水稻秸秆热解生物炭固碳潜力估算

中国是世界秸秆资源最丰富的国家之一,2007-2009年年均产量达到7.35亿t,其中约有21%秸秆露天焚烧,不仅是资源浪费,同时也加剧了温室效应。据估计农田土壤固碳潜力占自然固碳潜力巨大,通过合理的土壤管理措施可以增加土壤固碳能力60%~70%,高效利用秸秆资源就是其中很有效的一种管理方式。生物炭是废弃生物质材料热解产生的一类碳含量极高并具有一定的化学或生物学惰性的混合物,应用于土壤后其所具有的碳汇功能成为了近年来的研究热点。文章以2012年中国露天焚烧的水稻秸秆为原料,采用生命周期评价方法对水稻秸秆热解生产生物炭并还田过程的固碳潜力进行评估,结果显示"水稻秸秆-生物炭-还田"模式固碳潜力主要分为3个部分:(1)代替化石燃料燃烧排放7.78×10~6t;(2)土壤封存36.45×10~6t;(3)增加作物生长固碳3.46×10~6t,CO_2总固定量为47.69×10~6t。计算得到每热解1 t水稻秸秆将固定1.34 t的CO_2。根据评估结果认为热解水稻秸秆生产生物炭具有巨大的固碳潜力,这种模式可以推广处理农业废弃秸秆资源,以应对日益加剧的温室效应。     

生物炭碳封存技术研究进展

生物炭(biochar)是一种在无氧或者限氧的条件下,对生物质原料进行高温热解而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料,其稳定的芳烃结构使之在土壤中对生物和非生物氧化具有较强的抗性,成为一种有效的碳封存技术,并受到越来越多的关注.通过对生物炭碳封存机制的阐述,重点评述了生物炭的制备、稳定性及植物生长和土壤有机碳对生物炭添加的响应等方面对生物炭碳封存潜力的影响,并初步考察了生物炭碳封存潜力和经济性等方面的研究进展.最后针对目前关于影响生物炭碳封存潜力因素以及这些因素之间相互关系等方面的研究中存在的问题和不足,提出了进一步研究的方向,为我国生物炭技术的研究和应用提供有益参考.     

生物质炭服务农田生态系统“碳中和”的机制和潜力研究进展

废弃植物生物质热解制备为生物质炭是碳源整合再利用的有效手段之一,既能减少生物质自然分解过程中CO₂排放,同时,生物质炭还田还可通过调控微生物活动和碳源利用效率来减少土壤本底有机碳矿化.此外,生物质炭对土壤通气性的改善有利于CH₄氧化;其多孔结构、高比表面积等性能有利于CO₂及可溶性有机碳等易损耗碳源的吸附固定,促进土壤有机碳的固持,增加土壤碳库容量和质量.在农田生态系统中合理施加生物质炭有利于提高植物光合固碳能力、增加植物生物量和作物产量,具有环境和经济双重效益.因此,生物质炭可借助土壤和植物两条途径助力农田生态系统中碳的减排增汇.然而,生物质炭的内源性污染物、异质性和持久性等导致其很可能具有长期的生态环境风险,仍需深入而广泛的研究.环境友好型生物质炭的制备、生物质炭的因地制宜策略等仍然是亟待解决的难题.未来研究建议在生物质炭促生增碳的相关机理、生物质炭的长期生态效应、生物质炭基“智慧土壤”的研发以及生物质炭制备工艺标准化和生产规模化等方面加强,实现生物质资源的高效整合与绿色应用,以期助力生物质炭还田技术的推广,更好地服...     

不同原料生物炭的理化特性及其作炭基肥缓释载体的潜力评价

生物炭作炭基肥缓释载体的能力与其理化性质密切相关,因此在制备炭基肥前有必要对不同原料和热解温度制备的生物炭的理化性质进行评价.以苹果枝条、棉秆和杜仲枝条为原料,通过生物质干馏设备在400、 500、 600和700℃热解温度下制备生物炭,并对生物炭的pH、比表面积及孔隙结构、表面官能团和矿物组成等理化性质进行表征和灰色关联度分析,结合生产成本评价生物炭用于炭基肥缓释载体的潜力.结果表明,3种原料制备的生物炭的产率均随热解温度的升高而降低,其中400℃制备的苹果枝条生物炭的产率最高（37.4%）.所有生物炭的pH值均>10,表现出强碱性.在400～500℃热解温度范围内,苹果枝条、棉秆和杜仲枝条生物炭的比表面积和总孔容随温度的升高增大,最大比表面积分别为265.262 7、 107.449 1和316.185 4 m²·g^-1;当热解温度>500℃时,比表面积和总孔容减小.FTIR和XRD图谱分析表明,所有生物炭具有丰富的芳香结构,其中苹果枝条和棉秆生物炭含有较多的矿物组分,杜仲枝条生物炭为非晶生物炭.灰色关联分析表明当热解温度为5...     

生物质炭与有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响

土壤是温室气体的重要排放源,在土壤中施入生物质炭和有机物料对土壤微生物在土壤碳氮转化和微量气体代谢方面有着重要作用,不过迄今在生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响方面的研究尚少.本研究采用室内培养试验,利用土壤添加生物质炭和生物质炭与不同有机物料混施,探究生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放及微生物活性的影响.共设5个处理:新鲜土壤(S)、新鲜土壤+2%生物质炭(SB)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%大豆饼(SBS)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%小麦秸秆(SBW)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%鸡粪(SBC).研究表明:只添加生物质炭对温室气体的排放影响不明显;生物质炭与有机物料混施使土壤的CO2、N2O排放明显增加,而对CH4的排放影响不明显;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出有机物料施用对温室效应具有明显的增强作用;生物质炭与有机物料混施在一定程度上增加微生物生物量碳和代谢熵(q CO2),各处理的代谢熵是对照处理S的0.18~4.37倍;不同有机物料对FDA水解酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性都表现为激活作用.     

凤眼莲、稻草和污泥制备生物炭的特性表征与环境影响解析

有机废弃物限氧热解制备生物炭可在减缓温室气体排放的同时改善土壤和水体环境质量,但同时生物炭在环境中的应用具有潜在生态毒理风险.因此,在将生物炭大规模应用于各类环境介质前,对其关键物理-化学性质进行系统分析与评价是极为必要的.本文选择对我国水生生态环境危害最大的入侵植物凤眼莲(Eichhornia crassipes)和我国产量最高的农业废弃物稻草,以及市政污水处理厂剩余污泥3种生物质前体,于250~550℃进行低温慢热解,对所制备生物炭的表面形貌、元素组成、矿物形态和一系列关键化学特性进行了全面表征与比较分析.在此基础上,深入探讨了此3类生物炭应用于土壤改良、重金属污染修复和水体富营养化控制的潜力与风险.结果表明,凤眼莲生物炭中K、Ca、Na、Mg含量最为丰富,指示其对于缓解土壤酸化具有重要应用价值,而其中P主要以AlPO_4晶体态存在,水溶性较低,这有利于降低此类生物炭引起水体富营养化的风险;水稻秸秆生物炭阳离子交换量(CEC)相对较高,达到33.7 cmol·kg~(-1),表明其在提高土壤保肥能力和降低重金属生物有效性方面具有较大潜力;SEM-EDX显示,凤眼莲生物炭和稻草秸秆生物炭均具有发达的束筒结构,可优先考虑用于改善土壤通气性;但是,部分生物炭中水溶性Cd、As含量超出安全阈值,表明对有机质前体和热解产物进行严格检测和筛选是实现生物炭在环境与农业中安全利用的必要环节.     

中国秸秆资源的时空分布、利用现状与碳减排潜力

为了解中国农作物秸秆资源量近40年的变化趋势及当前的空间分布特征和主要利用方式,估算秸秆利用碳减排潜力,采用草谷比法对1981～2020年间全国农作物秸秆资源量进行了科学估算,分析了秸秆资源密度和人均资源量的时空分布特征,并估算了秸秆制备生物炭基肥的碳减排潜力.结果表明：(1) 1981～2020年我国农作物秸秆总量增长了4.39×10⁸ t,且总体呈不断增长的趋势.(2) 2020年全国作物秸秆理论资源总量约7.72×10⁸ t;水稻、小麦和玉米秸秆仍旧是主要的农作物秸秆种类,约占秸秆资源总量的84%.东北和华北地区秸秆资源量最丰富,东北地区人均资源占有量最高,约1.46 t;华北地区秸秆资源密度最高,达5.42 t·hm^-2.(3)我国农作物秸秆综合利用率逐年提高,目前主要以肥料化和饲料化利用方式为主,约占所有秸秆利用方式的77.5%.(4) 2020年我国可收集农作物秸秆资源可制备成生物炭2.04×10⁸ t,制备生物炭过程中可更新能源代替化石燃料可减少二氧化碳当量(CO_2e     

污泥基生物炭导电性能的构效机制研究

本文通过制备工艺参数的调控,探究芳香化程度、缺陷程度、表面官能团等微结构与污泥基生物炭导电性能之间的构效机制.结果表明:污泥基生物炭芳香化程度越高,其π-π共轭结构越有利于电子的传递,因而导电性能越强.同时,与纯生物质炭规律相反,生物炭的缺陷程度随热解温度的升高而增大.结合XRD对污泥基生物炭成分的分析,该规律可能与污泥中难分解物质在生物炭表面的分布有关.热解温度为900℃,热解时间为30min条件下制备的生物炭电阻率仅为6.834?·cm,已经和纯生物质炭的导电性能极为接近.电化学测试表明低温(≤600℃)下制备的生物炭可能主要通过表面的氧化还原基团或金属完成电子转移,而高温下(>600℃)制备的生物炭则主要依赖其类石墨化结构完成电子的传导.     

生物炭对农田土壤CO2排放的影响研究进展

生物炭是生物质在缺氧或者限氧条件下经热解后产生的富碳产物。目前,生物炭被广泛应用于农业生产领域,可改善土壤质量,提高农田土壤碳汇。生物炭还田后,使土壤物理、化学和生物学等性质发生变化进而影响土壤CO₂的排放。本文从生物炭理化特性、土壤性质以及生物炭稳定性等角度综述生物炭对土壤CO₂排放的影响。主要内容包括不同炭化温度和生物质来源的生物炭特性(pH、比表面积、孔径、挥发分和灰分等)及其对土壤CO₂排放的影响;生物炭还田土壤特性变化及其对土壤CO₂排放的影响;生物炭稳定性及其对土壤CO₂排放的影响。本文基于以上三个方面综述了生物炭对农田土壤CO₂排放的影响,并在此基础上对生物炭的固碳减排效应进行展望,以期为生物炭的合理施用、农田固碳减排等提供基础和参考。     

生物炭去除土壤重金属研究进展

针对生物炭作为新型土壤改良剂的研究进展,介绍了生物炭制备方法,分析了生物炭与土壤重金属作用机制,探讨了生物炭联用技术。分析认为:原料、热解温度、热解时间等制备条件对生物炭去除重金属效果有不同程度的影响,热解温度影响程度最高,可以通过优化热解温度等条件制备生物炭;生物炭与土壤重金属间有直接和间接两种作用方式,不同生物炭与重金属间的作用机理也存在差异,需要深入了解作用机制并选择合适的生物炭;相比于单一生物炭施用,与碱性物质和堆肥技术联用可强化协同作用并优化土壤修复效果。     

城市可持续性发展的不同分析方法对比研究

城市可持续性发展的分析方法有很多种。方法不同,结论也可能不同。文章旨在通过实例研究不同分析方法之间的差别,提出一种城市可持续性发展分析中能够应用的综合评价框架。并以成都市的发展为实例,重点比较分析2种方法,即熵值法和趋势分析方法。分析结果表明熵值法和趋势分析法在分析结果上有很大的区别。如前者侧重于经济发展,因而得出成都市的发展趋势是强可持续的;后者强调经济、能耗、及福利之间的相互关系,得出的结论是成都市的发展属于是能耗型发展,即社会福利和经济增长的同时,能耗也在增加。因而在分析判断城市是否可持续发展时,有必要采取不同类型的方法综合判定城市的可持续发展程度。并在制定政策以确保城市的可持续性发展时,综合考虑环境、经济、社会等各个方面的影响,并进行合理的调整,使之相互协调,共同发展。     

3s技术在环境影响评价中的应用研究

从项目环境影响评价的局限性出发,简述了目前环境影响评价的研究现状。对“3s”技术的基本组成进行了简要地介绍,指出“3s”技术是地理信息技术的综合应用,论述了“3s”技术在环境质量评价中的优势;从项目环评和战略环评等角度论述了“3s”技术的应用;从主客观两个方面指出目前“3s”技术的不足的同时,明确了今后基于“3s”技术与其他技术的综合应用是环境质量评价研究的发展方向和研究领域。     

环境风险评价中的不确定性问题

介绍了环境风险评价中的不确定性问题的分类及其影响因素,论述了定量分析不确定性问题的4种方法,即传递函数法、数值模拟法、置信区间法和二间矩法。最后提出减少不确定性问题的途径,即多目标规划法、非参数回归法、回归分析法和专家意见法。     

中国环境影响评价体系评估研究

从法规、管理机构、程序、参与人员、验收监测和强制执行、信息和技术支持等多个方面对中国环境影响评价体系的完备性和有效性进行了系统评估。评估表明,我国环境影响评价体系尚不够完备,突出的缺陷是缺少战略环境评价、缺少对替代方案和零方案的评估、缺乏公众参与、缺乏服务于环境影响评价体系的信息资源等,并提出了针对性的建议。      

石化企业突发环境风险评价与分级方法研究

为了降低环境污染事故发生频率,急需建立科学高效的环境风险管理体系,而环境风险评估与分级技术是进行环境风险分级管理的前提和基础.本研究在对石化企业环境风险特征分析的基础上,构建了基于危险物质、生产工艺、设备设施、企业管理、企业布局的石化企业突发环境风险综合评价指标体系,并建立了相应的风险评价模型.同时,提出了4级风险分级管理体系,并在此基础上以长江下游某化工园区为例进行研究.结果表明,在园区30家石化企业中,存在特大环境风险的企业有1家,重大环境风险的企业2家,占企业总数的10%.本研究提出的石化企业风险评价指标体系及评价、分级方法科学可行,能够为石化企业风险管理提供决策依据.     

区域环境风险评价与风险管理及其在工程项目上的应用

论述区域环境风险评价的发展趋势，评价内容，程序和方法，探讨区域环境风险评价和风险管理的相互关系，给出岷江紫坪铺水库库区应用实例。     

排水综合评价中的生物毒性测试技术

随着工业化和城市化的发展,工业废水和城市污水成为环境水体的主要污染源. 发达国家在实施基于BAT(the best applicable technology,最佳可行技术)的排放政策后,针对成分复杂的有毒排放废水,以排水生物毒性测试为基础,分别建立了WET(whole effluent toxicity,排水综合毒性)评价技术体系,将生态毒理学测试和毒性指标应用于排放废水的管理. 各国和区域组织选用的排放废水生物毒性测试方法存在较大差异: 美国、加拿大和澳大利亚国土面积大、气候类型复杂、生物物种差异大,开发了许多本土生物的毒性测试方法;德国、OSPAR(欧洲大陆国家组织《保护东北大西洋海洋环境公约》15国)和COHIBA(波罗的海有害物质控制项目8国)则重视开发标准受试生物的测试方法,并且开发了遗传毒性和内分泌干扰性等新型测试方法,便于不同国家采用统一测试方法和排放限值;英国和新西兰是岛国,河流较短,更加关注海岸带生态系统. 我国从20世纪80年代开始开展排水生物毒性测试技术研究,相关测试标准门类和数量不足,应充分借鉴发达国家的经验,分步、分区建立排水综合毒性测试标准体系.      

环境影响评价中的公众参与组织化——以厦门PX项目中“散步事件”为例

2007年，厦门PX项目引起了社会各界的广泛关注，厦门人通过颇具创意的集体“散步”等方式，影响了政府决策，最终改变了自身的命运。这种集体“散步的”公众参与模式，初具了环评公众参与组织化模式的雏形。这种临时性的组织化模式在个人力量薄弱而环境保护组织又欠发达的情形下产生的，其影响力因其具有组织化模型而不可小视，又因其临时性而受到限制。为进一步提高公众参与的有效性，应完善环评中公众参与组织化模式，建立专业的环保组织。     

建设项目环境影响经济评价探讨

以衡阳至昆明高速公路（衡阳至永州枣木铺段）生态影响的经济评价为实例，说明环境影响经济评价在环评中所占的重要地位，指出对建设项目进行环境影响经济评价是今后环境影响评价发展的方向。     

浅谈健康风险评价中的问题及建议

本文在论述健康风险评价研究的有关基本概念以及我国健康风险评价现状的基础上,指出了我国健康风险评价中存在的问题,并提出了一些建议,以为我国的健康风险评价研究提供参考。