墙体材料对日光温室温度环境影响的CFD模拟

日光温室墙体材料影响温室的蓄热保温性能。该研究以室外气象因子为模拟输入条件,分别对复合墙、全砖墙及全苯板墙的12 m跨度日光温室的温度环境进行了模拟,复合墙、全砖墙内的温度分布变化与以往的测试结果一致。以2004年2月18日实测的气候条件为输入条件,模拟得到复合墙温室温度超过全砖墙温室温度最大值为0.8℃,复合墙温室夜间室温超过全苯板墙温室温度最大值为1℃。早晨揭帘前,复合墙中隔热层以内的砖墙及部分隔热层成为放热体,砖墙中靠近室内近1/3的墙体温度高于室内空气温度,而全苯板墙只有内表面附近略高于室内空气温度。白天复合墙、全砖墙及全苯板墙温度均低于室内空气温度,均为吸热体。采用日光温室温度环境动态模拟模型,可以预测不同温室墙体可能形成的室内温度状况,并且根据不同墙体内温度分布,可优选温室墙体结构。     

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。     

大棚型日光温室设计及光效应初探

大棚型温室是针对目前北方高寒地区日光温室春夏秋主要生产季节光照条件差的问题而设计的.通过实验测试、分析及建造成本比较认为大棚型温室的建造成本比土打墙日光温室稍高,而显著低于砖墙日光温室.大棚型温室内光照条件在5、6、7月份,无论晴天还是阴天均优于日光温室,特别在温室的北部表现更为突出.良好的光照条件为温室高产、优质奠定了基础.     

大棚型日光温室设计及光效应初探

大棚型温室是针对目前北方高寒地区日光温室春夏秋主要生产季节光照条件差的问题而设计的。通过实验测试、分析及建造成本比较认为：大棚型温室的建造成本比土打墙日光温室稍高，而显著低于砖墙日光温室。大棚型温室内光照条件在5、6、7月份，无论晴天还是阴天均优于日光温室，特别在温室的北部表现更为突出。良好的光照条件为温室高产、优质奠定了基础。     

秸秆块墙体日光温室在苏北地区应用效果试验

为探讨秸秆块构建日光温室墙体的可行性,分析了小麦秸秆块对空气水分吸附解析性能及其导热性能,并在苏北地区建造了一座小麦秸秆块墙体日光温室,以土墙体和砖墙体日光温室为对照,监测了3种温室室内外空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度及作物产量。结果显示,小麦秸秆具有相对稳定水吸附与解吸性能,高空气湿度下小麦秸秆吸附空气水分,低空气湿度下小麦秸秆所吸附的水发生解吸作用,秸秆含水率与所处空气湿度呈正相关。与砖墙和土墙相比,秸秆块墙热传导率、体积热容和热扩散系数显著低于前两者,这种热工特性利于隔热保温但不利于蓄积热量。田间监测发现,秸秆块墙体温室内平均气温和土温比土墙体温室分别低2.1和1.1℃、比砖墙体温室分别高1.3和1.2℃,但整个冬季秸秆块墙体温室最低气温为9.6℃,最低土温为12.1℃,可以保障所定植彩椒安全越冬;冬季覆膜条件下,秸秆块墙体温室室内空气湿度最低,砖墙和土墙温室空气湿度比秸秆块墙体温室平均高出10个百分点,秸秆块墙体秸秆含水率在12.5%~23.6%区间波动;土墙体、砖墙体和秸秆块墙体日光温室的彩椒产量分别为6 375,7 130和6 833 kg。秸秆块替代土壤、红砖等常规建材构建日光温室保温墙体具有可行性,有利于节约土地资源和实现秸秆综合利用。     

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。     

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。     

基于夜间室内外温差计算方法的日光温室气候分类

为了解决日光温室园艺作物越冬栽培茬口合理安排问题,同时减少低温灾害风险,开展温室保温性评价并进行科学分类。该研究选取天津市3种典型日光温室设置室内外小气候观测试验,结合不同温室构型及建筑材料,基于热传导原理形成日光温室夜间室内外温差计算方法,并以此为基础评价不同类型温室保温能力,进而对天津地区主要日光温室类型进行划分,提出不同类别温室适宜种植蔬菜建议。结果表明：1）温室保温常数γc能较好地反映日光温室保温性能差异,3种典型日光温室保温常数分别为20.34、15.84、13.21。2）温差计算方法可以较好模拟不同类型日光温室室内气温变化,温差模拟值与实测值决定系数（R2）在0.71以上,均方根误差RMSE范围为1.97%～3.86%。3）利用1960-2020年气候观测资料按气候保证率80%计算其最低气温、最小湿度及最小风速值,模拟得到本地不同保温能力日光温室的极端最低温度值为3～14 ℃,按照果蔬生长发育指标需求,提出日光温室分类标准,可分为耐寒叶菜型、叶菜适宜型、果叶混合型、果菜适宜型及喜温果菜型,并在2016-2020年温室改造与评估实际应用中得到验证。该研究可为解决中国日光温室类型多且构型复杂,难以量化评价其保温性能及合理安排种植茬口的难题提供方案参考。     

东北地区家庭农场效率提升的环境效应评价

【目的】通过对东北地区家庭农场效率和环境影响进行实证研究,以期为其他地区家庭农场优化资源配置和降低环境影响提供依据。【方法】基于2019年对该地区289个家庭农场的问卷调查数据,运用数据包络模型测算了家庭农场效率,并在此基础上应用生命周期评价方法探究了家庭农场系统资源投入优化前后的环境影响变化。【结果】家庭农场技术效率、纯技术效率和规模效率数值均小于1,资源投入存在优化的可能性。优化后家庭农场土地、劳动力和化肥资源消耗减少。全球变暖、环境酸化和富营养化的环境影响潜值降低。【结论】提高家庭农场资源投入效率,减少温室气体等污染物排放,符合可持续发展目标12（负责任消费和生产）和可持续发展目标13（气候行动）的要求。     

墙体材料及其组合对日光温室墙体保温性能的影响

利用热反应系数法和日光温室热环境的数学模型模拟分析了日光温室墙体得热量、墙体温度以及室内气温,比较了墙体材料的不同组合对保温性能的影响。结果表明,对不同厚度砖墙聚苯板隔热材料的厚度以0.10m为宜;相同厚度隔热材料在砖墙厚度较薄时保温效果优于较厚的砖墙;砖墙厚度较薄时材料的排列秩序对保温影响较明显。     

基于LCA的秸秆沼气集中供气工程环境影响评价

为进一步研究秸秆沼气工程生命周期的环境影响,采用生命周期评价方法对秸秆沼气集中供气利用模式的环境影响进行分析,系统比较沼气系统不同单元的环境影响。将秸秆沼气工程建设单元的物质和能量投入及其环境排放纳入生命周期边界,以河南省安阳县西街村秸秆沼气工程为例进行实证分析,对秸秆沼气集中供气工程建设单元、运行单元和产物利用单元进行清单分析和环境影响评价。结果表明,该沼气工程运行1 a产出13.60万m~3沼气,系统环境影响综合值为129.94标准人当量。从沼气系统各阶段看,沼气工程建设单元、运行单元和产物利用单元的环境影响潜值分别占沼气系统生命周期环境影响的65.62%、32.76%和1.62%。从能源替代角度看,该秸秆沼气集中供气工程替代煤炭的全球环境影响负荷为–132.48标准人当量。与煤炭作为炊事用能相比,该沼气工程的环境影响负荷可降低50.50%,秸秆沼气作为可再生的清洁能源可以有效替代煤炭燃烧从而改善环境质量。沼气工程建设阶段的环境影响对秸秆沼气集中供气系统总环境影响的贡献最大,而产物利用阶段环境排放影响最小。秸秆沼气工程运行单元的煤炭增温和电力消耗是影响沼气工程环境排放的重要因素,选择低碳环保的沼气增保温方式和降低工程运行电耗是未来秸秆沼气集中供气工程工艺改进的重要内容。     

Greenhouse Gas Emissions from a Hydroelectric Reservoir (Brazil’s Tucuruí Dam) and the Energy Policy Implications

Greenhouse gas emissions from hydroelectric dams are oftenportrayed as nonexistent by the hydropower industry, and havebeen largely ignored in global calculations of emissions fromland-use change. Brazil’s Tucuruí Dam provides an example with important lessons for policy debates on Amazonian development and on how to assess the global warming impact ofdifferent energy options. Tucuruí is better from the pointof view of power density, and hence greenhouse gas emissions per unit of electricity, than both the average for existing dams in Amazonia and the planned dams that, if all built, wouldflood 3% of Brazil’s Amazon forest. Tucuruí’s emission of greenhouse gases in 1990 is equivalent to 7.0–10.1 × 10⁶ tons of CO₂-equivalent carbon, an amount substantially greater than the fossil fuel emission of Brazil’s biggest city, São Paulo. Emissions need to beproperly weighed in decisions on dam construction. Althoughmany proposed dams in Amazonia are expected to have positivebalances as compared to fossil fuels, substantial emissionsindicated by the present study reduce the benefits often attributed to the planned dams.     

全球环境变化对土壤N2O排放影响的研究进展

全球环境变化一直是人们广泛关注的热点问题,由人类活动和化石燃料燃烧引起的温度持续升高、温室气体排放增加、极端天气频繁发生等现象对土壤理化性质及微生物活动产生深刻影响。N₂O作为一种具有强增温潜势的温室气体,对生态环境造成极大威胁。因此,全面深入地探究全球变化下不同环境因子对土壤N₂O排放的影响有重要意义。论文综述了模拟全球变暖、CO₂浓度倍增、降水格局改变以及氮沉降对土壤N₂O排放的影响及微生物作用机制,阐述不同变化因子对N₂O排放的交互效应。温度升高、CO₂浓度增加和氮沉降均能促进N₂O排放,但不同变化因子交互作用对N₂O排放的影响存在差异。未来应加强对多个变化因子交互作用的研究,不仅有助于进一步了解N₂O产生的影响因素,而且能为将来土壤生态系统对全球环境变化的响应研究和预测模型的建立提供理论基础。     

日光温室地源热泵供暖碳足迹的生命周期分析

为分析日光温室地源热泵供暖的碳足迹,该文以日光温室地源热泵供暖系统中浅层地热能的存储、提取、制冷压缩提升和温室末端供暖整个过程为研究对象,对系统的温室气体排放和单位温室供暖面积的排放水平进行分析,构建基于生命周期分析LCA(life cycle assessment)的日光温室地源热泵供暖碳足迹分析方法。同时以北京地区日光温室地源热泵系统冬季供暖采集的试验数据为依据,分析和计算出北京地区日光温室在采用燃煤和燃气2种不同发电方式下地源热泵系统的供暖碳足迹和基于20 a和100 a温室地源热泵供暖碳足迹的全球变化潜能(global warming potential,GWP,单位为二氧化碳当量排放-CO2-eq.)的变化。研究表明,在北京地区采用燃煤和燃气驱动地源热泵系统的碳足迹GWP分别为257和72 g/(m2·d)。基于100 a的GWP总量比20 a的计算值分别减少了1.6%和5.4%。对比荷兰Venlo型温室天然气供暖,该研究中采用燃煤发电驱动日光温室地源热泵供暖的碳足迹是其1.39倍,而燃气发电驱动日光温室地源热泵供暖的碳足迹仅为Venlo型温室供暖的41%。采用燃气发电驱动的地源热泵供暖系统具有更低的碳足迹。     

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。     

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。     

日光温室柔性蓄水池设计研究

甘肃省沿黄河两岸高扬程电力提水灌区发展日光温室所面临的最大问题,就是冬季电力提灌泵站停运,日光温室生产无水源保障;其次,甘肃省沿黄河两岸高扬程提水灌区均为黄土台塬坡地,由于黄土的强透水性和湿陷性,使这里修建钢筋混凝土蓄水池的造价很高。为了充分开发黄土台塬坡地日光温室的生产潜力,试验设计了一种日光温室柔性蓄水池,储水量大,防渗性能好,水面蒸发损失小,冬季能保证日光温室作物所要求的水温,而且工程造价比刚性的钢筋混凝土水池低,很适合在干旱缺水的寒冷地区以及强透水性土壤、沙漠地区贮存水源,发展冬季温室生产。     

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。