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。     

汽油发动机生命周期能源消耗和环境影响评价

本研究应用生命周期评价方法,依据ISO 14040和ISO 14044等国际标准,通过中国某汽车生产企业的实地调研,核算了汽油发动机的累积能源需求(CED)、全球增温潜势(GWP 100 a)、酸化潜势(AP)、光化学氧化剂形成潜势(POCP)和富营养化潜势(EP)这5个方面的环境影响.结果表明,各类型的环境影响指标中,均是使用阶段的贡献最大,占贡献总量的48%~94%;其次是原材料的获取阶段,原材料的获取阶段对于AP与EP的贡献大于44%,而对于其他类别的环境影响的贡献在9%~27%之间;生产阶段对各种环境影响的贡献小于8%.本研究辨识了汽油发动机全生命周期重大环境影响过程和关键贡献因素,为绿色发动机的设计研发及政府政策的制定提供决策支持.     

中国湿巾代谢分析及环境影响评估

为评估湿巾塑料消耗及污染现状,比较不同材质湿巾环境影响表现,开展了中国湿巾"生产-使用-废弃处置"全过程物质流分析,通过市场调研获知湿巾材质分布,开展全国消费者问卷调查获知废弃湿巾流向.对不同材质湿巾开展全生命周期环境影响评价,系统比较评估其环境影响.结果表明,"70%聚酯纤维+30%粘胶纤维"混合材质湿巾是中国最为常见的湿巾类型,2019年中国湿巾用塑量达41万t,经消费者使用丢弃后约有18.9%直接泄露进入自然环境.在焚烧、填埋处置方式中,全粘胶纤维湿巾全生命周期综合环境影响比全聚酯纤维湿巾低38%,前者水污染突出但资源消耗、毒性风险优势明显;在直接泄露方式中,全粘胶纤维湿巾可避免聚酯纤维泄露后崩解为微塑料纤维的环境风险.     

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.     

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.     

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.     

北京电动出租车与燃油出租车生命周期环境影响比较研究

燃油机动车尾气排放是导致城市包括雾霾在内的大气环境问题的主要来源之一.以电动汽车替代传统燃油车是当前各国解决城市大气污染问题的重要举措.北京于2011年启动了电动出租车推广计划.为比较北京市迷迪电动汽车和现代燃油车生命周期的环境影响,运用生命周期评价方法,基于Ga Bi4.4软件,选用CML2001和EI99影响评价模型对两款车的生产、使用和报废回收全生命周期过程的环境影响进行了定量评价,并针对汽车报废里程和电力能源结构进行了敏感性分析.结果表明,从全生命周期视角,根据EI99评价模型,迷迪电动汽车环境影响总体上优于现代燃油车,尤其在削减化石能源消耗方面优势凸显,但在生态系统质量影响及人体健康影响方面却略有增大的趋势;利用CML2001模型对比分析得出迷迪电动汽车比燃油出租车在对非生物资源消耗、全球变暖以及臭氧层损耗等方面有明显改善;但在生产阶段尤其是动力系统生产方面在非生物资源消耗、酸化、富营养化、全球变暖、光化学臭氧合成、臭氧层损耗、生态毒性等生态环境影响却均有增大趋势.使用阶段电力生产是迷迪电动汽车非生物资源消耗、酸化、富营养化、全球变暖、光化学臭氧合成、生态毒性等环境影响的主要来源;而现代燃油出租车使用阶段的环境影响主要来源于尾气排放和汽油生产,其中尾气排放是造成现代燃油车在富营养化和全球变暖等方面影响潜值较大的主要原因;基于清单数据库,针对致霾因子影响分析得出,在2010年北京市电力能源驱动下,迷迪电动车明显增加了超细颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、挥发性有机物(volatile organic compouds,VOCs)等因子的全生命周期的排放,而同时降低了氨气(NH3)的排放量,使用阶段排放的差别是造成上述趋势的主要原因.对关键因素敏感性分析发现,随着报废里程以及清洁能源比例的增加,迷迪电动汽车相对现代燃油车的单位里程碳减排量呈现增加的趋势.清洁电力能源的使用可大幅降低迷迪电动汽车致霾污染物的排放量.根据分析结果,为北京市电动车的推广提出了对策建议.     

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.     

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%.      

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.     

加氢脱硫废金属催化剂回收生产过程生命周期评价

基于生命周期评价法(LCA)评价加氢脱硫废金属催化剂回收生产过程的环境影响,将回收生产过程分为6个阶段,选取了12种关键环境影响类型,通过建立物质投入及排放清单,基于eBalance软件进行建模和计算。结果表明:回收1 t废催化剂的总环境影响为1.11E-08,其中,全球变暖效应潜值(GWP)是废催化剂回收生产过程中最大的环境影响贡献类型。焙烧阶段的环境影响贡献最大,其次为提取钴镍阶段、浓缩蒸发阶段、提取钼钒阶段,预处理阶段、运输阶段的环境影响贡献很小。基于生命周期评价法提出能源替代方案,清洁能源替代方案的环境影响为4.98E-09,较回收工艺环境影响削减了55.16%的环境影响。     

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%.      

材料和能源流导向的环境影响评价模型探讨

在分析现有产品环境影响的主要评价方法生命周期评价法相关利弊的基础上,结合材料和能源流导向的环境管理理念推介了较为可行的环境影响评价模型,并就评价模型中指标的建立及相关变量和系数的确定做进一步的探讨,使产品和生产技术的环境影响评价更为简便和客观。     

塑料牛奶包装及处置方式生命周期环境影响研究

采用生命周期评价(LCA)法研究了塑料牛奶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比较.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:塑料牛奶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90%以上.其全生命周期环境影响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、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塑料包装处置阶段前的环境影响增加16.1%和5.3%,再生可降低75.9%.     

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.      

基于LCA方法的水泥企业清洁生产审核

水泥行业是典型的高能耗、高污染的工业,其快速发展带来了严重的资源、能源、环境等问题.因此,本文选择生命周期评价方法(LCA)作为清洁生产审核工具,对大连某水泥企业进行了清洁生产审核.本文在调研水泥工艺及现状的基础上,运用生命周期评价方法对水泥生产过程中原料开采、运输、生料制备、煤粉制备、熟料煅烧及水泥粉磨阶段进行清单分析与建模.采用了生命周期评价软件Gabi4进行清单计算与分析,评价模型为CML2001Dec07特征化模型.在整个水泥生产过程中考虑了全球变暖,人体毒性,环境酸化等环境影响类型,得出整个生命周期中石灰石和煤炭的资源能源耗竭潜值和资源消耗量最大,而环境排放影响中熟料煅烧阶段对各个类型的环境影响远远高于其他几个阶段,同时熟料煅烧过程中排放的二氧化碳等温室气体的影响最严重.最终根据评价分析结果确定清洁生产审核重点并提出了清洁生产方案,并且在清洁生产方案中选择其中最重要的余热发电方案,进行余热发电清洁生产方案前后环境影响比较和清洁生产方案量化分析.     

节能灯、白炽灯和卤钨灯全生命周期评估对比

采用全生命周期分析(LCA)的评估研究方法,全面、科学地对比分析了节能灯、白炽灯以及卤钨灯全生命周期过程中所造成的环境、资源影响,评估结果表明节能灯相对于白炽灯和卤钨灯显著降低了对环境的生态毒性影响,由于照明产品自身环境影响的特点,节能灯其突出的节电效果将显著降低白炽灯和卤钨灯对环境的各种影响。     

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%.     

酒糟厌氧发酵-气化耦合制备燃气环境影响评价

厌氧发酵-气化耦合技术是一种高效的生物质燃气化技术,具备显著的能源转化优势。为准确评估厌氧发酵程度对该耦合系统环境效益的影响,利用全生命周期分析方法,通过Gabi软件对所建立的不同厌氧发酵时间下酒糟厌氧发酵-气化耦合制备燃气模型进行环境影响评价。结果表明：厌氧发酵-气化梯度耦合反应系统基于能量流产生的环境正面影响可抵消基于物质流产生的环境负面影响,从而使系统获得正面的综合环境效益。厌氧发酵时间为8 d时系统环境影响结果最优,其环境影响潜值为-2.02×10^-9。对厌氧发酵-气化耦合系统的耦合程度进行控制,可在优化系统能量收益的同时产生最有利的环境影响,从而为耦合技术的应用提供理论指导。