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%.     

复合硅酸盐水泥的生命周期评价

掺加大量工业废渣的复合硅酸盐水泥其生产过程对生态环境有重要的影响.因此,本文利用Gabi 4.4软件,对复合硅酸盐水泥进行生命周期评价,比较分析生命周期各生产阶段中的非生物资源耗竭、全球变暖潜值、酸化效应、富营养化、人体毒性及光化学臭氧生成潜力等主要环境影响类型.结果表明,全球变暖潜值是复合硅酸盐水泥环境影响的主要类型,占总环境影响值的71％.环境影响大小顺序依次为全球变暖潜值、酸化效应、非生物资源耗竭、人体毒性、富营养化和光化学臭氧生成潜力.煅烧阶段的环境影响是最严重的,占整个生命周期影响值的68％.各生产阶段环境影响大小顺序依次为煅烧阶段、水泥粉磨、运输阶段、生料制备和原料开采阶段.煅烧阶段的全球变暖潜值、非生物资源耗竭和酸化效应的影响值为水泥生产各阶段最高值;粉磨阶段相比其他阶段具有最高的人体毒性和光化学臭氧生成潜力影响值;运输阶段产生了最高的富营养化污染值.本文对复合硅酸盐水泥的研究,为中国水泥生命周期评价提供了有效的基础数据,同时为推动水泥行业和建筑业的可持续发展提供了科学依据.     

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。     

地下土壤渗滤系统处理农村生活污水的生命周期评价

利用ebalance ECER软件,对地下土壤渗滤系统进行生命周期评价,对比分析其生命周期各个过程中非生物资源耗竭、酸化、富营养化、全球变暖和固体废物等主要环境影响类型,并确定了主要的环境影响类型和造成环境影响的关键环节。结果表明:富营养化和全球变暖是地下土壤渗滤系统环境影响的主要类型,分别占地下土壤渗滤系统环境影响总值的75.9%和13.5%;地下土壤渗滤系统环境影响大小的顺序依次为富营养化、全球变暖、酸化、固体废物和非生物资源耗竭。通过对地下土壤渗滤系统的研究,可为农村污水处理工艺的生命周期评价提供数据支持,并推动农村生活污水处理的可持续发展。     

啤酒的生命周期评价

本文在啤酒酿造阶段基础上,将原料种植及麦芽制备引入研究范围,利用Gabi5.0软件对啤酒进行从摇篮到大门的生命周期评价.各阶段考虑温室效应、酸化、富营养化、非生物资源消耗、人体潜在毒性、光化学毒性6种环境影响类型.结果表明,温室效应是啤酒生产对环境影响的主要类型,占总环境影响潜值43.75%,环境影响由强至弱分别为温室效应、富营养化、酸化、人体潜在毒性、光化学毒性和非生物资源消耗.灌装阶段是造成环境影响的主要阶段,占总环境影响潜值39.77%,种植阶段次之.其中灌装阶段的温室效应、非生物资源消耗、人体潜在毒性和光化学毒性影响潜值为啤酒生产各阶段最高值,种植阶段的富营养化、酸化影响潜值在各阶段最高.对灌装阶段采用传输管道改进,空压机热能回收、蒸汽二次利用等清洁生产方案降低能源消耗和环境影响,方案实施后蒸气和电能消耗分别减少247.66 MJ和4.46 k Wh,温室效应影响潜值减少19.18%,具有一定的环境效益和经济效益.     

华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥的氨挥发

 利用可多点原位测定氨挥发的风洞系统,监测了华北平原2002～2004年冬小麦-夏玉米轮作体系传统和优化氮肥管理下的氨挥发损失.结果表明,氨挥发主要发生在施肥后2～3周内,以施肥后连续采样15d的氨挥发累积量作为总排放量,相同施氮量下生长季夏玉米的氨挥发大于冬小麦.优化处理的氨挥发平均损失率(35.9%)显著高于传统处理(20.9%),但从氨挥发绝对量上看,传统处理为125.1kgN/hm²,优化处理为42.3kgN/hm²,降幅达66.2%.施肥和灌水方式显著影响氨挥发,撒施碳铵后翻耕的氨挥发损失为10.1%,追肥撒施的氨挥发损失平均为24.6%;撒施尿素后立即灌水,氨挥发损失为19.7%,5h后灌水氨挥发损失为34.0%,增加了72.6%.     

生命周期评价方法在氧化钴生产中的应用

氧化钴生产是锂钴氧二次电池全生命周期重要阶段之一。本实验是以粗氢氧化钴为原材料,利用生命周期评价方法对氧化钴生产进行综合分析,全面评价氧化钴生产中资源、能源消耗以及环境污染物排放,并对由此产生的环境影响潜值进行量化估算。结果显示,氧化钴生产中环境潜在影响大小依次是富营养化、粉尘和烟尘、酸化、全球变暖、固体废弃物负担,其相对值依次是:24.04、22.88、4.30、3.29、1.49。根据评价结果,提出对氧化钴生产过程进行技术改造及相关材料使用更换来降低氧化钴生产对环境的影响。     

华北高产粮区夏玉米生命周期环境影响评价

以山东省桓台县夏玉米生产体系为例,应用生命周期评价方法,以单位产量为评价功能单元,把夏玉米生命周期分为原料开采与运输、农资生产与运输、作物种植3个生产阶段,对不同施氮水平下夏玉米生命周期的资源消耗与污染物排放进行了清单分析和影响评价.结果表明,随着施氮量的增加,夏玉米生命周期环境影响呈指数上升趋势,其中,主要影响类型为水资源耗竭,这与农作物需水量较大、水分生产率较低有关.在低氮量条件下,主要污染影响类型是全球变暖,随着施氮量的增加,富营养化上升为主要污染影响类型.提高作物种植阶段水肥利用效率是控制夏玉米生命周期环境影响的关键,它可减少夏玉米对水资源和氮肥的需求,从而直接减少农田氮素损失污染影响,也间接降低了上游生产环节的资源消耗与污染物排放影响,进而有助于降低夏玉米生命周期环境影响总潜力.     

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%.      

氮肥使用对北方夏玉米季氨挥发的影响

氨挥发是农田作物生产中氮肥损失的主要途径之一,对空气质量有重要影响.为研究我国北方地区化肥类型、施用数量、施氮时期以及采样方法等因素对夏玉米季氨挥发的影响,本研究收集了1980~2018年发表的北方地区夏玉米生产中氨挥发的研究文献,并对数据进行统计分析.结果发现,随着化肥施氮量的增加,氨挥发总量呈指数型增长,净氨挥发量呈幂函数型增长.基肥/追肥施氮量为1/1时,追肥期氨挥发总量和净氨挥发量显著高于基肥期（P<0.05）,氨挥发总量分别约占总生育期的58.4%和41.6%.随着施氮量的增加,激发效应先表现为负效应后逐渐转变为正效应,转折点施氮量为297 kg ·hm^-2.采用抽气法与海绵法测定的氨挥发量存在显著差异（P<0.01）,且抽气法测定数据更为稳定.施用缓释尿素相较于普通尿素可降低氨挥发约20%~50%.我国北方夏玉米生产中,合理控制追肥期施氮量更有助于减少氨挥发,且高氮肥条件下抽气法比海绵法更适合于氨挥发的测定.     

国家生态安全综合评价研究

建立了包括国土安全、水安全、大气安全、生物安全和生态灾害五方面15个指标的综合评价体系,从国家尺度上对我国生态安全进行了评价.根据各省区生态安全指数的计算结果,从高到低将生态安全状况划分为一级、二级和三级.结果表明:生态安全状况达到一级的省区包括西藏、海南、广西、福建、广东、云南和江西;生态安全为二级的省区包括黑龙江、湖南、上海、青海、浙江、安徽、贵州、河南、湖北、山东、新疆、吉林、重庆、甘肃和四川;生态安全为三级的省区包括内蒙古、江苏、北京、辽宁、河北、宁夏、天津、陕西和山西.      

Improving eco-efficiency in the steel industry: The ArcelorMittal Gent case

In addition to CO₂ released by the combustion of fossil fuel and leading to climate change, large steelworks emit pollutants that have other environmental impacts. ArcelorMittal Gent, an integrated steelwork producing ca. 5 × 10⁶ tons of steel per year, not only decreased its specific energy consumption and CO₂-emissions, but also reduced the environmental impact of its other emissions. This is illustrated by means of the evolution of 6 partial eco-efficiency indicators for the impact categories acidification, photo-oxidant formation, human toxicity, freshwater aquatic ecotoxicity, eutrophication and water use. The partial eco-efficiency indicators are eco-intensities, defined as the environmental impact in the respective impact category, divided by the amount of liquid steel produced. In the period 1995 – 2005 these indicators decreased by 45, 4, 52, 9, 11 and 33% respectively, whereas the steel production increased by 17%. The net impact of discharges of wastewater is negligible for human toxicity and is negative (concentrations lower than in the canal water used) for freshwater aquatic toxicity and eutrophication. For acidification, human toxicity (only emissions to air) and water use, the decoupling between environmental impact and production was absolute; for photo-oxidant formation, freshwater aquatic ecotoxicity (only emissions to air) and eutrophication, it was relative.     

基于生命周期的循环农业系统评价

针对"循环经济系统是低碳经济的实现途径之一"的观点,在国内外研究的基础上,改进LCA模型,以湖南某典型的循环鸭业产业进行实证研究.整个鸭产业生命周期中耗用的不可再生资源、土地、水资源分别为48.629MJ、2.36m2和1321.41kg,潜在的温室气体、环境酸化、富营养化、人体毒性、水体毒性、土壤毒性分别为11543.26g(CO2eq)、52.36g(SO2eq)、25.83g(PO4eq)、1.26、60.74、24.65g(1,4-DCBeq),加权评估后,富营养化、水体毒性、土壤毒性潜在威胁均高于温室气体.结果表明,建立在传统生产模式上的循环农业适宜"适度循环";循环农业不能盲目追求低碳发展,在降低碳排放的同时还须考虑土壤和生物固碳,才能全面评价碳排放问题;循环经济和循环农业在评估碳排放的同时,还需对环境酸化、富营养化、生态毒性等其他生态指标进行评估,建立系统评价体系;LCA能够较好地对循环农业进行整体评价,值得进一步研究.     

工业废水重金属排放区域及行业分布格局

掌握工业废水重金属污染区域及行业分布格局, 是有针对性开展全国性重金属污染防控的必要前提. GIS空间分析表明, 2003-2010年间, 工业废水重金属Hg、Cd、Pb、As排放主要集中在以湖南为核心、包括江西、云南、广西在内的南方四省区, 和北方甘肃、陕西两省, 而广东、福建、浙江、江苏等东部沿海省区Cr6+排放所占比重较大; 在行业分布格局方面, 南方和北方省区的重金属污染主要与当地有色金属、黑色金属矿采选、冶炼和加工行业密切相关, 而东部沿海地区则更多与当地电子、电器、运输设备制造业、化工、金属制品、纺织、皮革制品等行业密切相关.各地区、不同行业、不同类别重金属排放特征及减排成效存在较大差异, 反映了工业废水重金属防控亟需多学科研究技术支撑.     

聊城冬小麦测土配方施肥项目生命周期环境效益分析

测土配方施肥行动已在全国范围内开展,其实施效果还有待评估,而生命周期分析有助于系统地评估其实施的直接与间接环境效益.因此,本研究以山东省聊城市2006—2010年冬小麦的测土配方施肥项目为例,对冬小麦施肥生命周期资源消耗与污染物排放进行清单分析,并以常规施肥区为参照对象评估测土配方施肥项目的环境净效益.结果表明,测土配方施肥通过化肥减量使用和合理搭配,提高了单产,显著减少了冬小麦生命周期资源消耗与污染物排放量,其富营养化、环境酸化的减缓效益和节能效益分别相当于2000年世界人均影响潜力的6.90%、1.38%和0.89%.环境效益年际间总体上呈下降趋势,表明测土配方施肥项目起到了一定的示范推广作用,常规施肥区农户对氮肥的使用趋于理性,但磷肥投入尚有减量潜力,是继续改善项目实施效益的关键.     

三峡库区典型粮菜轮作系统施肥管理及环境代价评价

为明确三峡库区两种典型轮作系统的施肥管理现状及其环境代价,随机抽样选取三峡库区腹地涪陵区175个农户进行施肥管理现状调查,从生产力、肥料种类与用量、环境代价和经济效益四个方面进行对比分析榨菜-玉米和榨菜-水稻两种典型粮菜轮作模式,同时设计情景分析,评价优化施肥及新型肥料的施用在降低环境代价方面的作用.结果显示,两个粮菜轮作系统生产力差异不显著,但施肥总量榨菜-玉米轮作系统比榨菜-水稻轮作系统高68.4%,主要原因是玉米种植过程中的氮肥、磷肥和钾肥用量比水稻种植分别高出305kg/hm²、92.3kg/hm²和66.6kg/hm².在施肥过程中,单位收益（每1000元）上榨菜-玉米轮作产生的活性氮损失、酸化效应和富营养化效应分别比榨菜-水稻轮作高147%、73.1%和146%,温室气体效应比榨菜-水稻轮作低38.9%;单位面积（每hm²）上榨菜-玉米轮作体系造成的活性氮损失、酸化效应和富营养化效应比榨菜-水稻轮作体系分别高出44.6%、27.1%和44.1%,而造成的温室气体效应比榨菜-水稻轮作体系低33.3%.运用情景分析方法模拟发现,优化施肥量可以显著的降低环境代价,在优化施肥基础上添加硝化抑制剂可以进一步降低整个轮作体系的活性氮损失、温室气体效应和富营养化效应.本研究为实现源头减量技术防控面源污染提供了理论支撑.     

电动与内燃机汽车的动力系统生命周期环境影响对比分析

以国内某两款同一车型的电动与内燃机汽车的动力系统为研究对象,通过生命周期分析软件GaBi建立生命周期评价(LCA)模型,在清单数据分析的基础上,采用CML2001模型对两种动力系统分别进行了定量的生命周期环境影响评价.评价结果表明,电动汽车动力系统的全生命周期综合环境影响比内燃机汽车动力系统高60.15％,并分别通过回收阶段分析、电能结构分析和敏感性分析对这一结果进行了解释:回收阶段中酸化、富营养化和光化学臭氧合成3种环境影响类型的直接排放大于回收得到的环境效益;电动汽车动力系统的环境影响随着火力发电比例的下降而减小,增大水能、风力和核能发电在电力系统中所占比例能有效降低电动汽车对环境的影响;动力系统重量对电动汽车动力系统的环境排放影响最为敏感,电池充电效率次之,制造阶段能耗的敏感度最小.将动力系统使用阶段的环境影响分配到整车,则电动汽车的生命周期环境影响比内燃机汽车低0.14％,且主要环境影响类型是全球变暖、酸化和富营养化.     

中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价

土壤是农业生产过程中不可或缺的自然资源,掌握农田土壤重金属的空间分布特征及污染水平,对于农田生态系统安全及人类健康具有重要意义.基于2002年来中国各行政区农田土壤重金属实测数据,探讨了农田土壤Cr、Cd、Pb、Zn、Cu、As和Hg等7种重金属的空间分布特征,并采用地累积指数法对污染状况展开评价.结果表明中国农田土壤重金属的空间分布特征差异较为明显,南方农田土壤重金属含量明显高于北方;平均值统计结果表明,湖南、云南、贵州、四川、福建、广西以及上海的农田土壤重金属含量较高;污染评价结果显示7种重金属的污染程度大小依次为CdHgPbCuZnAsCr,其中福建、广东、海南、浙江、湖南、陕西、甘肃、河南、重庆、山西、天津、内蒙古和安徽的富集程度较高.     

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%.