共轨柴油机燃用麻疯树制生物柴油的性能及排放特性

为系统考察柴油机燃用麻疯树制生物柴油的性能,对某共轨柴油机燃用纯柴油、纯麻疯树制生物柴油及其混合燃料的动力性、经济性和排放特性进行了试验研究,分析比较了不同生物柴油混合比例对发动机动力性、经济性、HC、CO、NOX、烟度和CO2排放特性的影响。结果表明：随着生物柴油混合比例的增加,共轨柴油机燃用柴油－麻疯树制生物柴油混合燃料后,其动力性下降,HC、CO、烟度和CO2排放降低;燃油经济性略有增加,NOX排放略有升高。     

麻疯树生物柴油发展适宜性、能量生产潜力与环境影响评估

为对西南5省麻疯树生物柴油产业的发展提供依据,该文对西南5省适宜麻疯树种植的宜能边际土地资源潜力、适宜性等级等进行研究,并对该区发展麻疯树生物柴油的能量生产、温室气体减排潜力进行分析。利用多因子综合分析法对麻疯树适宜种植的边际土地资源进行识别及适宜性评价,获得麻疯树适宜种植的边际土地资源空间分布、适宜性等级和总量;利用生命周期分析法,对不同适宜性等级的边际土地资源生产麻疯树生物柴油的生命周期净能量、温室气体减排能力进行研究;利用上述研究结果,对生命周期模型进行扩展,获得西南5省规模化种植麻疯树的总净能量生产能力、温室气体减排潜力。研究结果表明,西南5省适宜与较适宜麻疯树发展的土地资源分别为199.45和557.28万hm2;如果这些土地资源全部被利用,则该区麻疯树生物柴油净能量年最大总生产潜力为15099.194万GJ,总温室气体年减排潜力为1591.655万t。该文研究结果可为制定生物能源产业政策提供参考。     

基于开放式培养的微藻生物柴油生命周期环境影响评价

为定量评价以微藻为原料生产的生物柴油生命周期系统产生的各种潜在环境影响,以基于开放式培养的微藻生物柴油为研究对象,应用生命周期分析方法,以1 MJ能量的柴油产品为功能单位,对生产、使用微藻生物柴油产生的环境影响进行了分析。结果表明：微藻生物柴油生命周期最显著的环境影响类型为不可更新资源消耗,其次为光化学烟雾形成,生命周期总环境影响指数为4.63×10-4人当量,较石化柴油降低19.34%,以油菜籽为原料的生物柴油生命周期总环境影响指数是微藻生物柴油的7.19倍,微藻培养与生物柴油制取对生命周期总环境影响指数的贡献分别为27.95%与46.24%。基于开放式培养的微藻生物柴油相对于石化柴油与以油菜籽为原料的生物柴油具有较好的生命周期环境效益,控制微藻生物柴油生命周期环境影响的要点在于减少微藻培养与生物柴油制取阶段的动力消耗。     

大豆油和地沟油制备生物柴油生命周期评价

该研究应用生命周期评价方法，以大豆油和地沟油分别制备1 t生物柴油为研究对象，计算生物柴油全生命周期过程中的能源消耗和周期排放，结果表明：以大豆油为原料制备生物柴油全生命周期总能耗约为地沟油的2.65倍，且以地沟油为原料制备生物柴油过程中CO2、SO2、NOx、CO和粉尘各项排放与大豆油为原料时相比分别降低了82.92%、45.68%、94.91%、53.40%和90.61%。通过对制备生物柴油生命周期排放的废气和废物对环境造成的影响进行量化分析，结果表明以大豆油为原料时生命周期环境影响潜值约为地沟油的11.70倍，其数值分别为8.42和0.72，大豆油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是全球性的变暖，地沟油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是地区性的酸化。     

生物柴油对能源和环境影响分析

生物柴油是从植物或动物脂肪酸通过酯化反应而得到,由于生物柴油无毒,可生物降解和可以再生,因此受到越来越多人的关注。生物柴油的性质和普通柴油非常相似,它能直接被用到发动机上而不需要改动发动机的结构。该文基于美国能源部对生物柴油的统计数据,利用生命循环分析法,对生物柴油从生产到消耗的生命循环中的能量消耗和产出、循环中的排放以及生物柴油汽车尾气排放等方面进行了分析。生命循环开始于普通柴油或生物柴油生产的原料提取,结束于成品油在发动机上的使用。只有分析生命循环中的所有过程,才能确定它对自然环境总量的影响。例如研究温室效应就要对整个生命循环中CO₂的排放进行分析。该文利用生命循环分析法分析了在生产生物柴油或柴油生命循环过程中的能量平衡、温室气体排放及对气体和固体污染物排放,提供了生物柴油生产过程和在发动机上使用的详细数据。分析结果表明∶生物柴油循环的石化能效比大大提高,大约是柴油的4倍;生物柴油循环中CO₂排放大大降低,大约降低了78.4%;发动机排气管有害物质的排放中,除NO_x排放增加8.89%外,CO、HC、PM等有害物质的排放大大降低（分别降低了46%、37%和68%）。     

稻草生物炭对干湿交替稻田CH4和N2O排放的影响

为探究稻草生物炭和灌溉方式对稻田CH₄和N₂O排放的影响,揭示生物炭在干湿交替稻田中的应用潜力,该研究采用大田裂区试验,设置常规淹灌（I_CF）和干湿交替灌溉（I_AWD）2种灌溉方式,不施生物炭（B₀）和施20 t/hm²生物炭（B₂₀）2种施炭水平,连续3 a对稻田CH₄、N₂O排放和水稻产量进行了观测研究。结果表明：与I_CF相比,I_AWD在显著降低CH₄排放（63.03%～78.89%）的同时也促进了N₂O排放（100%～122.67%）。生物炭施加首年对CH₄排放无显著影响,但第2年和第3年分别显著减少CH₄排放21.99%和38.21%;而对N₂O排放3 a均起到抑制作用,降幅达28.26%～33.10%。生物炭3 a平均增加土壤有机碳27.03%。施生物炭第1年水稻略有减产,但第2和第3年表现为正效应。主要是由于初期秸秆生物炭碱性较大,表现出了明显的石灰效应;但随着pH值逐步恢复正常后,生物炭固碳减排和缓释增效特性逐渐显现。尤其在2021年,B₂₀较B₀增产11.02%,显著降低37.50%的全球增温潜势（global warming potential,GWP）和42.86%的温室气体排放强度（greenhouse gas intensity,GHGI）;同时,在B₀条件下,I_AWD较I_CF增加137.21%的N₂O排放,但B₂₀条件下降低I_AWD处理32.52%的N₂O排放,有效抑制I_AWD对N₂O排放增加的负面效应。整体来看,与I_CFB₀处理相比,I_AWDB₂₀处理显著降低CH₄排放,降幅为83.78%,同时降低77.98%的GWP和78.95%的GHGI。该研究为揭示生物炭固碳减排的正效应及其在稻田生态系统中的应用潜力,同时全面探究其对稻田增产、CH₄和N₂O排放的年限影响,为缓解实际稻田生产过程中CH₄和N₂O的排放,实现稻田绿色、高效、可持续生产提供理论依据。     

减量施氮与大豆间作对蔗田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱 气相色谱法对常规施氮(N2, 525 kg·hm^-2)y和减量施氮(N1, 300 kg·hm^-2)处理下甘蔗与大豆按行数比1∶1(SB1)和1∶2(SB2)间作、甘蔗单作(MS)、大豆单作(MB)种植模式下蔗田土壤CO₂、N₂O、CH₄排放通量及土地当量比(LER)进行观测和对比分析, 以探讨不同间作模式及施氮水平下甘蔗//大豆间作农田土壤温室气体排放的动态变化规律及对作物产量的影响, 为制定农田温室气体减排措施提供合理的依据。研究结果表明, 减量施氮处理甘蔗//大豆(1∶2)间作模式(SB2-N1)农田土壤CO₂排放总量较甘蔗单作(MS)显著降低35.58%, N₂O累积排放总量较甘蔗单作降低56.36%, CH₄累积排放总量较甘蔗单作升高7.02%; 不同种植模式和施氮处理蔗田土壤均表现为CO₂和N₂O的排放源, CH₄吸收汇, 追施氮肥后土壤对CH₄的吸收速率降低, 但CO₂和N₂O的排放速率增加。MS-N1、SB1-N1、SB2-N1、MS-N2、SB1-N2、SB2-N2和MB处理土壤CO₂年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为5 096.89、6 422.69、3 283.20、4 103.29、4 475.84、4 775.31和4 780.35, 土壤N₂O年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为4.61、5.11、2.15、3.13、3.72、5.60和3.11, 土壤CH₄年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为 13.68、 21.78、 12.72、 5.53、 11.36、 4.77和 9.97。甘蔗//大豆间作系统2009-2012年土地当量比(LER)均大于1, 且减量施氮水平下, 甘蔗//大豆(1∶2)间作模式优势最明显。     

夏季休牧对高寒矮嵩草草甸温室气体排放的影响

以高寒矮嵩草草甸为研究对象，利用密闭箱－气相色谱法，对夏季休牧8a的围栏草地(休牧草地)和全年放牧的草地(放牧草地)的温室气体排放通量、土壤特性和生物量进行了对比研究。结果表明：与放牧草地相比，休牧草地植被盖度较之高41％，单位面积生物量较之高53％。同时，土壤特性也有较大不同；休牧草地的植被－土壤系统CO₂排放通量比放牧草地低20.7％，测定期间两者CO₂排放通量以每天每公顷排放C的质量计分别为30.7和38.7 kg·(hm²·d)^-1；试验期间高寒矮嵩草草甸植被－土壤系统是大气CH₄的弱汇，休牧后草地土壤对CH₄的吸收能力增强，休牧和放牧草地CH₄的平均吸收强度分别为28.1和21.9 g·(hm²·d)^-1；休牧草地土壤N₂O排放通量比放牧草地低，两者排放通量分别为4.5和7.6 g·(hm²·d)^-1。可见，夏季休牧措施降低了草地对大气中温室气体浓度增加的贡献。     

几种主要CO2施肥肥源性能的比较与评价

在空闲拱棚和黄瓜日光温室内，分别研究了化学反应法(H₂SO₄+NH₄HCO₃）、煤球燃烧法和颗粒CO₂气肥3种肥源的性能，并与液体CO₂进行成本比较，结果表明：化学反应法产气迅速，设备折旧成本较低；煤球燃烧法产气速度中等，原料成本最低；颗粒CO₂气肥产气速度较慢且不易调控，原料成本最高。考虑化学反应产物的再利用因素，化学反应法、煤球燃烧法和液体CO₂ 3种肥源总成本接近，但从生态、节能、成本和效果等方面综合评价，煤球燃烧法原料丰富、成本低廉，较符合我国目前的设施、经济、资源和技术条件。     

生物炭和秸秆还田对干旱区玉米农田土壤温室气体通量的影响

为了研究生物炭及秸秆还田对干旱区玉米农田温室气体通量的影响,以内蒙古科尔沁地区玉米农田为试验对象,采用静态箱-气相色谱法对分别施入生物炭0 t·hm^-2（CK）、15 t·hm^-2（C15）、30 t·hm^-2（C30）、45 t·hm^-2（C45）及秸秆还田（SNPK）的土壤进行温室气体（CO₂、CH₄和N₂O）通量的原位观测,并估算生长季CH₄和N₂O的综合增温潜势（GWP）与排放强度（GHGI）。结果表明：添加生物炭能够显著减少土壤CO₂和N₂O的排放量,并促进土壤对CH₄的吸收作用。其中处理C15对CO₂的减排效果最好,与对照相比CO₂排放量降低21.16%。随着施入生物炭量的增加,生物炭对N₂O排放的抑制作用不断增强,处理C45对减排效果最好,与对照相比N₂O排放量降低86.25%。处理C15对土壤吸收CH₄的促进效果最好,CH₄吸收量增加56.62%;处理C45对CH₄的排放有促进作用,使生长季土壤吸收CH₄减少81.36%。SNPK对温室气体的减排作用接近处理C15。添加生物炭和秸秆还田对提高玉米产量和降低农田GWP与GHGI均有显著效果,施用生物炭及秸秆还田均有效提高了科尔沁地区的玉米产量,且玉米产量随着施入生物炭含量的增大而提升。从GWP上来看,施用15 t·hm^-2生物炭对温室气体减排的整体效果最好。从GHGI上来看,施用生物炭及秸秆还田均具有一定的经济效益和减排意义,其中施用15 t·hm^-2生物炭的综合效益最高。因此综合经济效益与环境因素,建议科尔沁地区农田在种植玉米时添加15 t·hm^-2生物炭,如不具备购买生物炭条件,可以考虑秸秆还田来实现玉米增产与温室气体减排。     

农村垃圾厌氧-准好氧时空联合生物反应器中微生物群落分析

生物反应器是处理农村中小型固体废物的有效技术，该研究以时空联合型厌氧-准好氧生物反应器（STASAB）为研究对象，利用16S rRNA高通量测序分析了STASAB中的微生物群落，以期为该反应器的高效运行提供理论依据。结果表明，各生物反应器处理单元中的优势菌门为Proteobacteria(18.5%~26.6%)、Firmicutes(14.9%~26.6%)、Chloroflexi(6.6%~25.2%)、Bacteroidetes(8.2%~24.0%)、Actinobacteria(6.9%~13.8%)。C3处理单元在厌氧阶段中的优势菌属为Lentimicrobiume、vadinBC27_wastewater-sludge_group、Treponema_2、norank_f_Synergistaceae（产甲烷菌）等。在STASAB各处理单元（C1、C2、C3）中发现了硝化细菌Deinococcus-Thermus以及大量的反硝化细菌norank_f_Anaerolineaceae、unclassified_o_Rhizobiales、Hyphomicrobiu、AKYG587、Bacillus、norank_f_Caldilineaceae等。Venn图与PCA分析显示C1、C2具有相似的微生物群落结构，C3中的特有菌属显著高于其它反应器；RDA分析表明C1、C2（STASAB）中的微生物群落具有更高的稳定性，不易受到外界环境因素的影响。因此，STASAB的空间布局和运行方式能够有效发挥厌氧和准好氧生物反应器的优势，高效促进产甲烷菌、硝化菌和反硝化菌的共存和生长代谢，实现农村生活垃圾的快速降解。     

蓖麻油生物柴油组成及其燃烧性能

本文通过气相色谱-质谱联用技术分析了蓖麻油生物柴油的组成及其理化性能,并通过对比试验分析了蓖麻油生物柴油/柴油混合燃料在单缸柴油机上使用的燃烧排放性能.结果表明:蓖麻油生物柴油的主要成分是蓖麻油酸甲酯,酯交换率高达96%以上,其理化性能与矿物柴油基本相当:按一定比例配制的混合燃料较矿物柴油的动力性能略有降低,不影响其燃烧;排放尾气中HC、CO含量有所降低,NOx含量有所升高,烟度降低明显,可完全替代矿物柴油.     

废气再循环改善生物柴油发电机的经济性和排放性

在单缸风冷四冲程柴油发电机上,采用0、16%、28%EGR(exhaust gas recirculation,废气再循环)率,分别以柴油和生物柴油为燃料进行了试验,测试并分析了经济性,NOx、HC、CO和烟度的排放性能。研究表明:生物柴油油耗高于柴油,在0、16%和28%EGR率时,生物柴油的体积油耗平均高出柴油约9%、10%和17%;与无废气再循环相比,16%和28%EGR率时,燃用柴油平均可减少NOx约17%和35%,燃用生物柴油平均可减少NOx约10%和24%,生物柴油的NOx排放量高于柴油平均约6.5%和17%;燃用柴油时随EGR率增大,HC的排放量增大,16%和28%EGR率时,生物柴油的HC排放低于柴油平均约6%和28.5%;28%EGR率时,生物柴油CO排放量低于柴油,平均降低约24%;随EGR率增大,生物柴油的烟度增大,燃用生物柴油在小负荷和中负荷时烟度高于柴油。     

Kinetics of Aerobic Bioremediation of a Diesel-Contaminated Sandy Soil: Effect of Nitrogen Addition

In this paper, the effect of nitrogen addition on the aerobic bioremediation of a diesel-contaminated soil was studied. Soil was artificially contaminated with diesel at an initial 2% concentration (on a dry soil basis). Nitrogen was added as NH₄Cl in a single load at the start of the experiment at concentration levels of 0, 100, 250, 500, 1,000, and 2,000 mg N/dry kg soil, and uncontaminated and unamended soil O₂ consumptions were studied. Diesel degradation was indirectly studied via measurements of O₂ consumption and CO₂ production, using manometric respirometers. Results showed that the 250 mg N/dry kg concentration resulted in the highest O₂ consumption among all runs, whereas O₂ consumption was reduced by N additions greater than 500 mg N/dry kg. Zero to 0.6 order degradation kinetics appeared to prevail, as was calculated via the oxygen consumption rates. A theoretical biochemical reaction for diesel degradation was developed, based on measurement of the final diesel concentration in one of the runs. According to the stoichiometry, the optimal N requirements to allow complete diesel degradation should be approximately 0.15 g N/g diesel degraded or 1,400 mg N/dry kg of soil, based on the initial diesel concentration used in this study. This implies that N should be added in incremental loads.     

木薯燃料乙醇生产的技术提升及全生命周期能耗分析

发展燃料乙醇是中国替代能源战略大框架下的成熟模式,木薯燃料乙醇因为不耗用粮食原料也日益提上发展日程.该文引入生命周期理论,对木薯燃料乙醇系统的三个阶段进行了能耗分析,重点讨论了燃料生产阶段采用新旧工艺对周期能耗的影响.能耗计算发现,采用新工艺可以较大地增加系统周期的净能量产出,提高系统的能效;加强副产品的开发,使用农家肥替代化肥也可产生同样的效果.