市政污水厂典型A2O工艺低碳运行的系统性评估

在“碳达峰、碳中和”的目标下，系统评估典型A²O工艺运行的碳排放当量及其组成，对我国市政污水厂的低碳运行具有重要的指导意义.以焦作市第一污水厂2020年的运行资料为研究案例，基于相关指南，引入水温因素构建阿伦尼乌斯公式模型用于核算直接碳排放过程，从电能消耗、药剂投加和污泥运输这3个方面核算间接碳排放过程.结果表明，CH₄和N₂O日排放强度为(115±56)kg·d^-1和(30±18)kg·d^-1;生化处理工段的能耗和药剂间接碳排放占比分别达到48.4%和51.3%; 2020年污水厂总计碳排放当量(以CO₂eq计)为2.17×10⁴t,单位污水碳排放当量(0.63±0.07)kg·m^-3;不同碳排放占比的大小顺序为：污水能耗(36.5%)>污水药剂(26.6%)>N₂O直接(15.4%)>污泥药剂(9.6%)>污泥能耗(6.7%)>CH₄直...     

重新审视化粪池的温室效应：回顾与展望

化粪池作为一种关键的初级污水处理设置单元，其因厌氧反应产生的大量甲烷(CH₄)及部分氧化亚氮(N₂O)等温室气体，使其成为污水系统碳排放中的重要一环。目前许多研究都在因此呼吁逐步取缔化粪池，但鲜见深入且全面探讨化粪池的温室效应的研究。综述分析表明：化粪池产生的CH₄及N₂O均存在较大时空变异性，且N₂O实际排放情况仍待进一步考证；从全生命周期碳排放的视角来看，日常维护清掏产生的间接碳排放，以及取缔化粪池后对后续系统在碳排放方面产生的潜在影响仍值得深入探析。就具体温室气体排放能力而言，由于国内外化粪池功能定位不同等原因，国内测算值约为8.3 g CH₄/(cap·d),低于国外普遍的11.0 g CH₄/(cap·d)。就目前研究状况而言，估计核算类研究普遍存在参数不确定性较大，地区异质性强等问题，国内在实地监测类研究方面暂时“空白”,且在线监测的缺乏导致温室气体的时空变异性也并未得到细化描述。综上，亟待开展对中国地区化粪池的广泛监测与...     

唐山市钢铁行业碳排放核算及达峰预测

唐山市作为工业密集型城市,2018年生铁、粗钢和钢材产量约占全国总产量的15%,同时也排放了大量的温室气体和大气污染物。以唐山市为例,研究唐山市钢铁生产碳排放2010—2030年的变化趋势,并确定达峰时间。基于《温室气体排放核算与报告要求》的计算方法,初步建立了可根据设备规模、运行时长、产能利用率和单位产品能耗参数来核算企业CO₂排放的数值算式,并将其应用于唐山市全部钢铁联合企业,计算得出2017年唐山市钢铁行业碳排放量为14042.52万t,碳排放系数为1.616 t CO₂/t钢。与文献、统计年鉴数据对比误差均<10%,表明数值算式有一定的准确性,可为自下而上地快速核算企业或区域的钢铁生产碳排放提供参考。同时,结合唐山市钢铁历史生产情况、生产现状及未来规划,借助LEAP构建了能源需求模型,得到2010—2030年唐山市钢铁生产化石能源消耗和碳排放量的变化趋势,并确定唐山市钢铁生产碳排放已于2018年达峰。     

城市有机固体废弃物协同处置碳排放分析

近年来,以市政污泥与餐厨垃圾为代表的城市有机固体废弃物的安全妥善处理和高效低碳处置受到广泛关注。通过构建碳排放及碳补偿核算方法,以100万人口的中等城市为例,分析城市有机固体废弃物协同处置与传统焚烧和填埋处置的理论碳排放水平。通过量化直接碳排放与间接碳排放的贡献,确定了高效的减排路径。结果表明：城市有机固废协同处置碳排放量为513 t CO₂/a,相比于传统填埋(12973 t CO₂/a)和传统焚烧(14733 t CO₂/a)碳减排效益显著。协同处置技术路线中直接碳排放占比63%,最大限度实现沼气和发酵产物的资源化利用是碳减排的关键。焚烧处置路径中的焚烧电耗(占比68%)和填埋处置路径中的深度脱水药耗(占比87%)是间接碳排放的主要来源,也是碳减排的核心。该研究结果可为城市有机固体废弃物低碳化处理处置提供参考,从而助力城市实现碳中和目标。     

中国建筑领域CO2排放达峰路径研究

实施建筑领域CO₂排放控制是推动我国2030年前实现碳排放达峰的关键举措. 2020年我国建筑领域运行阶段CO₂排放量为21.7×108 t,约占全国能源活动碳排放量的20%,其中直接排放6.9×108 t,间接排放14.8×108 t. 随着城镇化发展水平和居民生活消费水平的不断提升,建筑领域CO₂排放仍呈刚性增长态势. 为明确建筑领域CO₂排放达峰路径,综合考虑建筑领域发展现状和用能情况,以建筑运行中供暖、炊事等活动所需一次能源(煤炭、石油和天然气)消耗直接排放以及热电联产供暖、空调、照明、电梯、电器等外购热力和电力间接排放为核算范围,在预测不同阶段建筑发展规模、建筑能源消费、用能结构的基础上,分析未来碳排放变化趋势和达峰时间,提出达峰路径和重要政策举措. 结果表明:①2010—2020年,我国建筑领域CO₂排放量从13.2×108 t增至21.7×108 t,其中直接排放已于2017年达峰,间接排放仍在持续增长. ②从建筑规模和节能降碳措施等角度分情景开展建筑领域碳排放达峰路径研究,预测建筑领域CO₂排放将在2029—2030年左右达峰,峰值排放量为28.1×108~29.2×108 t,达峰后有2~3年的平台期. ③低碳清洁取暖、可再生能源应用、建筑节能改造和合理控制建筑规模4项措施是建筑领域实现碳排放达峰的重要举措,4项措施的减排贡献率分别达到40.7%、27.1%、17.7%和14.5%. 研究显示,2030年前,发展建筑可再生能源、强化建筑节能、合力控制建筑规模是建筑领域降碳的核心举措,而推动低碳清洁取暖是实现我国建筑领域降碳最主要的控制途径.      

我国原铝冶炼行业温室气体排放模型

我国原铝冶炼行业产业集中度较低,生产水平参差不齐,随着国内原铝产量不断增加,原铝行业碳排放及其计算方法备受关注. 针对我国原铝冶炼过程原料类型、能源结构复杂的特点,对国内外已有碳排放核算框架进行细化,从物料、工序、工艺3个层面构建了复杂的原铝冶炼系统温室气体排放计算模型. 在广泛文献调研的基础上,选取典型原铝冶炼企业开展现场调研及专家咨询,进而形成模型的基础数据库. 利用上述模型对我国2011年原铝冶炼过程碳排放进行核算. 结果表明:综合考虑氧化铝生产工艺结构、电解铝行业分布区域的电网能源结构,我国原铝冶炼系统CO₂排放因子(以铝锭计)为14.70t/t. 电解铝生产过程电耗相关排放占70%,南方电网区域电解铝生产电耗相关CO₂排放分别比华中、华北地区低13%、30%. 原铝冶炼行业可通过优先选用碳排放因子较低的物料、淘汰落后氧化铝工艺、开发引进低温低电压工艺技术等手段,进一步实现物料、工序及工艺的多层次温室气体减排.      

中国废纸回收系统物质流分析与评价

构建了2017年中国废纸回收决策系统的基准模型,其中重点关注废纸非规范回收对中国国内废纸回收系统的经济效益和环境（GHG排放量）的影响.其次,对影响废纸回收系统效益的相关参数进行了灵敏度分析,最后在整合非规范回收商贩情境下对系统经济效益和GHG排放量进行了预测.结果表明：2017年中国废纸回收的经济效益约为458.3元/t,GHG排放量为901.1kgCO_2eq;规范回收率和非规范回收接受率都会对系统经济效益和改善GHG排放结构有显著影响;整合非规范回收企业以及个体回收商的情境下2030年经济效益将上升至3312.5元/t,而GHG排放量上升至942.9kgCO_2eq.并且通过情境预测发现整合非规范回收能提升规范回收率,这能有效的规范中国的废纸回收市场.     

多源碳卫星近地面XCO2及人为CO2排放量特征分析

为定量分析近地面XCO₂与人为碳排放的时空特征,文章首先使用GOSAT、OCO-2卫星长时间序列近地面XCO₂数据集分析成渝地区XCO₂时空特征;再对XCO₂浓度及人为CO₂排放量进行EMD时间维分解,分析四川、重庆、北京不同时间尺度的变化特征。并用北京地面观测站点数据与卫星数据对比验证数据可靠性。结果表明：(1)201001-202112成渝地区近地面年均XCO₂浓度集中在389×10-6～410×10-6内,总体呈条带状分布,总年均增幅达19.6×10-6;XCO₂低值区位于西部、高值区位于中部及东部。(2)EMD及EEMD分解201001-202112成渝地区XCO₂后各IMF具有年际变化和季节变化的时间周期特性,RSE仍呈上升趋势。IMF1～IMF4为人为源碳排放,IMF5～IMF7为自然源碳排放。结果存在一定滞后性。(3)EMD分解201901-202012四川省、重庆、北京日尺度人为CO_2<...     

安徽省碳排放遥感估算及其与经济增长脱钩关系研究

厘清区域碳排放及其与经济发展的关系对于区域绿色低碳发展具有重要意义。该研究利用多源遥感夜光影像构建了2000-2020年安徽省夜间灯光数据集,估算了2000-2020年安徽省碳排放,考察了碳排放在时间和空间上的变化趋势,同时探讨了碳排放与经济发展之间的相互作用机制。结果显示：(1)对比4种预测模型,CNN-BiLSTM深度学习估算模型精度最优,在显著性水平P<0.001情况下,R²为0.882 3,MAE为23.006 7,MSPE为16.39%,RMSE为33.616 1;(2)安徽省区域碳排放空间分布存在显著差异,最高地区年均碳排放为897万t/km²,碳排放极热点区从10个降至9个,极冷点区从0增至3个;(3)2000-2020年安徽省碳排放呈增长趋势,增速最高值为6.15万t/(km²·a),碳排放量与增长速率在空间分布上具有较高的相似性;(4)碳排放与经济发展之间脱钩状态逐渐改善,平均脱钩系数为0.481 4,脱钩状态以弱脱钩为主;(5)安徽省的碳排放受到人均GDP和人口规模的正向影响,且正向贡献度逐渐减...     

西藏地区水电开发的低碳效益评价

论文针对西藏水电开发及外送在我国优化能源资源配置、调整能源结构和控制CO₂排放中的重要地位,综合考虑受电区火力发电的供电煤耗、CO₂排放水平及其动态变化,开展西藏地区水电开发的化石燃料替代、CO₂减排等低碳效益评价。结果表明：1）2006—2012年西藏水电开发的化石燃料替代效应和CO₂减排效应变化具有明显的波动性;2）不同技术水平下西藏水电开发的化石燃料替代效应存在明显差异,华中电网技术水平下西藏水电开发的化石燃料替代量最大,西北、西藏电网技术水平下次之,全国电网技术水平下最小;3）不同排放水平下西藏水电开发的CO₂减排效应也存在明显差异,西藏电网排放水平下西藏水电开发的CO₂减排量最大,西北、华中电网排放水平下次之;4）西藏水电未来开发的化石燃料替代潜力和CO₂减排潜力突出,2030年西藏水电开发的化石燃料替代量超过2012年西北电网5省区火电燃料消耗总量的75%;与其他排放水平相比,2030年华中电网排放水平下西藏水电开发的CO₂减排量相对较小,但仍然超过2013年阿根廷、巴基斯坦、越南等国能源消费的CO₂排放量。因此,西藏水电开发及外送对于我国推动能源结构低碳化、实现2030年应对气候变化国家自主行动目标等具有重要意义。     

“2+26”城市大气重污染下PM2.5来源解析

基于区域大气环境模拟系统RegAEMS开发了大气污染物来源解析模块APSA，以京津冀及周边"2+26"城市为研究对象，模拟2017年12月26日~2018年1月2日该地区一次PM_2.5重污染过程，对PM_2.5进行区域和行业来源解析.结果表明：本次污染持续时间长、影响范围广、污染程度重，"2+26"城市PM_2.5小时最大值为201~507μg/m³，RegAEMS可较好模拟出PM_2.5时空分布；区域来源解析表现为外围区域对"2+26"边界城市影响较大，贡献为15.3%~57.5%，"2+26"中部城市受外围区域影响较小，贡献为0.3%~8.4%，区域传输特征明显，受近地面风场影响较大；行业来源表现为区域内生活源、工业源贡献较大，分别为26.6%~45.8%、16.4%~37.8%，交通源占比13.0%~35.9%.本文研究表明RegAEMS可以实现重污染过程PM_2.5的数值模拟和来源解析，在大气污染精准管控方面具有较好应用前景.     

中国城市人口规模、产业集聚与碳排放

基于2009~2018年中国286个地级市面板数据，构建空间计量模型，从城市人口规模和产业集聚的综合视角探讨对于人均碳排放的影响机制.结果显示：不同城市的人均CO₂排放具有显著的空间溢出效应；城市人口规模和产业集聚与人均CO₂排放之间均呈“倒U型”关系，且影响机制各不相同；产业集聚与城市人口规模在影响碳排放上具有协同效应；中国东中西地区及南北地区在碳排放及其影响机制上具有显著差异；地区差异、经济发展程度差异等一系列稳健性检验均验证了上述结论的可靠性.因此各地政府在制定可持续发展政策时要针对城市人口规模、产业集聚和低碳统筹发展，合理制定人口、产业和节能减排政策.     

A2/O+MBR工艺运行效果与碳排放特征研究

对北京市通州区H再生水厂采用的A²/O+MBR工艺运行效果与不同环节碳排放特征进行研究.结果表明：2018年该再生水厂对BOD₅,COD_cr,NH₄⁺-N,TN和TP的平均去除率分别为97.3%,94.1%,98.6%,77.0%,96.2%;全厂碳排放总量和吨水碳排放量呈春夏季节逐渐降低,秋冬季节缓慢升高的特征,全厂综合吨水碳排放量约为2.26kgCO₂e/t.碳排放总量中能耗碳排放量占主要地位,CH₄,N₂O和物耗碳排放量占比较小;统计分析显示CH₄,能耗和物耗吨水碳排放量与BOD₅,TN进水浓度及BOD₅去除率显著相关;N₂O吨水碳排放量与TN与BOD₅进水浓度显著相关;直接,间接吨水碳排放量与水量无显著相关性.     

地铁建设环境影响评估及减排效益研究:以深圳市为例

地铁大规模建设和运营消耗了大量资源能源,已逐渐成为城市交通环境影响的主要贡献源。基于生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,以深圳市为研究区域,定量分析了地铁建设过程的资源与能源消耗强度,选取全球变暖潜能值(global warming potential,GWP)为度量指标,构建了地铁建设碳排放分析框架及测算方法,并基于情景分析法预估了减排潜力。结果表明:截至2020年底,深圳已开通运营的地铁线站建设造成的碳排放量约累积达到2730万t CO₂e,其中地铁车站建设碳排放量占比约为72%,地铁隧道建设碳排放量占比约为28%。建设阶段单位里程盾构隧道碳排放强度约为1.3万t CO₂e/km,单位面积车站碳排放强度约为371 t CO₂e/100 m2。通过推广绿色建造技术,如采用再生混凝土和再生钢材,地铁建设阶段最高碳减排率可达到8.5%/a,2021—2035年累积节碳可达到508万tCO₂e,可一定程度上能缓解地铁建设的碳排放压力。     

基于卫星遥感等多源数据的发电厂CO2排放分析

应用烟羽分割、背景插值和高斯烟羽模型,使用轨道碳监测传感器(OCO-3)SAM模式在1年内的4次有效观测数据,估算了托克托电厂CO₂排放量,并利用年度核算报告结果、月度发电量与连续排放监测系统(CEMS)监测数据对卫星遥感估算结果进行验证.结果表明,2021年4次卫星过境时CO₂排放速率分别为1900.82、3353.96、2941.07和3701.71tCO₂/h,其不确定性分别为25.10%、20.27%、19.59%和29.52%,不确定性主要来源于气象数据、背景和其它排放源影响.CO₂小时排放速率卫星遥感反演结果和核算分配结果验证具有较好的一致性,相关系数R为0.822.电厂月度发电量及小时级在线监测数据分析结果表明,电厂活动水平具有明显的季节性变化和小时变化特征,其中与CO₂排放密切相关的月度发电量相对标准偏差可达14.55%,NO_x小时排放量相对标准偏差可达12.35%.     

城市污泥不同处理处置工艺路线碳排放比较

随着碳中和目标的提出，城市污泥高效资源化利用成为研究热点，为从碳排放角度对污泥处理处置技术路线进行科学比较，对4种典型污泥处理处置路线进行碳核算.基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的方法，结合我国污泥特性，以每t干污泥(DS)为核算对象，核算边界从污泥浓缩开始，到最终作为产品输出或能量回收为止，分为直接排放、间接排放和碳补偿这3种类型计算总碳排放量.结果表明R4路线(重力浓缩+热水解+厌氧消化+板框压滤脱水+运输+土地利用)总碳排放量(以CO₂/DS计，下同)为99.41 kg·t^-1,是最为低碳的污泥处理处置工艺路线，若避免其厌氧消化CH₄逸散排放，该路线现阶段已能够实现碳中和.对碳排放量较大单元，如热干化1 049.24 kg·t^-1,深度脱水960.99 kg·t^-1,卫生填埋786.24 kg·t^-1,焚烧635.52 kg·t^-1,好氧堆肥614.17 kg·t^-1,热水解544.67 ...     

国内外工业碳排放数据平台建设现状与应用展望

中国作为当今全球碳排放最大的国家，工业碳排放量约占全国总碳排放量的68%。在碳排放总量和强度“双控”的新制度要求下，准确核算工业碳排放量具有重要意义。通过分析国内外碳排放总量和产品碳排放强度相关标准及其低碳数据平台建设情况发现，目前国内外碳排放总量核算标准大都基于《IPCC清单指南》;国外产品碳足迹相关标准已经建立，而国内发展相对滞后，大部分行业仍缺乏权威性产品碳足迹核算及评价标准；国内外碳排放数据平台及软件均缺乏覆盖工艺过程或工序的碳排放信息，且数据基本来源于文献报道或统计年鉴，本土化程度低，不能达到高精度和国际互认水平。基于对国内外标准体系、数据平台和软件的调研分析，本研究提出，亟需完善全链条低碳标准体系，建设多产业互联的行业低碳数据平台，并开发资源-环境-碳-经济多尺度评价软件，将企业/行业工艺过程与产品供应链碳排放数据深度融合，实现数据资源公开统筹应用，服务工业领域精准降碳与绿色、低碳等多目标协同发展。     

5G对中国碳排放峰值的影响研究

基于目前5G技术的发展情况,利用holt指数平滑法和动态分析法预测了未来20年5G基站产生的直接碳排放量.根据预测模型,5G基站建设会在2038年左右达到饱和状态,数量约为1434万个.考虑到5G技术的发展推动其他产业发展可能导致的碳排放量变化,利用投入产出法和灰度时间预测法等方法评估了5G技术引起的各行业间接碳排放量.结果显示,5G基站处于低负载（30%负载）情况下,能在2038年碳排放达峰时年产生142.61Mt的直接碳排放;而如果满负荷运行,则能在2038年碳排放达峰时产生196.26Mt的直接碳排放,基于中国两种不同碳排放达峰情景,综合分析了5G技术导致的直接和间接碳排放对中国碳排放达峰时间和碳排放峰值的影响,最后对预测结果进行了稳健性检验.研究发现,实际GDP情况情景下5G技术对于社会各行业的碳排放影响在2030年达到峰值,约为255.96Mt.并且,2030年前5G技术发展对社会总体碳排放增量以间接碳排放为主,2030年后对社会碳排放增量以直接碳排放为主;综合考虑下5G技术的发展会导致中国碳排放达峰时间推后至少2年,相应的碳排放峰值至少提高了383.96Mt.若中国政府要削减5G导致的额外碳排放,完成二氧化碳总量控制,需要降低基站能耗水平,控制基站数量,避免重复建设导致5G基站低负荷运行.     

生活垃圾收运环节温室气体排放量核算方法研究

科学合理的碳核算方法是支持碳达峰碳中和的关键,生活垃圾分类下收运环节温室气体排放量的系统性核算方法有待完善.为了科学核算分类下生活垃圾收运环节温室气体排放,该研究依据《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》及《温室气体协议》,开展了生活垃圾收运环节核算范围的确定、温室气体排放源和排放种类的识别及核算模型构建.结果表明：生活垃圾收运环节核算范围包括投放点、暂存点、中转站以及处置点4个核算单元,排放源包括移动源、固定源和工艺/过程排放,移动源为收运车辆用电隐含排放CO₂以及燃料燃烧排放的CO₂、CH₄和N₂O,固定源为中转站用能设施隐含排放的CO₂,工艺/过程排放为收运车辆尾气净化消耗催化剂产生的CO₂.同时构建了温室气体排放核算模型,对北京市顺义区生活垃圾收运环节碳排放当量进行核算,结果显示分类后的厨余垃圾和其他垃圾收运环节温室气体排放量存在差异,其中单位厨余垃圾温室气体排放量(以CO₂当量计)为24.78 kg/t,...     

不同处理模式下污泥厌氧消化的能源回收与碳排放分析

厌氧消化是污泥资源化的主要方式之一,然而不同处理模式下污泥的能源回收和碳排放情况存在差异。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的核算准则,从碳减排的角度比较了4条污泥厌氧消化技术路线的能源回收与碳排放强度。结果表明：污泥传统厌氧消化(R₁)、污泥热水解(90℃/170℃)-厌氧消化(R₂)、污泥与餐厨垃圾共消化(R₃)和污泥热水解(170℃)-餐厨垃圾共消化(R₄)4种不同情境下的甲烷产量顺序为R₁2^90℃2^170℃34,净碳排放量顺序为R₃2^90℃142^170℃。各技术路线通过能源回收,均实现了碳中和率...