grassland. GHG emissions per kilogram meat in the economic optimum differ between the production systems and range from 18 to 21.9 kg CO₂-eq./kg meat. Only GHG offset by agroforestry systems showed the potential to significantly reduce these emissions. Depending on the production system agroforestry systems could reduce net GHG emissions by 66% to 7.3 kg CO₂-eq./kg meat in the most intensive system and by 100% in the most extensive system. In this calculation a carbon sequestration rate of 8 t CO₂/ha/year was assumed. The potential of a combination of the addition of lipids to the diet, a cover of the slurry tank and the application of nitrification inhibitors only had the potential to reduce GHG emissions by 12% thereby marginal abatement costs are increasing much faster than for agroforestry systems. A reduction of the GHG emissions to 7.5 kg CO₂-eq./kg meat—possible with agroforestry only—raised costs between 0.03 CHF/kg meat and 0.38 CHF/kg meat depending on the production system and the state of the system before the reduction. If GHG emissions were reduced maximally average costs ranged between 0.37 CHF/kg meat, if agroforestry had the potential to reduce net GHG emissions to 0 kg CO₂-eq., to 1.17 CHF/kg meat if also other options had to be applied.     

日光温室夏季休闲期间的土壤管理对可溶性氮的影响

日光温室夏季休闲期间大水漫灌和高温闷棚是普遍的土壤处理措施,该过程灌水多、温度高,对氮素循环影响大.为了探明休闲期间土壤管理对氮素保持与损失的影响,通过田间试验揭示夏季休闲期间大水漫灌、高温闷棚对不同灌溉施肥模式(滴灌、漫灌)和不同有机物料还田处理(单施有机肥、有机肥配施小麦秸秆、有机肥配施玉米秸秆)土壤可溶性氮的影响.结果表明:作物收获后,滴灌和漫灌各处理平均w(矿质氮)分别为103.9和68.6 mg/kg,大水漫灌使滴灌0~30 cm土层w(矿质氮)显著降低30%,漫灌w(矿质氮)变化不大.日光温室夏季休闲期w(SON)(SON为可溶性有机氮)为16.3~69.1 mg/kg,SON相对含量为15%~48%.大水漫灌使滴灌和漫灌w(SON)分别显著增加2.9和2.5倍;高温闷棚使滴灌和漫灌w(SON)显著降低107.1和72.4 kg/hm2,降幅分别为41%和34%,同时w(矿质氮)分别显著增加117.9和126.7 kg/hm2,土壤氮素矿化速率分别为1.7和1.8 mg/(kg·d).与单施有机肥相比,长期有机肥配施玉米或小麦秸秆可显著增加滴灌w(矿质氮),但对w(SON)无影响.综上,休闲期间的土壤管理对土壤表层氮素含量的影响较大,其中大水漫灌容易造成滴灌残留氮素的大量损失,而随后的高温闷棚加速了SON的矿化.      

我国典型露地蔬菜生产中的温室气体排放

基于国家农业统计数据,以露地番茄、黄瓜、大白菜和萝卜为研究对象,应用生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,定量化我国4种典型露地蔬菜生产中的净温室气体排放(net greenhouse gas emission,NGHGE),并比较蔬菜种类间、省域间净温室气体排放差异和分析减排措施.结果表明:我国典型露地蔬菜生产系统温室气体排放量远高于其带来的碳固定量,是净温室气体排放系统,生产单位面积露地番茄、黄瓜、大白菜和萝卜净温室气体排放(以CO_2-eq计)分别为4 149、 3 718、 3 780和2 427 kg·hm~(-2),不同种类露地蔬菜净温室气体排放差异大;我国典型露地蔬菜净温室气体排放空间差异大,其中,海南、云南、陕西和山东等省份番茄、黄瓜、大白菜和萝卜净温室气体排放高;肥料生产运输和施用是露地蔬菜温室气体排放的主要贡献因子,贡献率为86.8%～90.8%,因此改善肥料生产工艺降低肥料生产运输过程中的温室气体排放和根据露地蔬菜种类及种植地区优化肥料施用量是实现我国露地蔬菜可持续发展的重要措施.     

水溶性有机物对土壤中菲的生态毒性影响

采用生物培养和物理化学试验,研究了水溶性有机物(DOM)对土壤中phe生态毒性的影响.结果表明,本研究所用DOM均具有表面活性;小麦根phe毒害的敏感区间为0～200mg/kg,200mg/kg是土壤中phe的50%小麦根伸长抑制率浓度.DOM的存在会降低phe的生态毒性,但是降低程度与其疏水性馏分含量和表面活性有关,且phe生态毒性的降低程度随DOM浓度的增大而增大.本研究的结果说明DOM能减轻土壤中phe的生态毒性.     

轻型纯电动汽车生产和运行能耗及温室气体排放研究

基于中国本地化的环境负荷数据,建立了电动汽车全生命周期模型,深入分析和评估了电动汽车生产和运行两个阶段的能耗及温室气体排放(Greenhouse gases,GHGs).结果表明:电动汽车生产和运行过程的总能耗为474 GJ;GHGs为40500 kg(以CO2当量计),电动汽车生产和运行过程的GHGs分别占总排放量的23.5%和76.5%.对于电动汽车生产过程能耗和GHGs而言,原材料生产均为主要贡献者,GHGs占到车辆生产过程的74.6%,占生命周期的17.5%.另外,情景分析表明,再生材料应用、单位电力GHGs和百公里电耗能够在很大程度上影响电动汽车的碳排放.再生金属替代原生金属后,从情景1到情景5,车辆生产的GHGs下降了约22.2%,车辆生产和运行过程的总GHGs下降了约4.7%;单位电力GHGs每下降1%,电动汽车运行GHGs下降0.9%;电动汽车百公里电耗每下降1.0%,车辆生产和运行过程总GHGs下降约1.0%.因此,发展清洁能源、降低火力发电比例、优化原材料生产工艺、提高再生原材料用量等,是有效降低电动汽车全生命周期过程总能耗和GHGs的重要途径.     

Greenhouse gas emissions from production and use of used cooking oil methyl ester as transport fuel in Thailand

Biodiesel, produced from various vegetable and/or animal oils, is one of the most promising alternative fuels for transportation in Thailand. Currently, the waste oils after use in cooking are not disposed adequately. Such oils could serve as a feedstock for biodiesel which would also address the waste disposal issue. This study compares the life cycle greenhouse gas (GHG) emissions from used cooking oil methyl ester (UCOME) and conventional diesel used in transport. The functional unit (FU) is 100 km transportation by light duty diesel vehicle (LDDV) under identical driving conditions. Life cycle GHG emissions from conventional diesel are about 32.57 kg CO₂-eq/FU whereas those from UCOME are 2.35 kg CO₂-eq/FU. The GHG emissions from the life cycle of UCOME are 93% less than those of conventional diesel production and use. Hence, a fuel switch from conventional diesel to UCOME will contribute greatly to a reduction in global warming potential. This will also support the Thai Government's policy to promote the use of indigenous and renewable sources for transportation fuels.