基于生命周期的松通高速公路碳排放估算

基于车辆的交通量预测数据和不同类型车辆的 CO2 排放因子, 定量估算了松通高速公路生命周期中运营阶段的碳排放量, 鉴于之前的研究成果 , 进而估算了高速公路整个生命周期中的碳排放量。结果表明 , 松通高速公路每年车辆的 CO2 排放量为 19.69 万 t, 排放量在车型分配上以大型车居多 , 占总量的 50.6%; 在燃油类型分配上以柴油车居多 , 占总量的 55.5%。松通高速公路在 30 年的生命周期中将共排放 658.09 万 tCO2, 其中运营阶段车辆排放 590.7 万tCO2, 占总量的 89.8%; 筑路建材生产、公路建造、公路养护和废弃拆除 4 个阶段共排放 67.39 万 tCO2, 占总量的 10.2%。     

可持续消费的内涵及研究进展——产业生态学视角

生产和消费是产生诸多环境问题的根本原因,而可持续生产和消费则是实现可持续发展的根本途径。基于产业生态学视角,界定了可持续消费的定义及内涵,认为可持续消费首先须符合代内公平、代际公平和资源能源永续合理利用等可持续理念;其次辨识了可持续消费研究依次经历关注消费者行为直接环境影响、关注产品和服务生命周期环境影响到关注消费者责任3个阶段;最后结合我国城市化、工业化背景,提出我国可持续消费研究应该以城市居民为重点、加强生命周期数据库建设和内注重可持续生产等建议。     

中国农村居民生活氮素流动特征

人类生活消费是陆地生态系统氮素流动的主要驱动力。定量核算和评估农村居民生活消费氮产生(N_RUR)及其活性氮(Nr)排放特征,对农村氮的可持续管理和生态环境改善具有重要的指导意义。以中国为例(2000—2020年),建立了N_RUR的产生及其活性氮排放核算框架。结果表明：20年来N_RUR上升了36.7%,年均5.62 Tg/a,食物消费氮是最大的贡献源(43.2%),工业日用品和家庭生活燃料消费氮分别占31.5%和25.3%;Nr排放量占N_RUR的25.4%(年均1.43 Tg/a),其以年均1.3%速率下降;NH₃挥发是最大的Nr排放源(50.1%),其次为排入地表水的Nr(31.0%)、NO_x(15.8%)和N₂O(2.0%),排入地下水的Nr仅占1.1%。加大人类粪尿排泄物的处置能力,减少秸秆燃料的使用比例、优化农村居民生活能源消费结构对农村居民生活消费Nr减排至关重要。     

雪被和土壤水分对典型半干旱草原土壤冻融过程中CO_2和N_2O排放的影响

土壤冻融期间的温室气体排放量会显著增加,并在全年总排放量中占有重要的份额。但目前开展的土壤冻融循环模拟实验大多是在土壤冻结之前调节土壤水分含量,而忽视了雪被在整个土壤冻融过程中的作用,因此导致室内模拟研究的结果与野外原位观测的结果差异较大。为探索开展室内模拟土壤冻融实验的优化方案,采用人工浇水和覆雪两种方式调节土壤水分含量,研究了雪被和土壤水分对内蒙古典型半干旱草原土壤冻融过程中CO2和N2O排放的影响。结果表明,浇水和覆雪两种处理对冻融循环过程中土壤CO2排放影响的差异不显著,CO2排放量在消融期都会明显增加并随着冻融循环次数的增加而逐渐减小。当土壤孔隙含水率达50%左右时,浇水处理中的N2O排放量在第1次土壤冻融循环中最高并随冻融循环次数增加而降低,但在覆雪处理中,N2O在第1次冻融循环中的排放较小,而在后两次冻融循环中的排放量更为显著。造成两种处理N2O排放规律出现显著不同的原因可能是土壤剖面水分动态变化过程和微生物性状等方面的差异。土壤冻融过程中CO2和N2O排放量随土壤含水量升高而增加,但N2O在土壤含水量较低时排放不明显,这表明可能只有当土壤含水量达到一定阈值时,冻融作用才会对N2O的排放产生显著影响。这些结果显示,雪被和土壤水分显著影响土壤冻融过程中的CO2和N2O排放,室内模拟土壤冻融实验应进一步优化。     

黑龙江省温带森林火灾碳排放的计量估算

森林火灾干扰作为森林生态系统重要的干扰因子,剧烈地改变着森林生态系统的结构、功能、格局与过程,对区域乃至全球的碳循环与碳平衡产生重要影响。随着全球气候变暖,森林火灾干扰的频率和强度进一步加剧,其排放的含碳气体对大气中温室气体浓度的贡献率更大,进而加快气候变暖的速率。科学有效地对森林火灾碳排放及含碳气体排放量进行计量估算,对了解区域乃至全球的碳循环及碳平衡具有重要的理论价值和实践意义。根据黑龙江省温带森林1953—2012年火灾统计资料和森林调查数据,结合地理信息系统GIS技术,通过野外火烧迹地调查以及实验室的控制环境实验来确定森林火灾碳排放计量中的各种参数,在林分水平上,利用排放因子的方法,估算了黑龙江省温带森林60年间火灾碳排放量和含碳气体排放量。结果表明:黑龙江省温带森林60年间火灾碳排放量为5.88×107t,年均排放量为9.80×105t,约占全国年均森林火灾碳排放量的8.66%;含碳气体CO2、CO、CH4和非甲烷烃(nonmethane hydrocarbons,NMHC)的排放量分别为1.89×108、1.06×107、6.33×105和4.43×105t,含碳气体CO2、CO、CH4和NMHC的年均排放量分别为3.15×106、1.77×105、1.05×104和7.38×103t,分别占全国年均森林火灾各含碳气体排放量的7.74%、6.52%、9.42%和6.53%。研究发现针阔混交林型的森林火灾面积占总过火林地面积的57.54%,由于其燃烧效率较低,在森林火灾中的碳排放量仅占排放总量的38.57%;尤其是针阔混交林森林火灾面积占总过火林地面积的20.71%,而碳排放量仅占总排放量的9.67%;且CO2的排放因子较低,其CO2排放量仅占总排放量的8.95%。同时研究表明,黑龙江省温带森林年均的碳排放对该区域的碳循环与碳平衡产生重要影响,并针对研究结果提出了应对气候变化的森林经营可持续管理策略,亦提出了科学的林火管理策略及其合理化的林火管理路径。     

基于投入产出分析的中国生态足迹模型

基于投入产出分析技术的生态足迹（EF）核算模型是目前国际生态承载力研究的热点模型之一。在已有研究的基础上,引入土地利用差异转化系数（某类土地利用的产量因子与其均衡因子的乘积）改进模型,以保证投入产出表的行、列组分加和操作的有效性。研究以货币型投入产出表为基础核算中国1997年的EF,分析表明：（1）1997年中国为EF净出口国,人均EF贸易逆差0．050hm^2,占生产包含足迹的3．4％;（2）最终使用的人均EF为1．435hm^2（能源足迹占45．1％）,其中,2／3缘于居民消费,另1／3缘于资本形成;（3）第一、二、三产业包含的人均EF依次为0．499、0．721hm^2和0．183hm^2。其中,第一产业以直接占用生态空间为主,而第二、三产业以间接占用为主,如第二产业的隐藏性非能源足迹是其直接值的140余倍;（4）三大产业部门中,第三产业最终产品消费的EF最小,人均0．183hm^2,而其土地利用的经济效率最高,为0．898万元hm^-2。实践表明基于投入产出分析的EF模型不仅承袭了EF基本模型的优点,而且结构性能好,能同时识别社会各生产和消费部门的生态压力及其在不同部门之间的流转情况,并可有效避免足迹组分的重复计算。     

城镇化进程中居民生活消费的生态环境压力评估—— 以江苏省江阴市为例

消费问题是区域生态环境压力增大和生态环境问题产生的根本原因。提出人口环境消费的概念和理论模型,并在生态足迹理论和方法的支撑下分别计算江苏省江阴市1997～2004年城镇居民和农村居民生活消费的环境压力;采用SPSS14.0软件,分析城镇和农村居民这两类人群人均环境消费的变化规律及其影响因素,并通过建立多元线性回归预测模型,估算在城镇化快速发展的情况下江阴市人口环境消费期望值。研究表明：江阴市城镇居民人均环境消费从1997年的1.395hm^2上升到2004年的1.960hm^2,年均递增0.081hm^2;农村居民则从1997年的1.345hm^2上升到2004年的1.465hm^2,年均递增0.017hm^2。城乡居民人均环境消费与人均可支配收入、人均受教育年限、恩格尔系数、人均地区生产总值等社会经济指标呈显著线性相关。预计到2010年城乡居民人均环境消费将分别达到2.258hm^2和1.919hm^2,到2020年将分别达到2.807hm^2和2.303hm2;2010年和2020年区域生态赤字将比2004年分别增长55%和107%,给区域生态环境造成巨大压力。为有效缓解区域环境压力,论文提出合理控制区域人口规模和城镇化发展速度,大力发展生态产业,培养可持续消费观念,引导绿色、健康和环境友好型的消费模式等对策措施。     

土壤溶解性有机物对CO_2和N_2O排放的影响

农田土壤是温室气体的重要排放源,溶解性有机物作为土壤微生物容易利用的基质,其含量变化与温室气体的产生和排放密切相关。基于室内培养试验,对溶解性有机物影响土壤CO2、N2O的排放过程进行了分析。设置空白(CK)、单施秸秆(S)、单施氮肥(N)、秸秆和氮肥(S+N)4个不同的处理,对添加不同物质条件下土壤溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)和CO2、N2O的排放动态进行了研究,对DOC和DON影响CO2、N2O的排放过程进行了探讨。结果表明:不同处理的温室气体排放通量和土壤DOC、DON含量差异显著;各处理的CO2排放通量和DOC动态随培养时间的延长呈现逐渐减小的趋势,S和S+N处理的N2O排放和DON动态呈现先增大后减小的趋势;S+N处理的CO2排放量最高,DON含量也显著高于其他处理,单施秸秆(S)处理的N2O排放量和DOC含量显著高于其它处理,单施氮肥(N)对土壤CO2的排放量和DOC含量的影响较小;土壤CO2和N2O的排放通量与土壤DOC和DON含量呈显著的相关性,相关系数(R2)达0.6以上,说明溶解性有机物的含量和动态对CO2、N2O的排放过程产生显著影响。     

土地利用方式和培养温度对土壤氮转化及温室气体排放的影响

在好氧条件下研究土地利用方式(林地、草地)及培养温度(10、15 ℃)对加拿大和中国土壤的硝化作用、氮矿化作用以及N2O和CO2排放的影响.结果表明:草地土壤中的硝化作用和N2O排放量大于林地土壤,中国草地土硝化作用最强.10和15℃下中国草地土硝化速率分别为2.10和2.86 mg N·kg-1·d-1,15 d的N2O累积排放量分别为10.2和15.4μg N2O-N·kg-1.pH是影响土壤硝化作用强度和N2O排放的主要因素,与两者均呈显著正相关.林地土壤的矿化作用和CO2排放量高于草地,中国林地土壤的矿化作用最强,其平均矿化速率在10和15℃时分别为3.08和2.87mgN·kg-1 ·d-1.加拿大林地土壤CO2排放量最高,其15 d的累积排放量在10和15℃时分别为314和370 mg CO2-C·kg-1,土壤有机碳和水溶性有机碳含量分别与有机氮矿化作用和CO2排放量呈显著正相关.温度增加促进草地土壤硝化作用及林地和草地土壤中N2O的排放,也显著促进林地土壤中CO2的排放.     

黄淮海平原河北省范围内农田土壤二氧化碳和氧化亚氮排放量的估算

以黄淮海平原河北省范围内的农田土壤为研究对象,通过与田间实际观测数据进行比较发现,DNDC模型能够较好地反映农田土壤温室气体CO2和N2O的排放通量,可以用来模拟估算农田土壤CO2和N2O的排放通量.根据模型估算,2003年河北省111个县市农业土壤CO2排放量约3.758×106tC,各县市总的N2O排放量40.345×106kgN.全省释放的CO2和N2O中有40%左右来自冬小麦/夏玉米地.因此,减少该地区农业土壤CO2和N2O排放量的措施,应集中用于排放量高的县市和这些地区的冬小麦/夏玉米地,进行大范围的普遍减排可能收效甚微,并且没有必要.     

基于文献计量的居民食物消费碳排放研究进展及发展态势

食物是人类生存和发展的基础,然而城市化过程中食物消费产生的碳排放也影响着生态环境与人类福祉。双碳目标下,如何协调食物消费增长与低碳减排之间的矛盾,亟需从不同尺度制定绿色消费优化策略。基于此,从居民食物消费碳排放研究的发文态势、研究方法以及研究内容3个方面进行归纳和梳理。研究发现：①由居民食物消费引起的碳排放问题仍是未来学术界的研究热点之一;②从生产端、消费端及系统视角3个方面对居民食物消费碳排放概念和内涵进行理解,有助于界定碳排放核算边界;③目前居民食物消费碳排放核算的主流测算方法包括生命周期评价（LCA）、碳排放系数、投入产出分析（IOA）和物质流分析（MFA）方法这4种;④从碳排放分布特征看,国内外学者从不同尺度（全球、国家、地区、省域、城市）、不同方式（直接与间接）、不同环节（生产与消费等）、不同消费结构（植物型与动物型）等多角度对其进行探讨;⑤从影响机制来看,基于多尺度时空融合视角量化分析居民食物消费碳排放作用机理这一科学问题值得关注。因此,综合考虑人口、社会、经济等多要素,同时考虑空间异质性,识别居民食物消费碳排放关键机制,构建面向双碳目标的碳减排潜力情景并揭示不同情景下的碳减排贡献,将有助于提出最优的居民生活绿色消费模式。     

中国居民消费隐含的碳排放量变化的驱动因素

应用基于投入产出技术的生命周期评价(EIO-LCA)核算了1997、2000、2002、2005和2007年5a的中国居民消费隐含的二氧化碳排放量,发现其呈现增加趋势。2007年达到18.53亿t,相当于1997年的1.61倍,年平均增长4.89%. 其次采用结构分解分析(SDA)分析了碳排放效率变化、经济内在结构变迁、消费结构转变、人均消费水平变化、城市化进程和人口总量变化等六项因素对碳排放总量变化的驱动作用。研究发现碳排放效率因素和人均消费水平变化是驱动碳排放变化的两大主要力量,并且作用相反。碳排放效率的持续提高,很大程度上缓解了居民消费的隐含碳排放急剧增加的趋势,是减缓碳排放量的主要因素;而人均消费水平的迅速提高成为推动碳排放增加的主要力量,是推动碳排放增加的主要因素。     

Input-Output Analysis of Waste Management

A new scheme of hybrid life-cycle assessment (LCA) termed the waste input-output (WIO) model is presented that ex-plicitly takes into account the interdependence between the flow of goods and waste. The WIO model has two distin-guishing features. First, it expands the Leontief environmental input-output (EIO) model with respect to waste flows. It turns out that the EIO model is a special case of the WIO model in which there is a strict one-to-one correspondence between waste types and treatment methods. By relaxing this condition, the WIO model provides a general framework for LCA of waste management. Second, the WIO model takes into account the "dynamics of waste treatment", which refers to the fact that the input-output relationships of waste treatment are significantly affected by the level and composition of waste feedstock, by incorporating an engineering process model of waste treatment. Because waste treatment is expected to accept whatever waste is generated by industry and households, a proper consideration of this feature is vital for LCA of waste management. We estimated a WIO table for Japan and applied it to evaluating effects of alternative waste management poli-cies with regard to regional concentration of incineration and the sorting of waste with regard to flammability. We found that concentrating treatment in a small number of large incin-erators combined with an increased degree of sorting could decrease both landfill consumption and the emission of carbon dioxide.     

A Method for Technology Selection Considering Environmental and Socio-Economic Impacts (11 pp)

Goal, Scope, and Background In Japan, the abatement of CO2 emission by households is a significant problem. Hence, it is necessary to formulate a long-term policy on the use of long-life and highly-insulating technologies for houses; these technologies are expected to reduce CO2 emission. The conventional LCA methodology can evaluate the environmental impact of these technologies, while not necessarily providing sufficient information to support policy-making because of its analytical perspective. The aim of the present study is to first develop a new methodology to examine the optimal use of technologies to formulate an environmental policy by considering dynamic socio-economic conditions. Second, as a demonstration, such a developed methodology is applied to explore an environmentally conscious housing policy for CO2 abatement in Japan. Methods A new methodology was developed, considering the context of a society where technologies are introduced, in order to determine the optimal configuration of technologies to minimize the cumulative environmental burden over time on a social scale. An inter-temporal linear programming model using an input-output table was formulated to make the methodology operational. Using the new model, the optimal use of long-life and thermal-insulating technologies for houses is examined to minimize CO2 emissions across the entire life cycle of all the houses in Japan. Results and Discussion The results of the model simulation indicate that not only long-life and highly-insulating technologies, but also short-life and poorly-insulating technologies, are required to minimize CO2 emissions over a long period. According to the conventional LCA, a house with a short life is inferior to that with a long life, and a house with poor insulation is inferior to that with high insulation. However, houses with a short life and/or poor insulation are introduced in a transition phase to a certain extent before the final stage is reached that is completely dominated by highly-insulated houses with a long life. In other words, the existing houses that were built in the past are gradually replaced with highly-insulated houses with a long life after first building houses with a short life and/or poor insulation. It is not always feasible or not necessarily an optimal solution on a social scale to introduce only a technology that is best evaluated by using the conventional LCA. Inferior technologies can also play a significant role because of various socio-economic conditions and requirements, e.g. population decline, limited housing budgets, and employment stability. Dynamic socio-economic conditions significantly influence the optimal mix of technologies for CO2 minimization in the entire society. Conclusion and Recommendation The present study suggests that it is critical to consider dynamic socio-economic conditions when examining technologies for selection with the aim of a long-term reduction of the environmental burden. The new methodology proposed can provide valuable information to support policy-making toward a sustainable society.     

Life cycle energy consumption and CO2 emission of an office building in China

Purpose  

Building is one of the main factors of energy use and greenhouse gas emissions. Reducing energy consumption and carbon dioxide (CO₂) emission from building is urgent for environmental protection and sustainable development. The objective of this study is to develop a life cycle assessment (LCA) model for an office building in China to assess its energy consumption and CO₂ emission, determine the whole life cycle phases, and the significant environmental aspects that contribute most to the impact.     

49th Discussion forum on LCA—sustainable consumption patterns—September 18, 2012, Zurich, Switzerland

There are different ways and strategies to reduce the environmental impacts caused today. One starting point for reducing the environmental impacts of today is the private consumption. Finally, all goods and services provided in a country contribute to fulfil the needs and demands of consumers. Several national and international initiatives therefore aim for a considerable reduction of the environmental impacts of consumption patterns. The 49th LCA Discussion Forum analysed the present consumption patterns of households and their consequent environmental impacts. Based on this, potentials for a reduction of the environmental impacts were identified and discussed. In this context, the possible applications, advantages and drawbacks of the life cycle assessment (LCA) methodology were analysed. National and international speakers provided qualified insights on the topic. The 49th Discussion Forum concentrated on different aspects of sustainable consumption patterns. The focus lay on private households and the environmental impacts caused by their consumption patterns. In the first session, the idea of the “2000-Watt society” was introduced as an example of a concept of a “sustainable lifestyle”. Another way of analysing the total impacts is the consumption perspective introduced in a second presentation. Based on an analysis of environmental impacts due to final demand of Swiss households, different measures for a reduction of environmental impacts were proposed and analysed. The second session examined similar activities in Germany. The short presentations covered the communication of LCA results. The third session focused on web-based eco-calculators. In the last session, two scientific inputs were given on the modelling of household consumption patterns and on the impact of rebound effects on the environmental impact of private consumption. The most important consumption domains are nutrition, mobility and energy use in households. Apart from different modelling approaches and boundary conditions, the majority of the presentations showed that today’s consumption patterns in Switzerland and Germany are far away from a sustainable level. Considerable reduction measures are needed in order to reach this goal. Eco-calculators and similar tools provide an effective way to raise customer awareness. In general, it is very important to communicate LCA results in a simple, clear and transparent way.     

玉米秸秆基纤维素乙醇生命周期能耗与温室气体排放分析

生命周期评价是目前分析产品或工艺的环境负荷唯一标准化工具,利用其生命周期分析方法可以有效地研究纤维素乙醇生命周期能耗与温室气体排放问题。为了定量解释以玉米秸秆为原料的纤维素乙醇的节能和温室气体减排潜力,利用生命周期分析方法对以稀酸预处理、酶水解法生产的玉米秸秆基乙醇进行了生命周期能耗与温室气体排放分析,以汽车行驶1 km为功能单位。结果表明：与汽油相比,纤维素乙醇E100 (100％乙醇) 和E10 (乙醇和汽油体积比=1∶9) 生命周期化石能耗分别减少79.63％和6.25％,温室气体排放分别减少53.98％和6.69％;生物质阶段化石能耗占到总化石能耗68.3％,其中氮肥和柴油的生命周期能耗贡献最大,分别占到生物质阶段的45.78％和33.26％;工厂电力生产过程的生命周期温室气体排放最多,占净温室气体排放量的42.06％,提升技术减少排放是降低净排放的有效措施。     

基于LCA的传统农田与苜蓿草地生态效应分析

为评估传统农田与苜蓿草地两种生态系统在资源投入和环境效应方面的差异,基于2019-2022年中国北方山东省、陕西省、山西省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、黑龙江省、河北省共14个县区的农牧户调研数据,应用生命周期评价（Life cycle assessment,LCA）方法,对中国北方传统农田和苜蓿草地生态系统全生命周期的能源消耗、土地利用、水资源消耗、全球变暖、环境酸化、富营养化这六类资源消耗和环境影响进行核算。将LCA方法应用于两类作物生产的环境影响分析,探究该方法在农业环境研究领域的有效性以及传统农田和苜蓿草地生态系统资源投入和环境效应的差异特征。结果表明：（1）传统农田和苜蓿草地生态系统环境综合影响指数分别为0.1569和0.1269,苜蓿草地生态系统的综合环境效应比传统农田生态系统低19.09%,对环境友好程度相对较高。（2）在整个区域范围内,传统农田的环境影响高于苜蓿草地的环境影响,且传统农田的环境影响效益差异显著,而苜蓿草地的环境影响整体波动较小。其中,在资源消耗方面,与传统农田生态系统相比,苜蓿草地生态系统的能源消耗减少了31.21%,所需土地面积减少了43.61%,水资源消耗减少了63.43%;在环境影响方面,与传统农田生态系统相比,苜蓿草地生态系统的气候变暖潜值降低了43.09%,环境酸化潜值降低了50.27%,富营养化潜值降低了46.78%。（3）中国北方地区传统农田和苜蓿草地生态系统在资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,呈现出西部高于东部的特征。（4）影响两种生态系统的主要环境影响类型均为环境酸化和富营养化,与大量的化肥生产、施用和灌溉电力消耗密不可分,因而实施配方施肥、合理灌溉、秸秆还田是降低我国北方地区传统农田和苜蓿草地生态系统生命周期内生态环境负面影响的关键。     

生命周期管理研究述评

生命周期管理起源于生命周期思想,它是生命周期思想在实践中的具体应用,是面向可持续生产和消费,对产品、工艺和服务的全生命周期环境影响进行的综合管理,是解决复合生态系统中结构无序、效率不高和代谢冗余的有效途径,是基于生命周期评价原则与框架的一种环境管理手段或环境管理体系。全面回顾了生命周期管理的起源与内涵,阐述了生命周期管理与生命周期评价的区别与联系,梳理了生命周期管理与环境管理体系的关系。对生命周期管理在产品、企业、行业及城市等层次上的具体应用进行了总结与述评,并对其今后需深入研究的方向进行了展望。