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.     

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%.     

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.     

水泥窑协同处置危险废物的环境影响研究

为探究危险废物的引入对水泥窑常规生产造成的环境影响,以山西省某水泥窑协同处置危险废物为例,利用生命周期评价方法,从初级能源消耗潜值、气候变化潜值、酸化潜值和富营养化潜值四个方面对水泥窑协同处置危险废物的环境影响进行了研究。结果表明:危险废物的种类、性质和处置量会直接影响能源消耗和大气污染物的排放,从而改变初级能源消耗潜值、气候变化潜值、酸化潜值和富营养化潜值;超过14 MJ/kg的高热值危险废物可降低初级能源消耗潜值、气候变化潜值和富营养化潜值;危险废物的破碎混合、有机危险废物的发酵氧化等预处理过程以及富含F、Cl和S元素的危险废物焚烧过程,可增加气候变化潜值和酸化潜值;水分含量高的危险废物可增加初级能源消耗潜值和富营养化潜值。     

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.     

煤与秸秆成型燃料的复合生命周期对比评价

利用复合生命周期对比评价方法,引入能量返还率、资源耗竭系数、环境影响负荷和生命周期成本4个参数,对煤和秸秆成型燃料在整个生命周期内的能源消耗、环境影响和经济性做了对比分析.同时,为了平衡能源、环境与经济三者之间的关系,建立EEE (Energy, Environment, Economic)综合指标进行整体评价.结果表明,在整个生命周期内,与煤相比,秸秆成型燃料的能量返还率低、资源耗竭系数小.秸秆成型燃料的全球变暖潜值、酸化潜值、富营养化潜值、工业烟尘、粉尘潜值及固体废弃物潜值均比煤小,因此,秸秆成型燃料的环境影响负荷比煤小.秸秆成型燃料的EEE指标值比煤小79.8%,所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放和经济性角度出发,秸秆成型燃料具有替代煤的潜力.但是,秸秆成型燃料的生命周期成本比煤高,其大力推广需要政府的财政补贴.     

稻壳热解提质制取生物油的LCA分析

基于建立的稻壳快速热解超临界乙醇提质(PY-USE)和催化加氢提质(PY-CH)生命周期评价(LCA)模型,对两工艺的环境影响潜值进行了计算和比较.结果表明PY-CH生物油的化石资源消耗潜值(FDP),全球变暖潜值(GWP),臭氧层耗竭潜值(ODP),光化学臭氧形成潜值(POCP)和酸化潜值(AP)均比PY-USE工艺低,但人体毒性潜值(HTP)和富营养化潜值(EP)比PY-USE高;两工艺的环境影响的主要来源分别是化石乙醇和农业子系统,使用生物乙醇替代化石乙醇,可降低PY-USE生物油的环境影响潜值;与化石燃料相比,PY-USE和PY-CH生物油的FDP、GWP和ODP降低,HTP、POCP、AP和EP均有所增加,其中PY-USE生物油的GWP与化石柴油,汽油相比分别减少了38.83%及45.93%,PY-CH生物油的GWP相比化石柴油、汽油分别减少了73.50%和76.58%.     

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。     

废铅酸电池回收制取再生铅合金技术的生命周期评价

废铅酸电池的回收利用已成为铅酸电池行业实现健康持续发展的关键一环.本文采用生命周期评价方法,分析了废铅酸电池回收制取铅合金技术及末端污染控制全过程的环境影响,并与废铅酸电池回收制铅锭再制电池材料和利用原生材料生产电池材料的过程进行了对比研究.结论表明废铅酸电池回收直接制取铅合金过程中铅膏熔炼和合金配制环节在各环境影响指标中的贡献较大(其中全球变暖潜值中占60%和33%,酸化潜值中占33%和54%,人体毒性潜值中占28%和57%),主要为辅助材料及能源动力带来的间接影响;利用原生材料生产电池材料过程的环境影响相对另两个过程更大,归一化的环境影响指标结果中人体毒性潜值、富营养化潜值及酸化潜值最大(分别为2.42×10~(-11)、1.26×10~(-11)和1.08×10~(-11)),其中铅原料生产的贡献比例占绝大部分.废电池回收直接制取再生铅合金与废电池回收制铅锭再制电池材料相比,环境影响表现更优,有利于形成电池生产企业的闭环循环过程,值得应用推广.未来应鼓励以废铅酸电池回收代替相应原生材料生产新电池,同时进一步减少回收过程中使用的资源能源环境影响,以带来更大的环境效益.     

废旧聚氯乙烯再生过程生命周期评价

生命周期评价是对产品、生产工艺以及活动对环境的压力进行评价的客观过程.运用生命周期评价方法,对我国南方某公司废旧聚氯乙烯再生过程的资源消耗和环境影响进行量化估算.结果表明:1 t废旧聚氯乙烯再生的总能源消耗量为6 287 MJ,其中石油消耗量为6 000 MJ,煤消耗量为287 MJ,总的资源耗竭系数为5.77×10-3 a;废旧聚氯乙烯再生的环境影响负荷为0.428 a-1,其中废塑料运输过程主要引起光化学臭氧合成问题,其环境影响潜值为0.190 a-1;工艺过程中主要引起固体废物污染,其环境影响潜值为0.110 a-1.废旧聚氯乙烯再生的主要环境影响为光化学臭氧合成、固体废物、大气颗粒物污染和酸化.      

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。     

北京市农业大棚冬季燃煤散烧污染排放估算

选取北京农业种植的典型区域,使用高分辨率影像对2013年冬季、2014年夏季及2014年冬季的三期农业大棚进行了精细化提取,分析了污染物空间分布特征.在此基础上,通过现场调查的方式获取了蔬菜、瓜果、水果、花卉以及其他类五种不同种植类别农业大棚的燃煤系数,估算了北京市典型区农业大棚的燃煤散烧量及污染物排放量.结果表明:以面积为衡量指标,北京市农业大棚主要集中在城乡结合部,南部区域量多面广,而北部区域分布集中、规模较大,受城市扩张影响,农业大棚呈现重心向外转移的变化趋势.选取大兴、通州、昌平以及海淀4个区作为典型区,通过实地调查发现其他类农业大棚燃煤系数最大,达到15.0 kg/(m2·a),瓜果、水果、蔬菜及花卉燃煤系数依次为8.2、3.5、3.4及1.7 kg/(m2·a).北京典型区农业大棚燃煤量为3.4×104 t,全市农业大棚的燃煤总量约为5.2×104 t.结合农业大棚活动水平与污染物排放因子估算2014年北京市农业大棚燃煤散烧的PM₁₀、PM_2.5、NO_x及SO₂排放量分别为623.7、516.2、98.3及184.0 t.将2013—2014年冬季持续存在、夏季未被拆除的大棚定义为长期持续性大棚,核算发现,长期持续性大棚PM₁₀、PM_2.5、NO_x及SO₂排放量分别为399.7、482.9、76.1及142.5 t.      

华北平原不同生产模式设施蔬菜生命周期环境影响评价

全面系统地评价不同生产模式下设施蔬菜生产过程的环境效应,可为降低蔬菜生产过程中的负面环境影响提供理论指导.本文以华北平原河北省曲周县4 a春茬设施茄子生产为例,采用田间实测结合生命周期评价的方法,分析和比较了该地区常规、综合和有机生产模式下设施茄子的生产过程及其对环境的影响.结果表明,3种模式的水体毒性、富营养化和土壤毒性危害潜势对环境影响的贡献较大,分别占82.05%~84.02%、10.29%~12.32%和2.62%~3.48%,且主要发生在农作子系统中,均主要是由氮磷流失、农药残留及有机肥所携带的重金属所致.综合模式的环境影响综合指数最低,为0.596,分别比常规和有机模式降低了30.3%和6.7%,该模式显著降低了设施蔬菜农作子系统的污染物排放,为最佳生产模式.因此,优化田间管理措施(如施用生物农药、优质有机肥和提高氮磷利用效率)可较好地控制蔬菜生产生命周期负面环境影响及提高该地区设施蔬菜生产的环境可持续能力.     

Environmental life-cycle impacts of CRT and LCD desktop computer displays

Final impact results from an industry-wide environmental life-cycle assessment of cathode ray tube (CRT) and liquid crystal display (LCD) computer monitors are presented for 20 environmental impact categories. Considering the entire life cycle of each monitor, water eutrophication and aquatic ecotoxicity impacts for the baseline analysis were greater for the LCD while all other impact categories (e.g., resource use, energy, ozone depletion, landfill space use, human health toxicity) were greater for the CRT. Energy inputs from CRT glass manufacturing, for which there was some uncertainty in the data, drive many of the CRT impacts. Modifying the glass energy data based on comparison to secondary data resulted in nine of the 20 impact categories having greater relative life-cycle impacts for the LCD than the CRT. When comparing the manufacturing stages of each monitor type in the baseline scenario, the LCD has greater relative burdens on the environment in eight categories. Energy, global warming, and human health toxicity impacts are also presented in greater detail, showing contributions from each life-cycle stage. This study's results can allow industry to focus on frit manufacturing, PWB manufacturingimprovements can be made.     

日光温室土壤养分平衡及其累积特性

为探讨栽培年限对日光温室土壤养分平衡状况及其动态累积特性的影响,以黄土高原南部陕西杨凌的13个日光温室为研究对象,连续4 a监测其养分投入量、蔬菜产量、土壤养分含量等变化,以评价温室栽培系统养分平衡状况及土壤养分的累积特性. 结果表明:温室土壤每年N、P₂O₅、K₂O的平均投入量分别为18.04、15.65和17.79 kg/km2,其中来自有机肥的N、P₂O₅、K₂O分别占各养分投入总量的64%、58%、53%,氮、磷、钾投入过量问题突出;表层土壤w(有机质)、w(TN)、w(矿质氮)、w(速效磷)和w(速效钾)均随栽培年限的延长而不断增加;与建棚时相比,栽培第1年和第2年温室土壤各养分含量增幅迅速,第3年和第4年养分累积速度相对减慢. 随着温室栽培年限的延长,土壤剖面硝态氮累积量显著增加;虽然研究区井水中ρ(NO₃--N)平均值低于GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》标准,但随着温室栽培年限的延长,硝酸盐向深层土壤淋溶及进入地下水的风险值得关注.      

Environmental impact assessment of non-wood based pulp production by soda-anthraquinone pulping process

Paper pulp manufacturing is the main non-food industrial utilization of plant biomass. Non-wood and agricultural residues are potential raw materials in the production of specialty papers. This chapter aims to quantify the environmental impacts associated with non-wood high quality paper pulp manufacture via soda-anthraquinone (AQ) cooking process by means of the application of LCA methodology in a cradle-to-gate analysis. Hemp (Cannabis sativa) and Flax (Linum usitatissimum) were evaluated as raw materials for the production of high quality non-porous pulp. A specialty paper pulp mill was analysed in detail and process chain was divided in six subsystems: agricultural activities, chemicals production, electricity production, transport, pulp production and waste treatment. Inventory data came from interviews and surveys (on-site measurements). When necessary, the data were completed with bibliographic resources.Abiotic resources depletion (AD), global warming (GW), ozone layer depletion (OLD), human toxicity (HT), ecotoxicity, photochemical oxidant formation (POF), acidification (A) and eutrophication (E) were the impact categories analysed in this study. According to the results, the environmental impact is mainly caused by the production of chemicals, electricity and fibres (agricultural activities) due to greenhouse gases emissions, phosphorous and nitrogen compounds emissions. The activities inside the pulp mill present minor contribution to almost all impact categories, excluding GW (15%) and E (6%) as well as OLD (25%). This study provides useful information for non-wood based industries related not only to pulp manufacture but also to panels or biorefineries with the aim of increasing their sustainability.     

Life cycle assessment of coated white board: a case study in China

Life cycle assessment was carried out using IMPACT2002+ to estimate the environmental impact of coated white board production, which is common in China. Normalized results showed that the potential impacts of respiratory inorganics, terrestrial ecotoxicity, global warming, and non-renewable energy had a dominant contributions to overall environmental impact. Specifically, emissions from chemical and energy production processes exhibited higher potential impact (more than 80% of the total contribution) on the environment than that of emissions generated from transport, landfill, wastewater treatment, and paper plants infrastructure. Energy recovery from black liquor and energy generation based on natural gas are key factors in reducing overall environmental potential impact. The current paper presents improvements on the environmental performance of a coated white board production site in China.     

Environmental impact of cement production: detail of the different processes and cement plant variability evaluation

This study evaluates the environmental impact of the cement production and its variations between different cement plants, using Life Cycle Impact Assessment. For that purpose, details of the cement production processes are investigated in order to show the respective part of raw materials preparation and clinker production using environmental impacts calculated with CML01 indicators. For the kiln emission data, a European pollutant emission register for French intensive industries is used to quantify the variability of indicators between cement plants. For the CML01 indicators that are controlled by kiln emissions, some of them (i.e. global warming, photochemical oxidation) show variations between cement plants between 20 and 30%, as for other (i.e. acidification, eutrophication, terrestrial ecotoxicity) variations are greater than 40% due to the lack of accurate measurements on both pollutant content and annual flow. Finally, a normalisation, using Western Europe yearly emissions is performed and permits to highlight among all the CML01 indicators which ones are the main impacts for the cement production. Abiotic depletion, global warming, acidification and marine ecotoxicity are the four identified impacts.     

某药企厌氧池废气减污降碳协同治理生命周期评价

针对制药企业污水站厌氧池中的温室气体甲烷和恶臭气体,在原有水吸收-光催化-化学吸收治理工艺的基础上,改造形成水吸收-碱吸收-蓄热式焚烧(RTO)-急冷-碱吸收为主的温室气体削减协同恶臭处理新工艺。利用生命周期评价法,对废气治理工艺的环境影响进行特征化、标准化分析。结果表明,改造前、后废气治理工艺的主要环境影响均为全球变暖。通过温室气体削减量核算和经济性评估可知,工艺改造后,总温室效应潜值年削减量可达到7.53×10⁶ kg CO_2-eq,运行成本节约1.21×10⁶元。新工艺在实现减污降碳的同时,具有显著的经济和社会效益。     

Assessment of tomato Mediterranean production in open-field and standard multi-tunnel greenhouse,with compost or mineral fertilizers,from an agricultural and environmental standpoint

This study presents detailed and comprehensive inventories on the horticultural production of tomato using compost (CM) or mineral fertilizers (M), in both open-fields (OF) and greenhouses (GH), providing information on the environmental impacts and assessing the agronomic viability of the four cultivation options. Life cycle assessment (LCA) was used to calculate the potential environmental impacts of the tomato production cycle per ton of product. The stages in the assessment included: mineral and organic fertilizers production, fertilizers transport, cultivation stage and greenhouse stage. The data were obtained experimentally in pilot fields and in an industrial composting facility using municipal organic waste, both located in the Mediterranean area. The results indicate that replacing a fraction of the mineral fertilizers dosage with compost is a good option, as this did not alter yield or fruit size parameters. Greenhouse protection increased infrastructure materials requirements but enhanced harvest by almost 50% and reduced the water and pesticides requirement. Compost production and greenhouse stages were the most impacting stages. Without subtracting the avoided burdens by composting and not dumping organic waste, the cultivation option OF_M had the lowest and OF_CM the highest impact. When avoided burdens were taken into consideration, the environmental impacts of the four cultivation options varied, depending on the impact category, with bigger differences due to fertilization as a variable rather than the production system.