生物炭施用的固碳减排潜力及农田效应

气候变暖及粮食安全是保证人类可持续发展的重要课题。生物炭具有较高的稳定性、较高碳含量等特点,能增加土壤碳储量,提高土壤物理及化学性质,提高农田产出,能应对高温胁迫及土壤退化双重压力,具有一举多赢的生态环境效益,在缓解温室效应及粮食危机方面展现出巨大的潜力。综合前人研究成果,分析了生物炭固碳减排潜力及农田效应影响因素(包括:生物炭原料、制备温度、施用量、土壤类型等)。综合固碳减排及提高产出两方面因素,提出了较合适的生物炭施用标准,即300—700℃制备的农林废弃物生物炭,且施用量不超过5%。对生物炭固碳减排及田间效应领域未来的研究方向进行了展望。     

两个污水处理系统的能值与经济综合分析

运用改进的能值评价指标和经济指标对构建的两个污水处理综合系统("污水处理厂处理+脱水污泥填埋"及"污水处理厂处理+脱水污泥填埋+中水回用")进行了环境可持续性和经济竞争力的综合分析。改进的能值指标(能值产出率SEYR、环境负载率SELR、环境可持续发展指数SESI和能值受益率SEBR)是在考虑研究对象废物及产物能值对环境影响的基础上提出的,更好地反映了系统的特征。结果表明,中水回用系统的增加有利于提升系统的环境可持续发展能力;"污水处理厂处理+脱水污泥填埋+中水回用"系统较"污水厂处理+脱水污泥填埋"系统的经济竞争力差,但却拥有更强的可持续发展能力,有利的经济政策能够刺激其更好的推广运用。     

钝化处理对Cd污染水稻种植系统影响的能值效益分析

将能值分析理论和方法应用于土壤重金属污染修复研究中,对伤残调整寿命方法进行整合,从能值角度评价出优势的钝化修复技术,以期为其优化提供依据。本研究在重金属Cd轻度污染农田上开展水稻种植田间试验,以常规种植(CK)为对照处理系统,设石灰(LI)、海泡石(SP)、石灰+海泡石(LS)、秸秆生物炭(SC)、有机肥(OF)钝化处理种植系统,分析各系统能值投入产出、能值损失率及可持续发展指数等指标。结果表明:6种处理系统在可更新有机能值、总辅助能值和总能值投入方面均表现为LSCKOFLISPSC,化肥能值以复合肥为主,不可更新资源能值投入以土壤磷素为主,能值产出表现为CKSCLISP LSOF;与CK相比,钝化处理系统能提高系统能值自给率,降低能值损失率,增大能值投产比,减少对人体健康损害。综合来看,石灰+海泡石(LS)钝化处理为最优土壤重金属污染钝化修复技术,其能值效益最佳;为防止施用钝化材料造成土壤养分失衡,需合理配施钾肥、磷肥及有机肥;另外,需提高系统机械现代化水平,坚持"减量化、资源化、无害化"的生产原则,减少能值投入,进一步提升能值投入率,降低系统环境负载率,增强可持续发展能力。     

城市污水处理生态系统能值分析

脱水污泥的污染问题影响了城市污水处理厂的生存和发展,中水的不同处置方式对当地的水资源和水环境影响也不一样,将污水处理、脱水污泥和中水处置结合起来构建污水处理生态系统有利于研究污水处理的综合效益、探索促进污水处理事业可持续发展的途径.能值分析方法可作为分析这一复合系统的工具,传统能值分析方法由于对废物处理处置和排放的影响没有考虑,因此提出了针对污水处理生态系统的改进的能值分析方法和指标体系,以明镜滩污水处理生态系统作为案例用两种方法进行了对比分析.结果表明,改进的能值分析方法更适合于污水处理生态系统的实际情况;不可更新资源能值流比值(NR)和废物排放能值流比值(WR)对污水处理生态系统的可持续性影响最大,其次是中水回用能值流比值(IR),污水处理生态系统的可持续性最终取决于NR、WR和IR三者的共同贡献;废物利用可提高污水处理生态系统的可持续性.不同废物利用方式由于对废物利用的程度不同以及对不可更新资源的消耗不同,因此对污水处理生态系统的可持续性影响不一样;在提出的8个方案中,"脱水污泥填埋 中水排放"方案的可持续性最低,而"脱水污泥制堆肥 中水回用"方案的可持续性最高.     

基于能值和产业视角的兴文县可持续性评价

区域生态系统对人类生产生活有直接或间接的影响,从产业视角探究其发展状况对实现可持续发展有重要意义。本文运用能值方法对西南山区典型县域——兴文县2005—2011年间社会、经济、环境状况做了详细分析。结果表明:兴文县发展重心由农业转向工业和旅游业;社会子系统发展较快,对此,工业和旅游业有最突出贡献;经济发展较快,但仍处于较低水平,经济模式粗放;产业的社会、经济和环境功能相互独立。总体而言,兴文县社会和经济发展状况较好,但日益增大的环境压力挑战着当地的可持续发展。     

污水处理综合系统环境经济效益评估

污水处理、处理水处理和污泥处理是污水处理综合系统的3个基本单元.本文运用能值分析和新构建的能值指标评估了处理水回用与排放、污泥填埋与堆肥对系统整体性能的影响.该系统的价值包括环境收益和产品输出两方面.前者可通过污水处理前后的环境服务差值计算.由于系统内部物质和能量的转化数据难以获知,产品价值通过新提出的替代价值核算.结果表明： “污水处理+处理水回用+污泥填埋”的竞争力最高,“污水处理+处理水回用+蚯蚓堆肥”的可持续性能最高;处理水回用和蚯蚓堆肥均有助于提高系统可持续性;处理水回用与否应综合考虑处理水水质和当地条件;污泥蚯蚓堆肥的资源化效率还有待提高;改进的能值指标更适宜于污水处理综合系统效益评估.     

基于能值的污水处理系统环境影响分析

污水处理厂及其“产物”(处理水和脱水污泥)的处理处置系统共同构成了污水处理综合系统,它从整体上涵盖了污水处理的全过程.污水处理综合系统在构建和运行的过程中主要包括两方面的环境影响:1)物质资源的消耗;2)排放污染物对环境的危害,而后者在既往有关的污水处理系统分析中往往被忽略.为了更全面地了解污水处理过程的环境影响状况,本文以能值分析理论为基础对污水处理综合系统进行分析,同时,结合生态足迹理论对系统的可持续性进行分析.结果表明:水体污染物的环境影响能值远大于大气污染物,且主要受氨氮排放量的影响;污水处理综合系统的能值消耗主要为废物流能值和本地可更新资源能值;“处理厂系统+填埋系统”的能值利用效率最高,“处理厂系统+中水回用系统+焚烧系统”的能值利用效率最低;“处理厂系统+中水回用系统+填埋系统”的环境可持续性最好,而“处理厂系统+焚烧系统”的可持续性最差.