基于生命周期分析方法的化肥与有机肥对比评价

利用生命周期评价方法,对化肥和有机肥进行生命周期资源消耗与污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期对比评价。结果表明,化肥的环境影响主要是施肥过程中NH3挥发引起的环境酸化,其次是能源耗竭、全球变暖;有机肥的环境影响主要集中在堆肥过程中引起的环境酸化,其次是全球变暖、富营养化。综合比较,在整个生命周期内,有机肥的资源耗竭、全球变暖潜值、环境酸化潜值、富营养化潜值均较化肥小。若用有机肥替代化肥使用,生命周期环境影响综合指数将由化肥的1.4141变为0.5058,将会减少能耗59.22GJ,全球变暖潜力、环境酸化潜力、富营养化潜力分别比化肥降低17.54%,62.64%,52.86%。所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放角度出发,有机肥具有替代化肥的潜力。     

中国虹鳟养殖模式的生命周期评价

本文以黑龙江省和北京市虹鳟养殖为例,应用生命周期评价方法,将虹鳟养殖生命周期划分为饵料生产、电力生产、化学品生产和养殖污染排放4个阶段,考虑了全球变暖潜势、能源消耗、酸化潜值和富营养化潜值4种环境影响类型,以获得1t养殖增重量为评价的功能单位,对虹鳟网箱养殖模式、工厂化流水养殖模式和工厂化循环水养殖模式的潜在环境影响进行了评价比较。结果表明,我国虹鳟养殖模式的环境影响从高到底依次是富营养化潜值、全球变暖潜势、酸化潜值和能源消耗;网箱养殖模式的环境影响指数分别为53.963、0.939、0.717和0.017,工厂化流水养殖模式的环境影响指数分别为35.213、4.827、2.896和0.049,工厂化循环水养殖模式的环境影响指数分别为7.404、5.545、3.305和0.055;富营养化潜值是虹鳟养殖的主要环境影响类型,其主要来自养殖污染排放。3种虹鳟养殖模式的环境影响综合指数分别为6.69、5.52和2.02,我国虹鳟养殖模式的环境性能从高到低依次为工厂化循环水养殖模式〉工厂化流水养殖模式〉网箱养殖模式。减少养殖污染排放、降低电能消耗和提高饵料利用率是提升我国虹鳟养殖模式环境友好性的关键。     

规模化养牛场粪便处理生命周期评价

以某规模化养牛场为例,应用生命周期评价方法,对畜禽粪便两种不同处理方式进行生命周期污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期环境影响评价。结果表明,畜禽粪便处理过程中主要的环境影响类型是全球变暖,其次是环境酸化和富营养化。其中好氧堆肥工艺的环境酸化和富营养化潜力大于厌氧发酵处理工艺,厌氧发酵工艺全球变暖潜力大于好氧堆肥。综合比较,厌氧发酵的环境影响优于好氧堆肥,其环境影响综合指数分别为0.011 2、0.024 3,该养殖场宜采用厌氧发酵工艺处理畜禽粪便。     

太湖地区高产水稻生命周期评价

以太湖地区高产水稻典型管理措施为例，应用生命周期评价方法，以生产1t水稻为评价的功能单元，把水稻生命周期划分为原料阶段、农资阶段和种植阶段进行清单分析与影响评价，考虑了能源消耗、水资源消耗、温室效应、环境酸化和富营养化5种环境影响类型。结果表明，太湖地区高产水稻生命周期环境影响潜力大小依次是水资源消耗、富营养化、温室效应、环境酸化和能源消耗，环境影响指数分别为1．45、0．54、O．52、0．32和0．05，环境影响综合指数为0．54。降低稻田水肥投入，提高水分和养分生产效率是控制太湖地区水稻生产体系生命周期环境影响的关键，它在直接减少种植环节资源消耗与污染排放的同时，也间接减轻了上游生产环节的环境影响，从而减缓生命周期的环境影响。     

京郊典型作物生产体系施肥环境影响的生命周期评价

以北京市顺义区冬小麦-夏玉米轮作和露地蔬菜两种作物生产体系为对象,采用生命周期评价（LCA）方法,综合考虑全球变暖、环境酸化、水体富营养化、土壤毒性、能源消耗和淡水资源消耗6种环境影响类型,分别以年产1t作物产品干物质和种植1hm2作物为评价功能单元,系统研究了施肥的资源环境影响潜力。结果表明：对于大田作物和露地蔬菜生产系统,年产1t产品（干物质）施肥的综合环境影响指数分别为0.46和2.11,种植1hm2作物施肥的综合环境影响指数则分别为4.74和26.77;农田种植环节环境影响潜力的贡献分别占大田作物和露地蔬菜整个生命周期环境影响潜值的95.1%和99.1%,远远大于肥料生产环节;大田作物和露地蔬菜生产过程中的环境影响潜力均表现为水体富营养化〉环境酸化〉全球变暖〉淡水资源消耗〉能源消耗〉土壤毒性;肥料氨挥发是引起水体富营养化和环境酸化的主要途径,硝态氮和总磷的淋洗径流损失也是水体富营养化的主要来源。优化施肥量是控制作物生产施肥潜在环境影响的关键。     

我国不同区域小麦施肥资源环境影响的生命周期评价

以河南、江苏和陕西三省的小麦生产体系为例,以生产1 t小麦为评价的功能单元,应用生命周期评价（LCA）方法,比较了不同生态区小麦施肥的资源环境影响潜力。结果表明,三省环境影响综合指数大小依次为江苏0.288、河南0.201、陕西0.180。几种资源环境影响中,潜力大小依次是富营养化、环境酸化、温室效应、土地利用和能源消耗,其中施用氮肥引起的氨挥发是导致富营养化和酸化的主要因素。农户间生产的资源环境影响潜力差异很大,环境影响综合指数变异范围在34.9%～57.3%,陕西最高,江苏最低。如果将小麦追肥由撒施都改为沟施,三省的环境影响综合指数将降低28.0%～45.4%。     

中国橡胶种植生命周期评价研究

应用生命周期评价方法, 以我国橡胶种植为例, 把橡胶种植生命周期划分为原料、农资化、橡胶种植、运输等4 个阶段, 考虑了全球变暖(GWP)、环境酸化(AP)、水体富营养化(EP)、光化学烟雾形成(POCP)、人体健康损害(HTP)、不可更新资源消耗(ADP)等6 类潜在影响, 对得到1 kg 橡胶(以干胶计)的潜在环境影响进行了分析评价。结果表明, 我国橡胶种植的各类影响排序为AP>EP>GWP>HTP>POCP>ADP, 其影响指数分别为1.76E-12、4.31E-13、1.37E-13、1.96E-15、9.69E-18、4.88E-19, 单一环境影响指数为4.32E-13。减少化肥施用量、提高施肥有效率是控制整个橡胶种植潜在影响大小的关键, 其在有效降低上游直接生产能耗及其相应排放和下游损失量的基础上, 可有效降低我国橡胶种植的潜在环境影响。     

两种水稻生产方式的生命周期环境影响评价

以湖南水稻生产体系为例，应用生命周期评价方法，对两种水稻生产方式进行生命周期资源消耗与污染物排放清单分析，在此基础上进行了生命周期环境影响评价。结果表明，两种生产管理措施下潜在环境影响较大的均是富营养化、水体毒素、土壤毒素和环境酸化，其中传统生产方式下4项潜在环境影响指数分别为1．606、0．868、0．309和0．262，推荐生产方式下各项环境影响指数分别下降至1．277、0．489、0．260和0．211。经加权评估后，两种模式的生命周期环境影响综合指数分别为0．3634和0．2676。潜在富营养化主要来自于作物种植阶段农田NH3挥发和NO3-N淋失；水体毒素和土壤毒素主要来自农药使用；环境酸化主要来自施氮导致的NH3挥发和农用化学品生产中排放的SOx。水稻生产的管理方式需要在推荐生产方式的基础上做重大改进，实施清洁生产方式，减少氮肥、农药的使用量，是控制水稻生命周期环境影响的关键。     

中国猪粪尿NH3排放因子的估算

畜禽粪尿导致的NH3挥发及其沉降所带来的环境污染已成为全球关注的热点问题,并逐渐成为环境外交的重要议题.确定各种畜禽养殖生产过程NH3排放因子和数量是制定减少NH3排放措施的重要步骤.针对中国养猪业占主要地位的生产实际,该文以猪粪尿NH3挥发为研究对象,在查阅文献资料和实地调研的基础上,运用养分流及RAINS模型的理念,以"猪舍-储藏-农田施用"为链条,初步研究了中国不同养殖方式和粪肥管理模式下不同猪种粪尿NH3排放因子与挥发特征.旨在为中国今后确定畜禽粪尿NH3排放因子及NH3排放量提供方法及数据依据.结果表明:1)中国农户散养猪NH3排放因子,育肥猪在"沼气模式"(即将猪粪尿进行沼气池发酵处理)和"堆积模式"(即将猪粪尿进行露天堆积处理)下分别为4.75～4.93和7.36～7.50 kg·(头·a)-1,成年母猪分别为8.64～8.97和13.38～13.64 kg·(头·a)-1;集约化养殖下,育肥猪、成年母猪、幼猪NH3排放因子分别为3.13～3.29、5.76～6.12、0.57～O.60 l(g·(头·a)-1;2)不同养殖方式下,各环节NH3挥发特性有所不同.集约化养殖与农户散养"沼气模式"下,猪舍NH3挥发量最大,而农户散养"堆积模式"下,储藏过程NH3挥发量最大;3)与国外NH3排放因子相比,中国农户散养育肥猪NH3排放因子"堆积模式"下略高于联合国欧洲经济委员会(UNECE)数据,"沼气模式"略低于UNECE数据;而母猪、集约化养殖各猪种NH,排放因子均较国外数值小.     

三种类型温室建造的生命周期评价

为了确定温室建造过程对环境的影响程度及最大影响因素,该文应用生命周期评价(LCA)方法对3种温室建造过程造成的环境影响进行了评价。结果表明:3种温室建造对环境影响较大的是矿石资源消耗、化石燃料消耗、全球变暖和光化学烟雾4个方面;产生影响的阶段主要集中在建材生产阶段,占整个环境影响的90%以上;3种温室的建造所产生的环境影响类型是不同的,总的来说,考虑到不同温室类型使用年限的不同,在单位面积单位时间内芬洛温室在化石燃料消耗、矿石资源消耗、全球变暖、酸化、光化学烟雾以及灰尘对环境造成的影响最小,砖墙钢架日光温室在淡水资源消耗、木材消耗、水体富营养化及固体废弃物对环境造成的影响最小,但考虑到不同影响类型的权重,总体上砖墙钢架日光温室对环境的影响则是3种温室类型中最大的。该研究结果可为评价温室生产的资源消耗和环境影响提供方法借鉴,为设施建设选材提供参考。     

京郊畜禽粪污氮磷含量特征及影响因素分析

中国规模化养殖废弃物中养分资源数量可观,但缺乏循环利用技术,处置不当易引发环境污染问题。该文通过问卷调研和粪污样品检测,对京郊典型养殖场粪便和废水中的总氮、总磷含量特点进行分析,同时追踪典型规模化猪场废水中总氮、总磷含量变化的影响因素及其季节性变化特征。结果表明:所调研的养殖场中,猪粪、牛粪的总氮质量分数平均值分别为29.1,17.8 g/kg,总磷质量分数平均值分别为15.1,6.8 g/kg,猪粪便的总氮、总磷含量变异程度大于牛粪;猪场和牛场中废水总氮、总磷质量分数的平均值分别为892,540和82.4,53.3 mg/L,猪场废水总氮、总磷含量变异程度明显大于牛场。规模化猪场粪便总氮、总磷含量受到饲料配方的影响较大;受饲料和圈舍用水量的影响,现行饲养工艺及粪污处理方式下粪便对废水中总氮、总磷含量的影响较小;万头以上的规模化猪场废水中总氮、总磷含量存在季节性差异,且随着废水存储时间的推移其无机磷比例增加。这些变化特征可对畜禽粪便和养殖废水的资源化再利用提供了有用的参考。     

辽宁省畜禽粪便产污系数测算与环境承载力预警分析

  目的  本文通过对辽宁省畜禽养殖产污系数测算及污染负荷空间分布特征的探讨,为降低畜禽养殖造成的环境污染风险和辽宁省农业的可持续发展提供理论依据。  方法  根据2019年辽宁省畜禽粪便及其主要养分参数的周年监测结果,估算各市区畜禽粪便及其主要污染物的产生系数以及单位耕地面积猪当量负荷量,氮（N）、磷（P）负荷量,并对环境承载力现状进行风险评价。  结果  辽宁省畜禽粪便总产量4.65千万t;产污系数最高的是COD,全氮次之。  结论  辽宁省多数市区畜禽粪便单位耕地面积磷耕地负荷低限额,对环境有尚未构成威胁,且负荷预警值在省内存在空间分布不均的特征。     

有机和常规苹果生产环境影响的生命周期评价

本文以我国园艺产业中的重要果品——苹果的生产为研究对象,通过实地调研,采用生命周期评价方法,对山西浮山、陕西白水和甘肃天水等3个代表性地区的有机及常规苹果生产的环境影响进行了研究,以期为我国农业可持续发展和生态文明建设提供科学依据。结果表明,山西浮山的有机苹果生产养分利用效率高于常规苹果,陕西白水和甘肃天水相反。3个地区单位苹果有机生产方式的能源消耗均占常规方式的26%以下,有机生产的能量利用效率高于常规生产。在能源消耗、全球变暖、环境酸化以及富营养化等4类环境影响中,富营养化对环境影响的贡献最大,均占80%以上。有机和常规苹果生产的环境影响按照大小均表现为陕西白水甘肃天水山西浮山。由于山西浮山有机苹果的肥料等投入远低于常规苹果生产,产量相差不大,因而表现为有机苹果的综合环境影响仅为常规苹果的22%;陕西白水和甘肃天水呈现相反的情形,其有机苹果的综合环境影响分别是常规苹果的356%和138%。在高量有机养分投入的前提下,有机农业可以达到和常规农业相当的作物产量,但其代价是较高的负面环境影响和较低的养分和能源利用效率。     

中国东北地区中长期畜禽粪尿资源与污染潜势估算

规模化畜牧业、农牧分离等引起了一系列问题，尤其是饲养方式改变后，畜禽粪尿养分的循环和处理最值得关注。该文利用统计资料和文献数据，估算了东北三省畜禽粪尿产生量及其中的氮磷养分和COD含量，在此基础上评价和预测了2002～2020年畜禽粪尿资源及其环境风险。结果表明，2003年辽宁省、吉林省、黑龙江省畜禽粪尿耕地承载量分别为24、20、11 t/hm²，耕地畜禽粪尿承载量在空间上分布极不平衡。2003年，辽宁省、吉林省、黑龙江省禽粪尿排泄物进入水体的COD数量占畜禽粪尿、工业、生活排放COD总量的52％、65％、40％。预测表明，2010年、2020年畜禽养殖业对东北三省环境污染的风险将进一步扩大。因此，需要制定相应的政策法规来控制畜禽粪尿污染。     

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。     

中国东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式分析

为摸清东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式应用现状,该研究采用问卷调研与现场评估相结合的方式,对黑龙江、吉林和辽宁3省272个规模化养殖场进行了调研,分析了养殖畜种与存栏量、粪污产生量、粪污处理技术、粪污处理设施设备以及粪肥还田参数等数据,总结了东北地区畜禽粪污处理技术应用现状和资源化利用模式特点。结果表明：东北地区主要粪污收集工艺为干清粪,占比达94.35%。固体粪便以堆沤肥工艺为主,占所调研养殖场的86.93%,各畜种粪便存储设施面积符合畜禽规模化养殖场粪污资源化利用设施建设规范要求。液体粪污主要处理方式为粪水贮存,占所调研养殖场的68.18%;奶牛养殖场粪水贮存设施小于建设规范要求。东北地区粪肥还田主要种植作物为玉米,占所有种植作物的78.13%,现有配套土地面积普遍低于畜禽粪污土地承载力测算需求面积。固体粪肥主要施肥方式为人工施肥,占比达88.00%;液体粪肥主要施肥方式为漫灌和喷灌,占比分别为54.17%和37.50%。整体来看,东北地区粪污处理与资源化利用主要技术模式为“干清粪+粪便堆沤+粪水贮存”。研究结果可为东北地区粪污处理和资源化利用模式推广和政策制定提供参考。     

近30a垫江县基本与非基本农田有机碳动态演变分析

基本农田土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOCD)及其变化理应高于非基本农田,但受"保增长"的强势作用,基本农田SOCD及其变化,常常出现相反的结果。该文以1980s第二次土壤普查、2011年样点实测数据、2011年基本农田保护图等为基础,使用土壤类型法,对垫江近30 a基本与非基本农田SOC进行比对,结果表明:1垫江基本农田SOCD,在1980s和2011年均低于非基本农田,分别为682.89和365.75 kg/hm2。不同截面年份SOCD净增量为:基本农田非基本农田,近30 a基本农田SOCD增幅为11.28%。2基本与非基本农田SOCD和SOC储量,在1980s和2011年均展现出显著的空间差异,近30 a基本农田SOCD年均增加速率为(79.56 kg/(hm2·a))高于非基本农田的(68.99 kg/(hm2·a))。3基本农田与非基本农田在近30 a间的固碳、相对平衡和丢碳面积比,并未展现出显著差异;基本农田固碳和相对平衡的累积比,仅略高于非基本农田,分别为62.73%和61.98%;基本农田与非基本农田固碳、相对平衡和丢碳的空间格局,与相应的SOCD年均变化速率一致。4近30 a基本与非基本农田SOCD年均变化速率的主要影响因素表现为:1980s的SOCD SOCD1980s全N密度C/N比,受地形因子和土壤管理因素的影响相对较小。其中,SOCD1980s拥有负向影响作用,全N密度和C/N比则恰恰相反。该研究可为基本农田划定提供参考。     

湖北省集约化生猪生产系统的环境影响评估

为了解湖北省集约化生猪养殖系统的资源消耗及环境影响程度和识别重点生产环节造成的环境问题,基于生命周期评价(life cycle assessment,LCA)理论和Sima Pro(Version7.1.8)软件,利用Eco-indicator99生态指数法环境影响评价指标体系对湖北省集约化生猪养殖系统的环境影响进行了评估。结果表明:1)集约化养殖系统的环境单一评分为45.13分;2)主要的影响类型是土地占用(59.84%)、吸入无机物对呼吸系统损害(14.29%)、化石资源消耗(9.97%)、致癌物损害(7.80%)、酸化/富营养化(5.18%)、气候变化(1.90%);3)环境单一评分构成中仔猪生产阶段比例占17.91%,断奶后育肥阶段比例占82.09%,而且仔猪生产和育肥阶段的饲料消耗对土地占用、致癌物损害影响类型贡献较大,日常生产管理和粪污处理对吸入无机物对呼吸系统损害、酸化/富营养化、气候变化影响类型贡献较大;4)损害结果表明对人体健康影响最大环节是日常生产管理,对生态质量、资源消耗影响最大环节是饲料消耗。由此表明研究结果对生猪生产过程中减少资源消耗,采取降低环境影响的方法和措施,推动生猪养殖可持续发展有指导意义。     

红壤丘陵区生猪规模化养殖及其对土壤与水环境的影响——以江西省余江县为例

以南方红壤丘陵典型地区——江西省余江县为案例,研究了规模化养猪业发展现状及其对周边土壤和水环境的影响.结果表明,余江县2011年389家规模化养猪场出栏73.2万头,其中年出栏1 000～5 000头的猪场占规模化猪场总数50.6％.规模化猪场主要分布在中南部的低丘缓岗地带,尤其集中分布于320国道沿线.全县规模化养猪的粪、尿、污水年产生量分别约为2.96×105 t、4.64×105 t、1.09×106 t,COD、N、P、Cu、Zn污染物年排放量分别为1.96×104t、3.27 × 103t、1.25×103t、50 t和116 t.据估算全县110万头生猪养殖的粪、尿、污水年产生量分别约为4.47×105t、7.00×105 t和1.09×106t,COD、N、P、Cu、Zn污染物年排放量分别为2.96×104 t、4.94×103 t、1.89×103t、76 t和176 t.以总氮为指标,规模化猪场周边采样水体有90.9％山塘、66.6％水库、50％河流的水体水质属于劣Ⅴ类;土壤养分严重失衡,速效磷过量积累,重金属Cu、Zn在土壤中也有明显积累.因此,应加强区域生猪养殖业发展规划及规模养猪粪污无害化、资源化循环利用技术研究,以促进红壤丘陵区规模养殖业健康发展与生态环境保护.