高炉渣资源化生产绿色建材的环境效益评估——基于生命周期的视角

高炉渣是钢铁厂高炉炼铁产生的矿渣,具有较高的资源化价值,可用于生产多种绿色建材产品。熔融高炉渣经水急冷后形成的粒化高炉矿渣,粉磨成矿渣微粉可作为水泥混合材和混凝土掺合料。以高炉渣资源化过程为研究对象,采用生命周期清单分析方法,并基于GaBi 4软件平台,对我国某建材企业综合利用高炉渣生产矿渣硅酸盐水泥和商品混凝土全过程的能源消耗、原材料消耗和温室气体排放进行了分析,进而从节能、降耗和碳减排三方面评估其环境效益。结果表明,与普通硅酸盐水泥相比,矿渣硅酸盐水泥可分别实现节约能源1 911 MJ/t(节能26%),降低原材料消耗1 158 kg/t(降耗27%),减少碳排放236 kg/t(碳减排26%);与复合硅酸盐水泥相比,矿渣硅酸盐水泥可实现节约能源352 MJ/t(节能6%),降低原材料消耗278 kg/t(降耗8%),减少碳排放47 kg/t(碳减排7%)。与不掺加矿粉的普通商品混凝土比较,掺矿粉的商品混凝土可实现节约能源97 MJ/m3(节能5%),降低原材料消耗7 kg/m3(降耗0.3%),减少碳排放12 kg/m3(碳减排5%)。高炉渣资源化生产矿渣硅酸盐水泥和商品混凝土具有明显的环境效益。     

长江南通站含沙量及水化学变化与流域的风化过程

1960—2001年间长江河水含沙量递减趋势方程为：S=-4．7273a 582．94。近些年来泥沙含量递减趋势可能会对流域生态环境产生重要影响，应引起社会的关注。长江河水化学组分在1997-2001年的5年间受到季节和年际变化的影响较为有限。河水中HCO3^-与Ca^3 占主导地位，占总离子当量浓度的55％以上。主要受到碳酸盐类溶解的控制。硅酸盐类的风化过程较弱，可能主要是钙镁硅酸盐类的溶解，对流域离子的总体贡献不大。岩盐、石膏和芒硝的水解对河水中的Na^ 、SO4^2-和Cl^-的贡献最大。由此长江流域发生的主要风化过程有：白云石和方解石的溶解、钙镁长石的分解和岩盐、石膏、芒硝等的水解过程等，这与长江流域的岩石特征是基本一致的。粗略的估计．大气CO2对河流中HCO3^-的贡献量占河水中离子总当量浓度的20％左右，其余80％河水溶解质为风化岩石提供。     

乌江流域石灰土中铀等元素形态与铀活性

以中国西南乌江流域石灰土为例,运用逐级提取(Sequential Extraction,SEE)技术,并结合化学成分和相关参数数据,研究了石灰土中铀(U)等元素的形态,并在此基础上探讨了石灰土中U的活动性及释放潜力,旨在增进对U等元素生物地球化学循环的了解,同时也为流域U污染防治提供科学依据。研究结果表明：①石灰土中Mn主要存在于锰(氢)氧化物中,Ca主要存在于碳酸盐和硅酸盐矿物中,P主要存在于硅酸盐矿物和有机质中,U主要赋存于硅酸盐等残留部分中,其次赋存于有机质结合部分和碳酸盐矿物中;②石灰土剖面中活动态U所占的比例为10%~30%,平均17%,说明石灰土中的部分U在酸性和氧化-还原界面等条件下具有一定的迁移活性,即在上述条件下,石灰土中的部分U可释放进入周围水体或植物中;③石灰土中U的潜在释放量为036~150 g/t,平均U潜在释放量为076 g/t,因此,在酸雨和侵蚀等作用下,石灰土U释放可显著提高乌江河水U通量。     

区域（城市）环境——经济系统能流分析研究

物质和能量流动是环境-经济系统得以正常运行的必要条件,该系统是一个将原料、能源转化为产品和废弃物的代谢过程.相对物质流动,能量流动呈单向流动,并且在流动过程中利用效率较低,从而导致这一过程对自然环境产生负面影响.参考物质流分析方法,提出区域环境-经济系统能流分析的研究框架,对分析的主要能源类型、系统边界、数据的获取途径与处理(如以能值分析中的太阳能值作为统一的分析单位)进行了说明;在以往能流分析、物质流分析和能值分析研究的基础上,提出区域环境-经济系统能流分析的分析指标.通过对区域{城市)环境-经济系统的能量流进行分析,其结果可以为区域能流的优化管理、优化能源使用结构、污染物总量控制、节能减排等能源政策的制定提供导向.     

分布式能量系统在我国未来20年能源发展战略中的地位

为了使分布式能量系统（Distributed Energy System,简称DES）在我国更好地发展，本文从我国未来20年的能源发展战略出发，介绍了我国能源发展中依然存在的矛盾和问题，并通过对分布式能量系统组成、特点的研究，认为目前正是分布式能量系统发展的良好机遇：通过对分布式能量系统利用方式的研究，指出了分布式能量系统将在我国未来20年能源发展战略中的地位以及需要解决的相关问题。     

乌江流域石灰土中铀等元素形态与铀活性

以中国西南乌江流域石灰土为例，运用逐级提取(Sequential Extraction，SEE)技术，并结合化学成分和相关参数数据，研究了石灰土中铀(U)等元素的形态，并在此基础上探讨了石灰土中U的活动性及释放潜力，旨在增进对U等元素生物地球化学循环的了解，同时也为流域U污染防治提供科学依据。研究结果表明：①石灰土中Mn主要存在于锰(氢)氧化物中，Ca主要存在于碳酸盐和硅酸盐矿物中，P主要存在于硅酸盐矿物和有机质中，U主要赋存于硅酸盐等残留部分中，其次赋存于有机质结合部分和碳酸盐矿物中；②石灰土剖面中活动态U所占的比例为10%~30%，平均17%，说明石灰土中的部分U在酸性和氧化-还原界面等条件下具有一定的迁移活性，即在上述条件下，石灰土中的部分U可释放进入周围水体或植物中；③石灰土中U的潜在释放量为036~150 g/t，平均U潜在释放量为076 g/t，因此，在酸雨和侵蚀等作用下，石灰土U释放可显著提高乌江河水U通量。     

麻疯树种子油生命周期的经济、环境与能量效率

要成为化石能源的有效替代品，生物燃料必须能提供净能量收益，能产生环境效益，具有经济效率，且在大量生产的情况下不引起粮食危机。麻疯树作为第二代生物柴油的重要原料作物，在国内得到大力推广，但实际效率尚不清楚。基于将麻疯树种子油与化石柴油直接混合使用的技术选择，利用生命周期评估法分析了麻疯树种子油生命周期的经济、环境和能量效率。结果表明：（1）在当前产量和生产技术水平下，生产和使用麻疯树种子油的财务净现值为负，要促进麻疯树种子油的生产，需要每年为种子生产者提供8817 元/hm2以上的补贴，为榨油厂商提供268 元/L的补贴；（2）生产和使用每升麻疯树种子油可减少约13 kgCO2当量的温室气体排放，固碳价值为补贴生产提供了部分经济依据，但是仅考虑种子油和固碳的价值时，生产和使用麻疯树种子油尚不具有经济可行性；（3）当仅考虑种子油的能量产出时，只有当种子产量达到795 kg/hm2以上才具有能量效率；当把树枝和果壳等所包含的生物质能计算在内时，在较低种子产量的情况下，也具有显著的能量效率。敏感性分析表明，随着麻疯树种子产量的增加，财务净现值趋于下降，但是种子油的成本下降，减排温室气体的贡献和能量效率都增加。最后，基于麻疯树种子油的生命周期分析，提出了提高经济、环境和能量效率的途径。〖     

三峡上游地区一次西南涡暴雨过程中尺度特征诊断和数值模拟

结合高空、地面实况观测数据以及1°×1°NCEP客观再分析资料,对2009年6月28日20时至29日20时(北京时)发生在三峡上游地区的一次区域暴雨过程进行了中尺度特征诊断,结果表明本次过程是东北低涡和副高稳定少动的大尺度环流背景形势下,由于高原低值系统在东移过程中与西南涡结合而产生的强降水天气过程。高原上不稳定能量的扰动和下传为西南涡的产生提供了必要能量条件,高低层的水汽平流和水汽辐合的交汇地带与最强降水带存在较好的一致性。另外,利用WRF中尺度数值模式对该次过程进行了数值模拟,结果显示在同化了地面和高空常规观测资料后,模式模拟效果得到明显改善,模拟降水能够大致体现该次过程的总的降水演变和分布情况,但后期模拟降水偏大。数值诊断结果发现,盆地西部与上升气流相伴的正涡度柱的演变过程与强降水的发生过程密切相关,该因子对于正确预报降水发生时间具有指示意义。     

闽西北一次暴雨过程分析

本文利用NCEP/NCAR再分析资料、地面、高空常规观测资料,研究了闽西北一次暴雨过程的天气学成因、触发及维持机制。本次暴雨发生在稳定的西太副高暖湿气流与西风带小槽干冷空气交汇的背景下,低层西南急流提供大量水汽并降低了层结稳定度,切变线上的低涡活动触发了暴雨。高空急流带来的高层辐散和低层切变线引起的辐合耦合,产生强烈上升运动,使得暖湿气流抬升凝结成雨。由300h Pa与850h Pa散度差分析,发现其与暴雨的落区和时间有很好的对应关系。不稳定能量分析表明,暴雨发生前,闽西北出现一条假相当位温高能舌,暴雨发生后,随着不稳定能量的释放,高能舌也减弱。     

能量比值法构建与实证检验——关于农业资源利用效率测算方法的一个改进

农业自然资源利用效率的测算与比较方法较多,如比值分析法、生产函数法、包络分析法、能量效率评价方法、因子-能量评价方法、能值评价方法和指标体系评价方法等.其中,比值分析法因其操作性强、计算简单而被研究者广泛应用.但是,比值分析法存在的一些缺陷使该方法测算的结果受到猜疑.为此,本文试图把"能量"引入到农业资源利用效率中来,采用能量比值法代替传统的比值方法测算农业资源利用效率,并以土地为例,对该方法进行实证比较检验.传统比值法相对能量比值法而言,对于农业资源利用效率评估过于偏大或偏小,利用能量比值法更能够比较农业资源在不同地区、时间段和不同品种之间的利用效率,可为调整农业结构提供参考依据.     

人类的前途与熵定律

人类的生产活动,必须从自然界取得资源和能源,制成各种产品供消费,同时把流程废物中无法再利用的部分排入环境。任何产品在完成其使用寿命之后,最终必定成为废物排入环境。总之,人类的经济活动总是把自然资源不断地转化为废物;把有用能源转化为无用能量。资源、能源与废物和无用能量(无用能量的基本形态是低温热能)的本质区别在于熵值     

基于WRF模式热带气旋对西南低涡暴雨作用数值试验研究

基于WRF模式,利用发生在远距离“天鹅”台风作用下的西南低涡暴雨个例,通过修改台风动力风场,分析了不同数值试验中西南低涡降水系统对台风系统的响应。结果表明：在“天鹅”台风作用下,增强了水汽和不稳定能量的输送,导致了长时间强降水的发生;不同的台风动力风场作用下,西南低涡的移动路径具有明显的不同,降水也具有明显的区域性局地差异;在增强（减弱）台风倒槽动力风场环流作用下,低涡系统中心偏西（东）偏北（南）,相应地,低空急流输送带偏东（西）,进而导致中低层水汽和不稳定能量输送偏东（西）,以及中低层辐合带空间位置偏东（西）,进而对区域性降水空间位置产生影响,导致了降水区域局地性差异,表明远距离台风对西南低涡环流系统具有重要影响     

荒漠化对全球气候变化的响应

荒漠化对气候的影响是通过干扰干旱地区的地 -空能量交换平衡机制而产生效力的。旱地对全球温室气体的贡献率估计在 5 %～ 10 % ,其中旱地退化的贡献率小于 5 %。温室气体的积累将导致 2 1世纪全球升温 1～5℃。利用NOAA -AVHRR卫星影像监测到 ,Sahara半干旱区边缘的植被变化与年降雨变率有关。 1980～ 1990的十年间 ,Sahara地区 2 0 0mm年降雨量的南界有较大的波动。     

全球变暖与上游系列工程条件下长江流域的可持续发展

全世界热议的"全球变暖",目前已成为无需争辩的事实.虽然有些科学家认为,它将给亚非第三世界国家带来深重灾难,但对当前的全球变暖尚有多种不同的解释.我们的研究认为,当前的全球变暖并非由地球接收到的太阳辐射能量的变化所造成,而是由地球接收到的太阳辐射能量在地球表层重新分配所造成:有更多的地面热辐射被近地层大气截留,于是近地层大气增暖了,而其更上层大气则必定降温了.于是,将在增暖与变冷的大气层之间产生比过去更强烈的物质与能量的交换,这将造成越来越多地出现极端气象记录,其地理环境效应是增多"灾害性事件".对于长江流域来说,主要表现为西南季风与东南季风的强度与进退时间的不稳定性,与此同时将在降水方面出现更大的不稳定性,会增多地方性的过去极为少见的暴雨或少雨,有的地方将出现大洪水,有的地方又将出现干旱与高温.如在长江上游可能会有如1870、1981和1998年大洪水的发生,或如2006年高温大旱的发生;长江下游河口地区可能会有如1991年大洪水发生;鄱阳湖流域可能会有近年经常发生的在2007年又出现的局部大洪水或干旱的发生.     

纵论生态平衡

生态平衡在我国社会主义市场经济的建设中,举足轻重。没有以生态平衡为基础的生态系统的良性循环,就不可能有全社会的稳定与进步,实现社会主义市场经济也就丧失了坚实的生态基础。生态平衡是指某一地区的生物与环境在长期适应过程中,生物与生物、生物与环境之间建立的相对稳定结构,有其相应功能的状态。生态平衡通常表现在:(1)生态系统物质与能量输出、输入相互间保持着平衡;(2)生物与生物、生物与环境间在结构上保持相对稳定与协调的比例关系;(3)食物链物质循环和能量转化保持正常运行。这三方面的平衡即为生态系统物质与能量输出、输入平衡,结构平衡与功能平衡。     

太湖辐射和能量收支的时间变化特征

湖泊的辐射和能量收支的观测研究对于气象学和水文学研究都具有重要的意义。于2012年采用涡度相关系统和小气候观测系统观测太湖表面的辐射平衡、湖泊与大气之间的感热和潜热通量、水温廓线和常规气象要素数据,分析太湖表面辐射及能量收支的时间变化特征以及环境控制因子。结果表明:(1)太湖2012年辐射收支四分量(向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射)的年均值分别为146.5、9.4、359.7和405.4 W/m~2,反照率的年均值为0.06,各辐射分量日变化和季节变化特征明显;(2)净辐射和热储量日变化趋势相同,正午最高,午夜最低;湍流能量通量的日变化幅度较小;不同天气条件下能量分配具有一定差别:晴天条件下能量分配以潜热通量为主,阴天净辐射能量主要被水体吸收转换为热储量;(3)通过分析湍流能量通量与环境因子的相关性发现:感热通量变化最主要的相关因子是风速与湖–气界面温度差的乘积;风速与湖-气界面水汽压的乘积是潜热通量的主要驱动因子。本研究结果能为边界层气象学、全球能量和物质循环以及湖泊生态环境治理等研究提供理论基础和数据支持。     

依靠科技进步促进废弃物资源化工作

(一)废弃物资源化是国际发展趋势,是社会发展的迫切需要 废弃物是指在生产、流通和消费过程中产生的、不再具有原使用价值或使用价值不同于自然资源的各种物质,如尾矿、生产性废渣、废液、废气、废旧物资等,通过回收、深度加工等途径综合利用,使之成为二次资源,对应于国际上的资源循环利用或再生利用的范畴。废弃物资源化的内容主要包括:废物处理并从中回收某些物质(二次资源);废物利用并制取新的物质(物态转换);废物回收并经过深加工获得新用途(资源再生);从废物中回收能源(能量转换)等。资     

基于能量流分析的静脉产业园建设

本文论述了我国静脉产业园的发展现状及开展园区能量流分析的意义,研究了静脉产业园能源流分析的理论基础,并通过对典型静脉产业园的初步分析,指出了园区能量利用方面存在的主要问题,提出了相应的解决对策。     

应用人工阶梯 深潭系统治理泥石流沟的尝试

泥石流的主要破坏性在于其能量巨大,输送大量物质造成生命财产损失,消耗泥石流的起动及运动能量能防止泥石流发生或使泥石流的破坏性大大降低,为泥石流治理提供了新的思路。通过在甘肃西汉水流域的泥石流支沟拦山沟进行人工阶梯 深潭系统试验,2009~2010年汛期观测发现阶梯 深潭系统能增强沟道阻力,抬高侵蚀基准面,从而控制侵蚀下切,且多级的阶梯 深潭系统通过跌水和水跃能有效消散水流能量,在一定程度上抑制了泥石流的起动和加速,使得泥石流在阶梯上游停留堆积,淤满的阶梯在河床纵剖面仍能保持阶梯形态,起到增强阻力消能的作用,减小了拦山沟泥石流对下游的破坏。消能结构对大坡度山区河流起重要作用,不论是人工消能结构还是自然消能结构,都能起到增阻消能的作用,对山区河流治理起到积极的作用     

用能权与碳排放权可交易政策组合下的经济红利效应

市场机制具有实现资源有效配置和建立正确激励机制的优势,用能权交易与碳排放权交易是典型的市场化能源政策,如果将这两类能源政策进行组合使用,理论上可以更好地实现节能和CO_2减排。本文从潜在产出增量、节能量、CO_2减排量和绿色全要素生产率增长四个维度评价不同政策组合的经济红利效应。运用非参数DEA方法模拟了命令控制型、混合型和市场交易型三种不同情形下的能源政策组合,并据此测算了"十一五"和"十二五"期间中国30个省区(西藏和港澳台除外)的潜在产出增量、节能量和CO_2减排量。采用基于非径向方向性距离函数的Luenberger生产率指数表征绿色全要素生产率增长,并将绿色全要素生产率增长分解为节能、CO_2减排和经济增长三个驱动因素的贡献。相关实证结果表明:①在用能权与碳排放权同时可交易的市场交易型政策组合下,潜在产出增量、节能量、CO_2减排量和绿色全要素生产率都会显著提高,体现出最佳的经济红利效应;②在混合型政策组合下,用能权与碳排放权一方实施可交易政策,而另一方仍受行政命令管制,政策间会发生掣肘作用,此时潜在产出增量、节能量、CO_2减排量和绿色全要素生产率增长均逊于用能权与碳排放权同时可交易的市场交易型政策组合的结果;③当实施命令控制型政策组合时,能源消耗与CO_2排放均受到严格的行政命令管制,其产生的经济红利效应最小;④绿色全要素生产率的指数分解结果表明,节能、CO_2减排与合意产出(GDP)增加都是绿色全要素生产率增长的贡献因素,但是与追求合意产出(GDP)增加相比,节能与CO_2减排更容易提升中国的绿色全要素生产率。