中国食物链氮素资源流动特征分析

活化氮引起的资源环境问题成为国际关注的热点。研究利用养分流动方法,利用模型量化氮素流动特征的指标,阐明我国食物链氮素流动特征。结果表明：随着GDP增长,在食物消费拉动下,2005年人均化肥、饲料、食物氮素消费量分别为1980年的2.1、2.2和1.3倍,养活一个中国人的资源代价在增加。中国食物链氮素库存量和流量大幅增长,1980年到2005年农田氮素总流量从2104×10⁴t增加到4355×10⁴t,动物生产体系氮素流量从745×10⁴t提高到2255×10⁴t,家庭消费系统氮素流量从313×10⁴t增加到436×10⁴t。然而,2005年食物链氮素生产效率仅为9%,废弃物循环率下降。与此同时,食物链氮素流动排放造成巨大的环境压力,2005年食物链系统进入环境的氮素为4 288×104 t,是1980年的2.4倍。     

中国化肥资源供需矛盾及调控策略

鉴于中国化肥供需形势不清给产业调控带来不确定性影响,论文分析了化肥资源供需矛盾,并提出了相关调控策略。结果表明,中国化肥供需总量已经接近平衡,氮磷钾化肥的自给率分别达到100%、95%和29%。少部分产品存在缺口,其中氯化钾的自给率为23%,是当前我国惟一紧缺的化肥产品。随着化肥生产向资源产地集中,中国化肥供需时空不平衡有扩大的趋势。部分时间段的供需不平衡异常尖锐,其中10月份至来年3月份全国化肥供应过剩超过900×10⁴t,而部分月份却极端不足,例如7月份两广、东北等地的尿素缺口达200×10⁴t左右,10月份华北地区的磷酸二铵缺口达到100×10⁴t左右,而5、7、8三个月中两广地区的钾肥缺口也超过100×10⁴t。建议国家加强储备工作,储备化肥消费量的15%,其中10%储备在淡季,以减少过剩的压力,而5%储备在旺季,以应对市场供不应求。     

中美商品贸易的碳排放转移研究

中美两国均为温室气体排放大国,且双边贸易额巨大。由于两国在基础设施、技术、能源综合效率和资源禀赋上存在差异,使得中美商品贸易中存在碳排放转移。论文采用投入产出法的思想,结合经济、能源与贸易三系统,建立了基于国际商品贸易的碳排放转移模型,并分别测算了1997年与2002年中美商品贸易中各相应部门的碳排放转移量。研究表明：①1997年与2002年,基于中美商品贸易的中国部门载碳量分别达到4010.13×10⁴t碳与5056.21×10⁴t碳,依次占中国相应部门载碳总量的6.61%与8.33%;而美国部门载碳量仅为290.65×10⁴t碳与335.61×10⁴t碳,相继仅占美国部门载碳总量的0.53%与0.66%;②1997年与2002年,中美商品贸易的碳转移总量依次达3719.75×10⁴t碳与4719.60×10⁴t碳,化学工业、金属冶炼及其压延加工业是主要的碳转移部门;③1997年与2002年,通过国际商品贸易,美国分别有相当于其相应部门碳排放总量的6.77%与9.32%的碳被泄露到了中国,中国为美国的碳减排做出了很大的潜在贡献,美国等发达国家应该为中国等发展中国家提供切实有效的气候与环境友好型技术援助。     

生物技术与植物纤维性废弃资源的综合利用

禾谷类作物的秸秆、棉籽壳、椰子壳、甘蔗渣、菠萝和香蕉叶等农业废弃物含有丰富的生物纤维,是一种可再生和再利用的植物纤维性资源。生物纤维是食品、医药、纺织、造纸、复合材料和精细化工等工业的重要原料。全球每年所产农业废弃物中生物纤维总量约2×10¹¹t,我国每年可产农作物秸秆约6×10⁸t,蔗渣和蔗梢约2000×10⁴t,油料秸秆约3000×10⁴t。生物技术的发展极大地促进了农业废弃物中生物纤维资源的开发和综合利用,催生了多种新型环境友好的“绿色”工业。论文分析了农业废弃物中生物纤维的理化特性以及工业化应用价值及途径,重点论述生物技术在以植物纤维性资源为原料生产单细胞蛋白、酶制剂、乳酸、木糖醇、生物可降解复合材料、燃料酒精和生物电能等方面的研发进展,并讨论植物纤维性资源综合利用目前存在的问题和挑战以及发展前景。     

中国生物质能源的定量评价及其地理分布

利用已有统计资料和数据,定量估算了中国生物质能源的数量,并对其地理分布格局进行了探讨。研究表明:①2004年中国生物质资源实物蕴藏量为:秸秆7.28×10⁸t,主要分布在河南、山东、黑龙江、吉林、四川等省;畜粪39.26×10⁸t,主要分布在河南、山东、四川、河北、湖南等省;林木生物质21.75×10⁸t,主要分布在西藏、四川、云南、黑龙江、内蒙古等省区;城市垃圾1.55×10⁸t,主要分布在广东、山东、黑龙江、湖北、江苏等省;废水482.4×10⁸t,主要分布在广东、江苏、浙江、山东、河南等省;②2004年中国生物质能实物总蕴藏潜力为35.11×10⁸tce,前五位依次为四川、云南、黑龙江、河南和内蒙古;其中理论可获得量为4.6×10⁸tce,前五位为四川、黑龙江、云南、西藏和内蒙古。可获得量中秸秆、薪柴和畜粪所占比例分别达38.9%、36.0%和22.14%;③中国生物质能分布不均,省际差异较大。按农村人口计算,人均理论可获得生物质能最大的西藏自治区达14.17tce,最小的浙江省仅0.15tce。而生物质能蕴藏潜力分布在一定程度上与常规一次能源蕴藏潜力分布呈现互补状态,则更加突出了在一次能源蕴藏量较低的地区开发利用生物质能的巨大潜力。     

中国菌糠露天焚烧污染物排放时空分布特征

基于我国2000~2017年食用菌年产量数据,采用排放因子法估算了菌糠露天焚烧的污染物排放量,利用Mann-Kendall法和聚类分析法分析了排放量的时空分布特征,使用回归分析法预测了污染物的排放趋势.结果表明：（1）2000~2017年全国菌糠露天焚烧污染物排放量持续上升,PM_2.5、CO₂、CO、CH₄、NMVOCs、PAHs、NO_x、SO₂累积排放量分别为1.40×10⁶,3.48×10⁸,1.99×10⁷,8.43×10⁵,2.08×10⁶,3.00×10⁴,6.34×10⁵,8.29×10⁴t;（2）污染物排放量较高的省区包括山东、黑龙江、浙江、湖南、江苏、福建和河南,排放量较低的省区包括贵州、宁夏、天津、北京、新疆、重庆、甘肃;（3）预计2021年菌糠焚烧污染物总排放量高达4.25×10⁷t,其对生物质焚烧污染物总排放量的贡献率约为19.82%.我国菌糠露天焚烧污染物排放规模较大,应予以重点关注.     

四川省非道路移动源大气污染物排放清单研究

根据调查收集到的2015年四川省工程机械、农业机械、铁路机车、船舶和民航飞机的保有量、活动水平等数据,采用"排放因子法"计算了非道路移动源大气污染物排放量,分析了2015四川省非道路移动源的尾气污染排放特征,并建立了3km×3km的网格化排放清单.结果表明,2015年四川省非道路移动源排放的PM₁₀为1.38×10⁴t,PM_2.5为1.25×10⁴t,NO_x为1.83×10⁵t,THC为2.98×10⁴t,CO为1.21×10⁵t.工程机械对污染物的贡献率相对较高,占比达到70%;其次为农业机械,对NO_x和PM的贡献占比分别达到15%.工程机械和农业机械的排放主要集中在夏季和秋季,而飞机、铁路机车和船舶的时间变化较不明显;而从空间分布来看,高排放源主要分布于成都平原地区和川南地区.     

京津冀大气污染传输通道城市燃煤大气污染减排潜力

以京津冀大气污染传输通道城市为研究对象,建立了燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤三大污染源主要大气污染物排放计算方法,以2015年为基准年,梳理现有燃煤污染减排政策措施,对2017年“2+26”城市燃煤污染源SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5的减排潜力进行了分析.结果表明：实施燃煤电厂超低排放改造、燃煤锅炉淘汰或改造、散煤改电（气）等措施后,“2+26”城市2017年燃煤SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5排放量分别达到87×10⁴t、56×10⁴t、64×10⁴t、45×10⁴t、32×10⁴t,预计比2015年分别减少44%、48%、33%、32%、30%.燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤替代各项污染物减排比例分别在55%~70%、31%~38%、18%~21%,未来农村散煤治理的减排潜力还较大.从各城市情况来看,多数城市燃煤SO₂、NO_x减排主要来自燃煤电厂超低排放改造;保定、廊坊等城市燃煤颗粒物减排量较大,得益于散煤治理工作的大力推进.     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

京津冀及周边地区水泥工业大气污染控制分析

以京津冀及周边地区水泥工业为研究对象,基于产排污系数法,建立了水泥工业主要大气污染物排放计算方法,对2016年该地区水泥工业主要大气污染物排放控制水平进行了分析.结果表明：京津冀及周边地区2016年水泥工业SO₂、NO_x、PM（有组织）排放量分别达到3.2×10⁴t、23.9×10⁴t、9.7×10⁴t,较2015年分别减少24.1%、18.2%、27.2%,各项污染物大幅下降.水泥工业PM无组织排放量占PM总排放量的45.4%,仍需要采取集中收集的方式加强治理.山东、河南是水泥工业SO₂、NO_x、PM、PM₁₀、PM_2.5重点排放来源,应通过化解过剩产能降低污染排放.从各工艺来看,新型干法工艺应考虑采用高效脱氮脱硫技术、协同处置技术、高效大型袋式除尘技术等新技术,进一步降低各项污染物的排放量;粉磨站也需进一步提高污染治理水平.     

中国玉米生产-消费体系养分流动分析

采用物质流和养分流相结合的分析方法, 沿玉米生产的肥料投入到玉米消费过程, 研究氮、 磷养分流动; 以2004 年为例, 分析了中国玉米生产消费过程中氮、磷养分流动特点和资源的利用效 率。2004 年玉米生产投入化肥氮(N) 549.6×104t、磷( P2O5) 211.2×104t; 共收获养分氮(N) 342.9×104t、 磷( P2O5) 139.4×104t, 其中75%的氮和68%的磷被利用, 最终进入家庭的氮占22.3%, 磷为15.0%; 秸 秆中氮的还田率只有47%, 磷的较高, 在80%左右, 可见秸秆还田是归还土壤磷的有效措施。玉米 生产要消耗大量的资源, 2004 年生产1t 玉米养分, 消耗的化肥氮、磷养分相当于煤5.2t、磷矿资源 12.1t。因此, 优化玉米整个生产与消费体系中养分的流动, 对于提高养分资源利用效率和减少资源 浪费具有重要作用。     

基于物质流分析的钾素流动与循环研究

我国钾矿资源匮乏,自给率低,主要的使用和流动过程集中在种植业活动中.本研究利用物质流分析方法对2009年我国种植业生产和消费过程中钾素的流动和循环过程进行了解析.结果表明,农田土壤钾素平均亏损量达到50.4 kg·hm-2,大量钾素由陆生生态系统进入水生生态系统,造成资源流失.伴随降雨径流进入水环境的钾素达231.2万t·a-1,占当年化学钾肥施用量的40.97%.生活污水排放是钾素进入水体的另一主要途径,城市和农村区域的年排放量分别为67.1万t·a-1和54.7万t·a-1,占进入水环境钾素总量的19.00%和15.50%.其中通过城市污水处理厂排放进入地表水环境中钾素为50.5万t·a-1,占城市区域排放总量的75.25%.     

Effect of substrate concentration on the bioleaching of heavy metals from sewage sludge

IntroductionTheproductionofexcesssewagesludgeisincreasingrapidlywiththewidespreadofwastewatertreatment,whichcausesseriousproblemtothedisposalofsewagesludge .Landapplicationofsewagesludgeisthemostcost effectiveandfeasibleutilizationapproachatpresent.Howeve…     

全球价值链视角下中国农产品贸易隐含氮、磷、钾研究

基于GTAP数据库提供的多区域投入产出表,采用全球价值链方法测算中国农产品贸易中隐含的化肥转移,并按照农产品最终消费的地理位置将其分解为四部分。研究发现：（1）中国农产品进口为国内节约640万t化肥（占我国化肥用量的13%）,同时引起全球化肥用量节约285万t,为缓解全球资源和环境压力做出贡献;（2）中国农产品贸易深度参与全球价值链,进口农产品中隐含的化肥有12%会再次出口到全球,意味着农产品贸易背后隐含的资源到达中国后会再次出口,形成多次跨境转移。建议在全球价值链视角下更为客观地估算农产品贸易隐含的化肥及其他资源环境问题,倡导共同承担贸易引致的资源环境问题。     

中国油气系统甲烷逸散排放估算

为实现碳达峰碳中和目标,中国正致力于推动能源低碳化转型,这促进能源由煤炭向油气资源的转变.因此,中国石油和天然气系统（油气系统）的甲烷（CH₄）排放日益受到关注.逸散排放包括设备泄漏、排空和火炬燃烧,涉及油气资源的开发、生产、运输、储存和分配等过程.但目前油气系统CH₄逸散排放缺乏统一的核算方法,逸散排放量亦未被纳入国家温室气体清单统计之中.基于相关方法,评估了1980~2020年中国油气系统的CH₄逸散排放.结果表明,油气系统的CH₄逸散排放随着油气资源的生产和消费增长而快速增加,由1980年不足60万t增长至2020年的超过260万t.石油系统和天然气系统在2020年的CH₄逸散排放分别达到约60万t和200万t,是1980年的1.38倍和16.6倍.油气系统的CH₄逸散主要源于天然气生产、石油生产、天然气分配、天然气运输和储存,分别占总排放的41%、20%、18%和13%.天然气管道是主要的逸散设施.相比于常规油气资源开发,非常规油气资源开发的排放强度更高.研究完善了CH₄逸散排放清单,可为CH₄减排提供重要科学数据支持.     

Phosphorus recovery from municipal and fertilizer wastewater: China's potential and perspective

Phosphorus (P) is a limited resource, which can neither be synthesized nor substituted in its essential functions as nutrient. Currently explored and economically feasible global reserves may be depleted within generations. China is the largest phosphate fertilizer producing and consuming country in the world. China''s municipal wastewater contains up to 293,163 Mg year of phosphorus, which equals approximately 5.5% of the chemical fertilizer phosphorus consumed in China. Phosphorus in wastewater can be seen not only as a source of pollution to be reduced, but also as a limited resource to be recovered. Based upon existing phosphorus-recovery technologies and the current wastewater infrastructure in China, three options for phosphorus recovery from sewage sludge, sludge ash and the fertilizer industry were analyzed according to the specific conditions in China.     

长江经济带“三磷”行业环境管理现状及对策建议

“十三五”期间总磷成为长江经济带水体首要污染因子,长江流域的总磷污染开始引起各方面的高度关注.我国“三磷”〔磷矿、磷化工（含磷肥、含磷农药、黄磷制造等）、磷石膏库〕企业主要分布在长江经济带四川省、云南省、贵州省、重庆市、湖南省、湖北省、江苏省等7省市,企业分布与长江总磷污染程度呈正相关.介绍了我国“三磷”行业产业发展现状,全面梳理长江经济带7省市“三磷”行业环境污染现状,进一步指出现阶段“三磷”行业存在的主要环境问题:①磷石膏库防渗不到位、渗滤液无法有效收集;②磷肥企业雨污分流不完善、初期雨水收集设施不规范;③黄磷企业“点天灯”、无组织废气排放控制不严;④含磷农药企业母液处理回收难度大;⑤磷矿矿井水不能稳定达标排放、贮矿场雨污分流不彻底.针对上述问题,提出规范化整治建议,即完善企业雨污分流以及加强黄磷尾气综合利用、含磷农药母液处理、磷石膏综合利用等.结合国家层面宏观管控要求,剖析了现阶段“三磷”行业环境管理政策存在的问题,提出针对性对策建议:①完善“三磷”标准规范制修订工作;②继续强化“三磷”排查整治专项行动;③加强环境综合监管力度及效能;④政策层面推动磷石膏综合利用.      

西藏粮食安全状况及主要粮食供需关系研究

西藏粮食安全事关当地的长治久安以及社会经济的可持续发展。论文基于2010年农户层面的食物消费调研数据,并且结合粮食市场调研、粮食加工企业调研以及政府部门调研数据等,在研究西藏粮食生产和消费基础之上,重点分析了西藏主要粮食（青稞、小麦和水稻）供应和需求之间的关系。结果显示,全区粮食供应数量较高,特别是外地调入粮食供给能力不断增强,提高了西藏粮食安全保障程度。2010年全区主要粮食生产为85.09万t,而家庭层面主要粮食消费为88.81万t,粮食生产和消费基本持平;但是考虑到本地粮食消费比重为60.8%,2010年本地粮食消费只有54.0万t。从整个西藏地区来看,虽然西藏地区粮食供应已经大于其需求（西藏地区三大粮食作物总供应146.3万t,而总需求超过95.9万t,供应为需求的1.5倍）,但是从不同地区来看,区域之间的粮食供需差别非常大,尤其是藏北牧区（主要是那曲地区）,粮食缺口比较大,未来需要加强藏北地区粮食的供给力度,提升其粮食安全的保障能力。随着内地粮食进藏数量和种类不断增加,未来需要进一步转变粮食购销体制系统,把粮食生产者（即农民）考虑在粮食流通市场之内,进一步加强和重视西藏粮食生产者在粮食流通中所发挥的作用,从而增加西藏农村地区家庭中余粮流通,增加青稞特色产业发展,提高农民收入。     

河钢唐钢新区绿色制造技术应用实践

唐山作为钢铁生产密集型城市,2020年粗钢产量为1.44亿t,全市规模以上工业综合能耗综9974万t标准煤,2018年唐山市工业SO₂、NO_<i>x排放量近6.9万,15.8万t。在产业可持续转型发展与城市共容的双重挑战下,河钢集团以河北省钢铁产业结构调整为契机,优化自身产业布局,采用高效节能、低碳环保的绿色工厂设计理念建造唐钢新区,尤其在能效提升、全流程超低排放、副产品资源化、水资源化高效利用等方面实施一系列绿色制造技术,为国内钢铁企业应用绿色制造技术提供了借鉴。     

进水C/N对富集聚磷菌的SNDPR系统脱氮除磷的影响

为了解富集聚磷菌(PAOs)的同步硝化反硝化除磷(SNDPR)系统的脱氮除磷特性,采用延时厌氧(180min)/低氧(溶解氧0.5~1.0mg/L)运行的SBR反应器,以实际生活污水为处理对象, 通过投加固态乙酸钠调节进水C/N值(约为11,8,4,3),考察其对系统脱氮除磷特性及同步硝化反硝化(SND)脱氮率的影响.结果表明:C/N对系统的除磷性能没有影响,出水PO43--P浓度均稳定在0.3mg/L左右,这是由于系统内聚磷菌(PAOs)含量高,且在低氧段可同时发生好氧吸磷与反硝化吸磷.随着C/N的增大,出水NH4+-N浓度升高,C/N下降时,出水NO3--N浓度升高.此外,随着C/N的减小,厌氧段反硝化所消耗的COD占进水COD的比例增大,SND可利用的内碳源-PHAs储存量减少,但PHV的利用率增加;当C/N为4~8时,SND现象最明显,SND脱氮率达50.8%,而其它C/N条件下,SND脱氮率都有相应程度的减弱.C/N为8时,系统出水综合指标最好,TN去除率高达80.8%.