基于能值方法的甘薯燃料乙醇产业生态系统分析

发展燃料乙醇已成为替代能源战略下的成熟模式,但传统燃料乙醇生产的污染问题严重影响了燃料乙醇的生存和发展,因此建立以燃料乙醇生产为核心企业,包括由原料种植者、乙醇生产者、分解者、资源回收利用者等一系列利益相关者组成的产业生态系统,已成为燃料乙醇可持续发展的有效途径. 根据燃料乙醇生产过程中对废物处理和资源化利用情况,将其划分成传统生产方案(方案Ⅰ)、废物处理生产方案(方案Ⅱ)和产业生态系统方案(方案Ⅲ),并采用改进后的能值分析方法及指标体系对3种生产方案进行比较分析. 结果表明:与方案Ⅰ相比,通过废物处理和中水回用,方案Ⅱ的ε_EYR(能值产出率)提高了59.37%,ε_ELR(环境负荷率)降低了75.39%;延长产业链,增加循环利用方式后,方案Ⅲ比方案Ⅰ的ε_EYR提高了86.19%,ε_ELR降低了82.98%. 3种生产方案的可持续发展能力为方案Ⅰ<方案Ⅱ<方案Ⅲ.      

基于区域产量法测算的福建省农业生态足迹

为了使生态足迹模型能更好地反映区域实际,文章对生态足迹模型中的计算项目做了较大改进。首次计算了肉类的耕地生态足迹和人畜排泄物污染生态足迹。新建了纳污土地、CO2吸收林地、水资源地三种生态足迹类型以强调农业污染的严重性和土地、林地的多重生态功能;将化石能源地并入CO2吸收林地;剔除牧草地类型,将肉类耗粮生态足迹并入耕地类型;将污染源从化石燃料扩展到人畜排泄物、化肥、农药领域,计算了CO2、N、P和农药等污染物的生态足迹。用福建省最近5 a的平均产量测算了2007年福建农业生态足迹,包括农业投入品生态足迹、农业劳动力消费生态足迹和农业污染物排放生态足迹三部分,然后与生态承载力分类比较以测度农业生产的生态占用情况。测算结果表明,2007年福建省农业生态足迹中,林地、水域、建成地、纳污土地占有实际生态承载力的比例较低,分别为1.4%、1.2%、13.4%和24.6%;而耕地占生态承载力的比例达到了94.2%;水资源地是实际生态承载力的2.2倍,出现了严重的生态赤字。最后提出相应的建议。     

基于生态系统供给及净化服务功能的贵州省水生态占用研究

针对传统及现有水生态足迹理论及其模型存在的缺陷与不足,本文提出了基于生态系统供给及净化服务功能的贵州省水生态占用概念与模型,将其划分为生物生产和非生物生产的水生态占用两部分,建立水产品、水资源、水环境3类账户,并在此基础上以2000—2014年的贵州省为例进行计算分析,结果表明:(1)水产品账户中,贵州省水产品消费的水生态占用总体呈上升趋势,水生态承载力波动变化较小,水产品消费呈生态赤字状态,且其生态压力较大;(2)水资源账户中,贵州省淡水资源的水生态占用整体呈逐渐上升趋势,水生态承载力则呈明显波动的趋势,且变化幅度较大,淡水资源消费处于生态盈余状态,且其与水生态承载力的变化态势一致,淡水资源消费的生态压力较小;(3)水环境账户中,水环境生态压力主要来源于氮污染,2000—2010年消纳污染的水生态占用变化不大,2011—2014年波动较大,历年生活水污染账户值均大于工业,今后要注重加强生活水污染防治,消纳污染的水生态承载力呈波动变化的趋势,水环境处于生态赤字状态,且其生态压力较高;(4)与现有生态足迹模型的比较分析可知:该模型核算更为全面;不考虑均衡因子,并以最大水生态压力指数来评价区域水生态系统所承受的压力状态具有合理性,更能准确反映贵州水生态的实际情况和水生态文明建设的需要.     

煤炭生产的水足迹评价研究

水足迹是水资源占用的综合评价指标,能够量化人类活动对水资源和水环境的影响,为水资源的高效利用与可持续管理提供科学参考.本文在WFN水足迹评价方法和国际标准水足迹评价方法的基础上,提出了基于生命周期的包含蓝水足迹、灰水足迹和间接水足迹的能源系统水足迹评价模型.将此模型应用到煤炭生产,计算了我国单位煤炭生产的水足迹.研究结果表明,我国1 GJ煤炭生产的水足迹为0.19 m~3,水足迹的80%来源于采掘过程,从水足迹类型来看,灰水足迹占到了87%的比例.本研究为能源系统水足迹评价提供了方法理论,并可为以煤炭为原料或燃料的下游产品水足迹评价提供数据支撑.     

日喀则市农业生态足迹研究

采用水资源足迹和化石能源供给地概念,对日喀则市2005年农业活动的生态足迹进行实证分析.结果表明:日喀则市农业综合足迹为334 153.27 hm2,占日喀则市总足迹的77.6%,其中,化石能源地足迹仅占农业综合足迹的13.3%,表明农业现代化程度不高.对农业综合足迹贡献最大的是耕地和牧草地,二者合占65.6%,主要原因是大量使用农用化学品和牧草地严重超载;生产足迹占农业综合足迹的82.8%,说明农村占用的大部分资源主要用来进行资源再生产.对日喀则市农业综合足迹的实证研究表明,资源产量法可以有效减小土地面积法引起的生态赤字扩大化现象,将肉、蛋、奶产品作为次级产品更能反映牧草地利用现状.      

循环农业生态产业链构建研究进展与展望

循环农业生态产业链是转变传统农业线型经济发展模式、建设生态文明,实现农业可持续发展的必然选择。该文在查阅大量相关文献的基础上,回顾了循环农业生态产业链的内涵、特征、形成机制、空间布局,以及循环农业生态产业链的构建对传统农业的改造和效益提升。研究表明:共生关系、经济利益的驱动、对生态效益的追求、政府的引导和激励及技术的支持和保障5个因素促进了循环农业生态产业链的形成循环农业生态产业链在空间上的布局表现为企业、园区和区域3个层次通过构建区域循环农业生态产业链网,实现农户与企业、城市与乡村、农业与其他产业的综合效益最大化,促进区域全面协调可持续发展循环农业生态产业链的构建能够有效提高农业资源的利用效率,保护生态环境,促进农业现代化发展增强农业产业竞争力。今后应该从丰富生态产业链的形成机制、运行效率和空间布局等方面进一步加强对循环农业生态产业链的研究。     

基于水资源生态足迹的水资源循环利用技术体系研究

平衡水资源供需、实现水资源合理循环利用是当前社会面临的重要问题。基于2011—2020年江苏省和甘肃省统计数据，重点分析人均水资源承载力、人均水资源生态足迹和人均生态盈亏变化趋势。结合各产业人均用水生态足迹进行水资源循环利用技术体系研究。结果表明：江苏省水资源利用常年呈生态赤字状态，甘肃省生态赤字状态近几年已有所缓解。构建水资源循环利用体系可从“水源—取水—净水—排水—水处理—回用”流程展开，再生水回用阶段应综合考虑区域实际情况，根据各产业用水生态足迹统筹分配再生水中生产、生活、生态用水的比例，提高水资源循环利用率。     

海南省人类活动对自然生态的影响

将社会库存、水资源足迹和污染足迹纳入生态足迹需求计算模型,改进和完善了生态足迹需求理论与方法. 依据海南省统计年鉴资料,计算并分析了海南省1952—2004年的生态足迹,揭示了海南省52年来对自然资源利用的状况和特征.结果表明:①海南省可再生资源生态足迹占总生态足迹的绝大部分,二者呈同步增长态势,但距离在加大;②海南省对自然资源的利用主要集中于海洋、耕地和能源用地,对草地、林地、淡水水域和建设用地的利用强度相对较小,对水资源的利用强度明显减少;③海南省万元GDP生态足迹呈下降趋势,资源利用效益逐步提高. 海南省生态足迹动态变化的原因包括:①海南省生态足迹的变化是海南省经济生产和消费结构变化的结果,经济和人口增长导致资源的大量消耗,是造成生态足迹不断上升的主要原因;②海南省经济生产的主要方式是农业,农业问题是海南省可持续发展需要解决的首要问题;③海南省对耕地、林地和水资源的利用逐步下降,近几年对水域特别是海洋动物性食品的需求急剧增加,这是居民收入水平上涨的结果。      

酸沉降污染的生态足迹研究——以福建省为例

根据生态足迹的基本思想,结合能值分析理论,建立酸沉降污染的生态足迹计算模型,将酸沉降对自然资源造成的损失和对环境容量的占用转化为生物生产性土地面积,以直观反映SO2和酸雨对地区生态环境的污染和破坏作用,并将建立的模型应用于福建省2006年酸沉降污染生态足迹的实证研究。结果表明：2006年福建省酸沉降的生态足迹为8．67×10^6 hm^2,占全省总足迹的4．24％,将其生态占用增加到传统生态足迹账户中,能有效改进传统生态足迹模型中忽略环境污染和生态破坏影响的不足,提出的酸沉降污染生态足迹模型的建立方法对其他同类污染物生态占用的估算具有借鉴意义。     

挑战你的胃

“生态足迹”也称“生态占用”，在20世纪90年代初由加拿大大不列颠哥伦比亚大学规划与资源生态学教授里斯提出。它显示在现有技术条件下，指定的人口单位内（一个人、一个城市、一个国家或全人类）需要多少具备生物生产力的土地和水域，来生产所需资源和吸纳所衍生的废物。它的值越高，人类对生态的破坏就越严重。     

Life cycle greenhouse gas emissions, fossil fuel demand and solar energy conversion efficiency in European bioethanol production for automotive purposes

Crop derived biofuels such as (bio)ethanol are increasingly applied for automotive purposes. They have, however, a relatively low efficiency in converting solar energy into automotive power. The outcome of life cycle studies concerning ethanol as to fossil fuel inputs and greenhouse gas emissions associated with such inputs depend strongly on the assumptions made regarding e.g. allocation, inclusion of upstream processes and estimates of environmentally relevant in- and outputs. Peer reviewed studies suggest that CO₂ emissions linked to life cycle fossil fuel input are typically about 2.1–3.0 kg CO₂ kg⁻¹ starch-derived ethanol. When biofuel production involves agricultural practices that are common in Europe there are net losses of carbon from soil and emissions of the greenhouse gas N₂O. Dependent on choices regarding allocation, they may, for wheat (starch) be in the order of 0.6–2.5 kg CO₂ equivalent kg⁻¹ of ethanol. This makes ethanol derived from starch, or sugar crops, in Europe still less attractive for mitigating climate change. In case of wheat, changes in agricultural practice may reduce or reverse carbon loss from soils. When biofuel production from crops leads to expansion of cropland while reducing forested areas or grassland, added impetus will be given to climate change.     

玉米燃料乙醇生命周期净能量分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,能量效率(净能量或能量比)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期清单分析原理,建立了玉米燃料乙醇的净能量分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产条件为例,计算了玉米燃料乙醇整个生命周期的能量效率并对其影响因素进行了分析,讨论了乙醇汽油混合燃料的节能效果.研究表明:玉米燃料乙醇具有一定的能量效益,干法和湿法工艺的能量效率(能量比)分别为1.25和1.04.通过玉米燃料乙醇生命周期内的能量输入比较可知,玉米生产和乙醇转化过程的化石能输入占有最大的比例,因而玉米种植过程中的氮肥、电力、柴油消耗和乙醇生产过程中蒸馏和脱水过程的能耗是影响玉米燃料乙醇能量效益的主要因素.     

甘薯燃料乙醇循环经济发展模式研究

非粮食生物质燃料乙醇产业在我国还属于幼稚产业,目前对此类农产品加工企业循环经济发展模式的实证研究很少。文章以重庆环球甘薯燃料乙醇生产为例,从循环经济理念出发,以甘薯燃料乙醇生产及相关企业为基本研究单元,运用工业生态系统集成和物质代谢的系统分析方法,深刻剖析甘薯燃料乙醇企业循环经济发展模式。     

Life-cycle analysis of emissions from fuel ethanol and blends in Australian heavy and light vehicles

Because carbon dioxide emissions from the combustion of a renewable fuel are not anthropogenic greenhouse gases, there are significant greenhouse gas benefits in using ethanol that is derived from sugar or wheat, especially from waste feedstock. However, if the ethanol is used as an additive (as in diesohol or petrohol) then some of these greenhouse gas benefits are lost because ethanol is less efficient as a fuel.The vapour pressure of petrohol is higher than that of either petrol or ethanol, so that it is unclear whether there are, or are not, air quality benefits associated with the use of ethanol.A measurement program that surveys a significant proportion of E10 alternative fuel vehicles should be undertaken, along with a parallel program to test the emission variations that result from the changes in the petrol. The performance of overseas models in relation to the Australian situation is unknown, and a combined modelling and measurement program is needed to determine its validity.     

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.     

我国燃料乙醇的生产潜力与发展对策研究

论文测算了我国能源作物和农林废弃物等原料的燃料乙醇转化潜力,发现2015-2030年我国燃料乙醇的理论生产能力将从6 364×10⁴ t 增长到1.18×10⁸ t,可行的产量水平将在1 387.9×10⁴ t 以上。如果能实现这一产量,将在很大程度上缓解我国的石油供求矛盾。今后提高燃料乙醇生产能力的可行策略主要有以下方面：加强边际土地资源评估和开发,促进能源作物的规模化利用,通过利益引导加强秸秆能源化利用,延长林木采伐加工产业链,在农村地区发展沼气等新型能源替代薪柴。     

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。     

Attributional life cycle assessment of woodchips for bioethanol production

Besides the apparent need to reduce greenhouse gas emissions, other important factors contributing to the renewed interest in biofuels are energy security concerns and the need of sustainable transportation fuel. Nearly 30% of the annual CO₂ emissions in the U.S. come from the transportation sector and more than half of the fuel is imported. Biofuels appear to be a promising option to reduce carbon dioxide emissions, and the reliance on imported oil concomitantly. The interest on (ligno) cellulosic ethanol is gaining momentum as corn-based ethanol is criticized for using agricultural outputs for fuel production. Among many lignocellulosic feedstocks, woodchips is viewed as one of the most promising feedstocks for producing liquid transportation fuels. The renewable and carbon neutral nature of the feedstocks, similar chemical and physical properties to gasoline, and the low infrastructure cost due to the availability of fuel flex vehicles and transportation networks make (ligno) cellulosic bioethanol an attractive option. An in-depth LCA of woodchips shows that harvesting and woodchips processing stage and transportation to the facility stage emit large amount of environmental pollutants compared to other life cycle stages of ethanol production. Our analysis also found that fossil fuel consumption and respiratory inorganic effects are the two most critical environmental impact categories in woodchips production. We have used Eco-indicator 99 based cradle-to-gate LCA method with a functional unit of 4 m³ of dry hardwood chips production.     

烟煤层燃炉颗粒物初始排放因子变化规律研究

以95台中小型烟煤层燃炉(￡70MW)的燃料特性分析数据和颗粒物(PM)排放实测数据为基础,利用统计分析方法及SPSS13.0统计分析软件,分析了锅炉出力W、过量空气系数a、燃煤灰分含量w(A)对燃烧过程PM初始排放因子的影响,研究了PM初始排放因子的变化规律.结果表明,在锅炉运行负荷380%的条件下,基于燃料消耗量、燃料发热量和灰分含量的PM初始排放因子EF0C、EF0H和EF0A基本上与W无关; EF0C、EF0H随a和w(A)的增加而增大,EF0A随w(A)增加而减小.3种影响因子由强到弱的顺序分别为EF0C:w(A)> a> W;EF0H:w(A)> a> W;EF0A:w(A)> a> W.