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。     

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。     

基于生命周期评价的楚雄市水稻生产环境影响评价

水稻种植会直接和间接造成环境问题。基于此,借助生命周期法,选取能源消耗、温室气体、富营养化和环境酸化4个指标对云南省楚雄州楚雄市水稻生产的环境影响进行评价,揭示该区域水稻生产中环境影响物质的来源、结构和贡献率,为该区域水稻生产的环境影响调控提供参考。结果表明:楚雄市水稻生产的能源消耗、温室气体、富营养化和环境酸化四个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为2 432.496 MJ、979.814 kg CO_2-eq、11.381 kg PO_4~(3-)-eq和46.929 kg SO_2-eq;几种环境影响指标对应的环境影响严重程度排序为富营养化环境酸化温室气体能源消耗,对应的环境影响指数分别为6.054、0.898、0.134和0.094;楚雄市每生产1 t水稻产品系统环境影响值为1.685。氮肥的清洁生产和合理施用是降低该区域水稻生产造成环境影响的关键。     

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。     

辽宁省育肥猪生产环境影响的生命周期评价

采用生命周期评价方法,以1 000 头出栏育肥猪的规模化养殖场为功能单位,对辽宁地区育肥猪生产进行污染物排放清单分析,评价其环境影响。结果表明,1 000 头育肥猪生产的生命周期环境影响综合指数为56.59,环境影响大小依次为富营养化、酸化、全球变暖,环境影响指数依次为36.31、13.84和6.44;富营养化影响主要来源于猪粪尿中氮、磷的排放,酸化影响主要来源于猪粪尿中NH3的排放,全球变暖影响主要来源于种植饲料作物使用的化肥生产过程中NOx的排放。因此,加强养猪粪污无害化处理,促进养殖业废物资源化,增加育肥猪饲料中青饲料比例,提高饲料作物生产过程中化肥利用率是降低辽宁地区育肥猪生产环境负荷的主要措施。     

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。     

水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价

水葫芦厌氧发酵能源化利用已成为水葫芦处理与资源化利用的一个重要途径,以江苏省农业科学院水葫芦中试基地与常州市武进区水葫芦综合利用示范工程为案例,利用生命周期评价的方法建立水葫芦厌氧发酵产沼气工程污染物排放的清单,并对系统生命周期环境影响进行评价,以水葫芦能源利用产生1MWh电能为功能单位,评价其对环境产生的影响。研究过程将整个生命周期分成3个阶段：水葫芦厌氧发酵预处理、水葫芦厌氧发酵产沼气发电和沼液沼渣农田应用,重点考虑了3种环境影响类型：全球变暖、环境酸化和富营养化。评价结果为：各类型环境影响指数分别为2.1×10^-3、4.89×10^-2和1.98×10^-1,与能源作物发电及传统火力发电相比较,水葫芦厌氧发酵能源化利用中的CO2、SOx、NOx等污染物排放量均较低,对环境的负面影响最小,但水葫芦能源利用的生命周期效率仅为0.09,低于能源作物热电联用的技术途径（0.119）。降低水葫芦厌氧发酵能源化利用中的石化能源消耗、控制堆肥及沼液沼渣有机肥施用过程中氨挥发损失,对于提高水葫芦能源转化效率与降低环境影响指数至关重要。     

四川丘区猪肉生产生命周期资源消耗和环境污染研究

采用生命周期方法学和情景分析法相结合的方式,对四川丘区3种典型的养猪生产情景进行了猪肉生产的生命周期资源消耗和环境污染分析。结果表明,设定参数下不同的生产系统具有不同的环境影响方式：情景A（散养模式）具有最大的气候变暖潜势（4.8128kg CO2-eqv·FU-1）,情景B（适度规模养猪）具有土地占用最多（12.13m·2FU-1）、不可更新能源消耗最大（18.2MJ·FU-1）、酸化效应（0.0643665kg SO2-eqv·FU-1）和富营养化（1.81695kg O2-eqv·FU-1）最严重等,而情景C（集约化养猪）水资源消耗（1942.69kg·FU-1）最大。此研究揭示了四川丘区主要养猪模式中的污染物排放和资源消耗差异及其影响因素,为养猪业可持续发展规划提供了一定的参考依据。     

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。     

多层抽屉式循环水幼鲍养殖系统及养殖效果

为了提高皱纹盘鲍的养殖效果,该文设计了多层抽屉式循环水养殖幼鲍系统,分析了养殖期间系统的水质指标和耗能量,及不同养殖密度下幼鲍的生长率和成活率。结果表明,该系统适宜的幼鲍养殖密度为150个/屉(70cm×40cm×10cm/屉),为流水式养鲍密度的6～9倍。试验过程中水温、溶解氧、pH值、盐度、NH4+-N和NO2-N指标均达到幼鲍生长条件,NH4+-N和NO2-N体积质量基本稳定在0.023～0.065mg/L和0.014～0.041mg/L范围内。试验期间总耗电量为688.88kW·h,其中海水加热占总耗电量19.62%,相当于每天1.287kW·h耗电量,大约是流水式养殖加热耗能的1/7。该研究表明,多层抽屉式循环水养鲍系统是一种安全、高效、节能减排的养殖模式。该系统可供选择养鲍设施时参考。     

循环水养殖模式下鱼生长对水环境因子的响应模型构建

为探究鱼类生长对水环境的响应,预测鱼类在养殖水环境多因子协同作用下的生长速度,进行了室内曝气推流循环水养殖罗非鱼试验,试验持续周期为8周。结果表明,在一定范围内,随着溶解氧质量浓度的增加,鱼的食物转化效率和特定生长率均有所提高;随着非离子氨质量浓度的增加,鱼的食物转化效率和特定生长率均有所降低;而亚硝酸盐质量浓度由于变化不大且均处于安全质量浓度范围,该试验中对鱼的食物转化效率和特定生长率未产生显著影响。基于这一系列试验结果对罗非鱼特定生长率进行了非线性拟合,建立了鱼的生长预测模型,R2为0.82,并通过实测数据验证了模型的有效性和普适性。预测模型表明,养殖初始鱼质量、养殖密度、非离子氨以及亚硝酸盐质量浓度的增加,均会导致鱼生长速度减缓,而提高溶解氧质量浓度则可以提高鱼生长速度。该预测模型虽然是在曝气推流循环养殖模式下获得的,但对其他养殖模式同样适用,使鱼生长对水环境因子的响应变得可测,为促进养殖鱼类的健康发展、养殖系统的优化和养殖效益的提高提供了便利和参考。     

Identification and gas-liquid chromatographic determination of aryl phosphate residues in environmental samples.

Aryl phosphates are widely used as flame retardant plasticizers and hydraulic fluids. Laboratory exposures of rainbow trout to a commercial phosphate hydraulic fluid in a flow-through system resulted in substantial biomagnification. Aryl phosphate residues in fish are extracted and cleaned up by the AOAC method for pesticides in fatty foods, and are detected by phosphorus-selective gas-liquid chromatography. Residues of several aryl phosphate mixtures were detected in fish near industrial sites at concentrations ranging from 0.04 to 1 ppm (edible portion basis).     

Recent Developments in Microbiotesting and Early Millennium Prospects

Small-scale toxicity testing with microbiotests is a rapidly-expanding component of the field of aquatic toxicology which contributes diverse contamination assessment tools and approaches for a variety of environmental (liquid and solid) media. In this short review on microbiotesting, some of the recent developments conducted under the second St. Lawrence River Action Plan (1993–1998) at the St. Lawrence Centre (Environment Canada, Quebec Region, Montreal) are recalled. These include 1) employing the SOS Chromotest to determine the genotoxic status of major industrial effluents discharging to the St. Lawrence River and their potential impact on downstream biota, 2) developing an algal solid phase assay to predict the toxic potential of freshwater sediments, 3) developing a microplate-based cnidarian assay to screen for toxicity of chemicals and environmental samples, 4) developing an alternative assay to whole fish acute (sub)lethal toxicity testing with the help of rainbow trout primary hepatocytes, 5) developing a microplate-based phagocytosis assay to check for immunocompetence of feral bivalve shellfish and 6) conducting a major investigation to develop a cost-effective multitrophic bioanalytical battery to assess the (geno)toxicity of freshwater sediments. In addition, integrative tools with specific microbiotests were respectively constructed to determine the toxic potential of industrial effluents (PEEP: Potential Ecotoxic Effects Probe) and that of sediments (SED-TOX). Such examples illustrate the diversity of on-going endeavors in the field of small-scale toxicity testing internationally, as further corroborated by recent books entirely dedicated to the subject. It is undeniable that many important challenges still lie ahead for this field early into the third millennium and likely well beyond.     

基于PIV技术的圆形循环水养殖池流场

为研究进水管的设置距离和角度对双管进水式圆形循环水养殖池水动力特性的影响,该研究通过模型试验的方法,利用粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry,PIV）测量了不同进水管设置方式下养殖池内的流场。试验设计了3组进水管距池壁距离（进水管与池壁的最近距离,即进水管设置距离d）,每组距离工况下设计了8组进水角度（出水方向与养殖池切线形成的锐角,即进水管设置角度α）。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1 cm水层的流场,从水动力特征量（平均流速vavg和速度均匀系数U）分析进水管设置方式对养殖池水动力特性的影响。试验结果表明进水管设置方式明显影响养殖池的水动力特性：d=0时,随着α的增加,平均流速整体呈现先增大后下降的规律,在α=45°时取得最大值,但流场均匀系数随角度的增加而逐渐增加;d=1/4 r（r为养殖池半径）时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数都先缓慢增加然后再下降,分别在α=40°和30°时取得最大值;d=1/2 r时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数整体都呈现逐渐下降的趋势。综合比较24个试验工况的平均流速vavg和速度均匀系数U,建议将进水管设置为d=1/4 r,α=30°～40°,以期使养殖池内水动力特征有利于固体颗粒物的运动汇集,提升养殖池的集排污能力。本文研究成果可以为工厂化循环水圆形养殖池进水管设置方式提供参考。