广东省水稻秸秆露天焚烧大气污染物排放的时空分布特征

【目的】了解广东省水稻秸秆露天焚烧大气污染物排放情况,为水稻秸秆的资源化利用以及大气污染治理提供一定的参考。【方法】基于广东省历年的稻谷产量、草谷比、水稻秸秆焚烧比例和焚烧效率指标,利用排放因子法估算了1990—2016年间广东省水稻秸秆产量及露天焚烧大气污染物的排放量,利用ArcGIS10.2软件分析了大气污染物排放的时空分布特征。【结果】1990—2016年间,广东省水稻秸秆资源量呈"下降-上升-下降-上升"的变化趋势,整体上由1990年的1 687万t下降到2016年的1 087万t,年平均减少率为1.7%。研究期间,PM、BC、OC、SO_2、NO_x、CH_4、CO和CO_2的排放量分别减少了8 800、200、5 200、1 100、800、2 900、106 500和2 585 800 t,减少率分别为48.09%、50.00%、48.60%、50.00%、50.00%、48.33%、48.45%和48.45%。广东省各地区水稻秸秆露天焚烧污染物排放量的空间分布表现出不均衡性,1990年,茂名、阳江、肇庆、广州、惠州、河源、汕尾、揭阳及潮州市的排放量较大,PM的排放总量均在1 000 t以上;2000年,大部分地市的PM排放量均在1 000 t以上;2010—2016年间,除揭阳市外,PM的排放量均低于1 000 t。【结论】1990—2000年,除粤北的部分县(市、区)外,广东省大部分地区的大气污染物排放强度均较高;2010年前,大气污染物排放的高值区主要集中在湛江、茂名、阳江、肇庆、梅州、惠州、揭阳以及潮州市;2016年,排放强度高的地区仅集中在粤西和粤东地区的小部分县(市、区)。     

河南省夏季秸秆焚烧污染物排放量的估算与分析

基于2007年夏季秸秆焚烧卫星遥感监测资料,结合粮食产量、谷草比、排放因子等,估算了河南省秸秆焚烧各污染物的排放量.结果表明,2007年夏季河南省秸秆焚烧共排放:PM2.5 30 433.9 t、SO2 1 586.2 t、NOx 12.2 t、NH3 76.1 t、CH4 39.6 t、VOC 82.2 t、CO 477.8 t、CO2 2 799.9 t.秸秆焚烧污染物排放量空间分布受小麦种植面积影响较大,中东部多于西部,其中周口、驻马店和南阳排放量最多;夏季秸秆焚烧较为集中,PM2.5的排放多集中在5月下旬和6月上旬,且与郑州市PM2.5日均浓度有较好的相关性.     

湖北省农作物秸秆焚烧释放碳量的估算

为明确湖北省主要农作物秸秆露天燃烧碳排放强度,根据2009—2017年湖北省的主要农作物产量、草谷比,估算了主要农作物的秸秆产量,结合秸秆露天焚烧比例计算了湖北省2009—2017年主要农作物秸秆露天焚烧量,进一步依据相关排放因子得出CO和CO2的排放量及碳排放总量。结果表明,湖北省农作物年平均秸秆产量达到32.65×106t;农作物秸秆露天焚烧量平均为7.01×106t,约占作物秸秆总量的21.47%,其中水稻秸秆露天焚烧量占到农作物秸秆露天焚烧量的49.37%;农作物秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均每年分别为0.72×106t和9.74×106t;排放的总碳量平均每年为2.96×106t,其中水稻、小麦、玉米和油菜秸秆露天焚烧释放的总碳量分别为1.47×106、0.50×106、0.52×106和0.48×106t。     

我国农村秸秆焚烧污染及多中心治理对策

鉴于目前缺乏政府对正在进行秸秆焚烧地区的实地调查数据,本研究的目的在于估算中国农村秸秆露天焚烧污染物排放量,为解析污染源并进行多中心治理提供数据参考。本文根据1996—2015年中国水稻、小麦、玉米和大豆产量,利用草谷比、秸秆焚烧比例、污染物排放因子等综合估算秸秆露天焚烧的污染排放量。结果表明:1996—2003年水稻、小麦和玉米秸秆产量呈下降趋势,2003年开始回升,呈上升态势;大豆产量则呈时高时低态势,2004年产量最高,2005年后总体呈下降态势;污染排放量与秸秆焚烧量变化趋势一致,秸秆焚烧的污染物排放会引起大气污染,造成土壤生态破坏。鉴于此,本文探寻中国农村秸秆焚烧多中心治理的对策。     

秸秆露天焚烧排放的TSP等污染物清单

根据2000—2003年各省市农作物的产量,估算了农业秸秆的总量;结合从有关文献查阅的排放因子,计算了各年份我国大陆秸秆露天焚烧所排放的TSP、PM10、SO2、NOX、NH3、CH4、EC、OC、VOC、CO、CO2的总量及各省市的排放清单,并进一步细化到县、区级行政区。研究表明,由于经济发展水平和生活习惯的不同,秸秆露天焚烧排放的污染物在地区间的分布极不均衡,排放量较大的包括华东、东北地区的各省市;单位排放污染物量较高的地区由东北至华东呈带状分布。     

南京市餐饮油烟源大气污染物排放清单构建的研究

该文以南京市为研究区域,以2014年为研究基准年,建立了南京市餐饮油烟源大气污染物排放清单。结果表明,2014年南京市餐饮油烟源PM10、PM2.5、BC、OC和VOCs的排放总量为3 950t、3 160t、64t、2 212t和2 765t,主要集中在人口居住密集区域。本研究建立的排放源清单具有一定的不确定性,后续研究工作中应针对典型餐饮污染源开展污染物排放因子实测工作。     

中国粮食作物秸秆焚烧释放碳量的估算

生物质燃烧对全球大气环境和气候系统会产生重要的影响,根据1999-2008年中国的粮食产量、谷草比,估算了主要粮食作物的秸秆产量,结合秸秆露天焚烧比例计算了中国1999-2008年主要粮食作物秸秆露天焚烧量,进一步依据相关排放因子得出CO和CO2的排放量及碳排放总量.结果发现,中国主要粮食作物年平均秸秆产量达到4.9×...     

南京市生物质燃烧源大气污染物排放清单及其特征

该研究根据搜集的南京市生物质燃烧源活动水平数据,采用排放因子法,建立了南京市2015年生物质燃烧源大气污染物排放清单。结果表明:(1)2015年南京市生物质燃烧源主要大气污染物SO_2、NO_X、PM_(10)、PM_(2.5)、BC、OC、CO、VOC_S、NH_3排放量分别为553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t和446t;(2)生物质燃烧大气污染物排放地区分布不均衡,排放量较大的是六合、溧水、江宁、高淳区;(3)各类生物质燃烧对不同污染物排放量的贡献差异显著。生物质锅炉是SO_2和NO_X排放的主要来源,户用炉灶是PM_(10)、PM_(2.5)、BC、OC、CO、VOC_S、NH_3的主要贡献源。     

基于COPERT IV模型的机动车排放清单研究——以南京市为例

该研究应用COPERTⅣ模型建立了南京市2014年机动车污染排放清单.结果表明:南京市2014年机动车CO、NOx、VOCs、PM10和PM2.5排放量分别为6.80万t、4.46万t、1.12万t、0.21万t和0.16万t.各车型污染物贡献率各不相同,小客车排放的CO和VOCs量最大,分别为59.2%和48.2%.重型货车是NOx、PM10和PM2.5排放的主要来源,贡献率分别为50.8%、37.2%和41.0%.按排放标准划分,国III标准的车辆对CO、VOCs、NOx、PM10和PM2.5排放的贡献率最大,分别为30.4%、55.5%、26.5%、51.3%和54.9%.     

基于COPERT Ⅳ模型的机动车排放清单研究——以南京市为例

该研究应用COPERT Ⅳ模型建立了南京市2014年机动车污染排放清单。结果表明:南京市2014年机动车CO、NO_x、VOCs、PM_(10)和PM_(2.5)排放量分别为6.80万t、4.46万t、1.12万t、0.21万t和0.16万t。各车型污染物贡献率各不相同,小客车排放的CO和VOCs量最大,分别为59.2%和48.2%。重型货车是NO_x、PM_(10)和PM_(2.5)排放的主要来源,贡献率分别为50.8%、37.2%和41.0%。按排放标准划分,国Ⅲ标准的车辆对CO、VOCs、NO_x、PM_(10)和PM_(2.5)排放的贡献率最大,分别为30.4%、55.5%、26.5%、51.3%和54.9%。     

新疆绿洲区秸秆燃烧污染物释放量及固碳减排潜力

根据 2004-2013年新疆绿洲区主要作物产量,采用排放因子法对秸秆燃烧污染物排放量和碳释放量进行了估算,结果表明,2013年新疆地区作物秸秆燃烧排放的CO₂、CO、CH₄、NMVOC、OC、BC、SO₂、NO_x、NH₃和PM_2.5的量分别为9.0×10⁶ t、5.5×10⁵ t、1.6×10⁴ t、9.4×10⁴ t、1.9×10⁴ t、3.9×10³ t、2.4×10³ t、1.8×10⁴ t、7.8×10³ t和1.2×10⁵ t,碳排放总量为2.7×10⁶ t;在排放清单中,CO₂和CO是主要污染物,分别占污染物排放总量的91.6%和5.6%;棉花秸秆为排放贡献最大的污染源,占总排放量的43.3%,其次是小麦秸秆和玉米秸秆,分别占28.3%和21.9%.在此基础上,基于生物炭固碳技术,对该区域作物秸秆转化为生物炭的固碳量和碳封存潜力进行了估算,结果表明,若把被燃烧的三类秸秆(棉花、小麦和玉米)转化为生物炭,则每年可减少该区域54.9%的碳排放量;若将作物秸秆全部转化为生物炭,每年将有3.6×10⁶ t碳和1.3×10⁷ t CO₂被长期封存于生物炭中。可见,生物炭具有良好的固碳减排潜力,是一种可持续的碳封存技术。     

山东省农业源氨排放清单研究

为建立山东省农业源氨排放清单,根据《山东统计年鉴2016》数据,采用排放因子法估算了山东省2015年农业源氨排放清单。结果表明,山东省2015年农业源氨排放量为105.831万t,排放强度为6.71 t·km^-2。畜禽养殖是最大的排放源,排放量为68.673万t,占总排放量的64.89%,猪和家禽是畜禽养殖排放量的最大贡献源,两者占畜禽养殖排放量的72.88%;其次是氮肥施用,排放量为30.835万t,占总排放量的29.14%;生物质燃烧、人体排放、土壤本底的氨排放量分别为2.173、2.117、1.943万t,分别占总排放量的2.05%、2.00%、1.84%;固氮植物的氨排放量最小,仅为0.09万t,不足总排放量的1%。菏泽、德州、潍坊、临沂、济宁、聊城是山东省农业源氨排放大市,氨排放量为7.910~13.662万t。研究表明,应从规范畜禽养殖规模和合理施肥两方面着手,精准施策,以减少山东省农业源氨排放量。     

基于秸秆露天焚烧量的北方农村地区秸秆成型燃料替代采暖散煤节能减排研究

基于农村采暖散煤消耗量及秸秆露天焚烧比例的实地调研结果,从资源数量的角度验证了将露天焚烧的秸秆加工为秸秆成型燃料并用于替代北方农村地区采暖散煤使用的可行性,同时定量计算了替代后产生的能源环境影响,给出了散煤消耗的减少量和污染物减排量清单。结果表明,北方大部分省份能够通过将露天焚烧的秸秆加工为成型燃料来实现对农村采暖散煤的替代。替代后北方各省总计能够减少散煤使用量8 603.6万t,分别减少SO_2、NO_x、CO、PM_(2.5)、CO_2排放量32.3万、27.47万、613.76万、63.30万、25 195.29万t,其中黑龙江、河南、新疆、山东、河北、辽宁节能减排效果最显著。研究显示,秸秆成型燃料替代农村地区采暖散煤的能源环境影响显著,对我国能源短缺、农村废物处理、大气环境污染等问题能起到很好的改善作用,建议加强成型燃料在农村地区的应用和研究。     

华南农产品主产区2005—2014年秸秆露天燃烧污染物排放估算及时空分布

为了解华南农产品主产区秸秆露天燃烧大气污染物排放情况,通过室内模拟试验,实测该地区水稻、小麦、豆类、油菜、玉米、棉花和花生秸秆CO、CO₂、NO_x、C_xH_y和PM_2.5的排放因子,并基于统计年鉴计算出的研究区域农作物秸秆产量和露天燃烧量,对华南主产区4省2005—2014年间秸秆露天燃烧各类污染物的排放总量进行估算,并分析其时空动态变化。结果表明：不同农作物秸秆燃烧时CO、CO₂、NO_x、C_xH_y和PM_2.5的平均排放因子分别为165.32、1 231.76、1.94、38.47 g·kg^-1和7.54 g·kg^-1。2005—2014年,华南农产品主产区农作物秸秆产量范围59.361（福建）~185.890 Mt（云南）;秸秆燃烧量范围13.629（福建）~41.902 Mt（广东）;CO、CO₂、NO_x、C_xH_y和PM_2.5的排放总量分别为18 926.32、149 866.73、153.13、6 467.09 kt和870.33 kt。水稻是研究区域大气污染物的主要来源,对各类污染物贡献率为61.16%~84.83%。研究区域污染物时空分布结果显示,广东全省、广西中部和云南东部是大气污染物单位网格排放高值区,福建全省污染物排放较低且分散。研究区域各省不同污染物排放在时间上的变化存在差异。福建污染物排放呈下降趋势,广东、广西、云南呈上升趋势。     

秸秆还田条件下灌溉方式对双季稻产量及农田温室气体排放的影响

为研究秸秆还田条件下不同灌溉方式对双季稻生长及稻田温室气体排放的影响,以双季稻为对象,通过连续3年田间定位试验,系统分析了秸秆还田条件下不同灌溉方式对双季稻生长和稻田综合温室效应的影响。试验设置持续淹水(F)、中期烤田(F-D-F)和间歇灌溉(F-D-F-M)共3种处理。结果表明:与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理早稻平均产量分别增加9.8%和2.7%,晚稻平均产量分别增加4.8%和2.0%,其中F-D-F早稻产量显著高于F-D-F-M处理。与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理早稻平均每穗粒数分别增加12.5%和5.7%,晚稻平均每穗粒数分别增加9.7%和3.1%。在双季稻系统3年轮作周期中,F、F-D-F和F-D-F-M处理CH_4周年累积排放量范围分别为678.2~988.4、322.6~661.7 kg·hm~(-2)·a~(-1)和208.3~520.6 kg·hm~(-2)·a~(-1),N_2O周年累积排放量分别为5.86~12.64、4.25~11.24 kg N·hm~(-2)·a~(-1)和9.14~14.91 kg N·hm~(-2)·a~(-1)。与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理全球增温潜势分别显著降低31.5%~44.9%和38.2%~53.4%,温室气体排放强度分别显著降低36.2%~48.7%和38.8%~54.6%。因此,在南方双季稻区,与持续淹水处理相比,秸秆还田条件下中期烤田和间歇灌溉处理都可以实现水稻高产和稻田温室气体减排的目标。     

黑龙江农垦种养业生产系统温室气体排放与土壤固碳的核算

为探究区域种养业减排增效潜力,采用最新温室气体清单指南,对区域种养业生产系统温室气体排放与土壤固碳的途径和计算方法进行梳理,以黑龙江农垦种养业生产系统为研究对象,计算分析与评价该系统2009—2018年温室气体排放量与土壤固碳量。结果表明:1)在温室气体排放方面,黑龙江农垦种养业生产系统的温室气体排放量呈现“增长—下降后平稳”的趋势,2018年为2.48×1010 kg,秸秆焚烧碳排放、主要物资碳排放、稻田CH4排放为主要来源,约占排放总量的84.87%。2)在土壤固碳方面,玉米和大豆的秸秆、根系输入引起的土壤有机碳的累积变化量分别为2.15×109和1.53×108 kg,而奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡和生猪有机肥输入引起的土壤有机碳的累计变化量分别为-1.43×108、-5.46×107、-2.67×106、2.26×106和-9.68×107 kg。3)近年来黑龙江农垦种养业生产系统温室气体净排放量有所增长、经济效益有所下降。基于研究结果,提出如下建议:1)加大农作物秸秆和畜禽粪便资源综合利用,建立第三方集中处理中心,减少秸秆焚烧和畜禽粪便未利用;2)确定适宜的有机物料输入种类与量,促进土壤碳固定;3)开展农机具使用效率研究。     

秸秆燃烧PM2.5及其碳组分排放特征研究

采用自主设计的民用炉灶燃烧-烟气稀释采样装置,获得安徽淮南和湖北武汉的小麦、玉米、水稻、花生、大豆5类典型农作物秸秆燃烧排放PM_(2.5)及其碳组分的排放因子,分析了排放因子的差异,筛选了碳组分的标识组分。结果表明,秸秆燃烧PM_(2.5)的排放因子随秸秆种类和地区的不同而呈现明显差异,淮南的秸秆燃烧烟气PM_(2.5)排放因子在0.56～7.67 g·kg~(-1),武汉的秸秆燃烧烟气PM_(2.5)排放因子在3.53～7.91 g·kg~(-1);不同种类秸秆烟气PM_(2.5)排放因子有明显差异,花生秸秆燃烧烟气PM_(2.5)的排放因子最高(均值5.98 g·kg~(-1)),是大豆秸秆燃烧烟气PM_(2.5)排放因子(均值2.04 g·kg~(-1))的2.93倍。秸秆燃烧PM_(2.5)的排放因子随秸秆含水率的增加而明显增大。碳组分是5种秸秆燃烧PM_(2.5)的主要成分碳,总碳(TC)占PM_(2.5)的36.40%～65.84%,其中花生秸秆TC排放因子最高(均值2.58 g·kg~(-1)),是小麦秸秆的TC排放因子(均值1.07 g·kg~(-1))的2.41倍;秸秆燃烧PM_(2.5)中的有机碳(OC)浓度远高于元素碳(EC),OC/EC值为2.36～13.73,表明秸秆燃烧对二次气溶胶的形成具有重要影响。淮南及武汉的秸秆燃烧烟气PM_(2.5)中char-EC/soot-EC值为17.20～64.16,char-EC显著高于soot-EC,可作为判断秸秆燃烧源的一个重要指标。主成分分析结果表明,秸秆燃烧PM_(2.5)中的OC1、OC2和EC1在碳组分中贡献较大,因此,OC1、OC2和EC1可作为秸秆燃烧PM_(2.5)的标识性组分。     

秸秆基生物天然气工程的温室气体减排估算

为准确定量秸秆基生物天然气工程的温室气体减排量,首先参考 UNFCCC方法学和IPCC国家温室气体清单指南,基于农作物秸秆自然腐解基准线,构建秸秆基生物天然气工程的温室气体减排量计量方法;后以河北省临漳县秸秆基生物天然气工程为例,采用构建的温室气体减排量计量方法进行实证研究。结果表明:基于农作物秸秆自然腐解基准线,利用CDM方法学和排放因子法构建了秸秆基生物天然气工程温室气体的基准线排放量、项目运行排放量、工程泄漏排放量及净减排量计量方法。运用该计量方法计算出2019年河北省临漳县秸秆基生物天然气工程基准线排放量(以CO₂计)1.25×10⁵ t,项目排放量1.21×10⁴ t,泄露排放量为10.24 t,净减排量1.13×10⁵ t,相当于约4.19×10⁴ t标准煤的CO₂排放量。因此,本研究构建的以秸秆自然腐解为基准线的秸秆基生物天然气工程温室气体减排计量体系,对于完善生物天然气工程的温室气体减排估算方法学体系,全面评价生物天然气工程温室气体减排效果具有重要意义。     

不同形态氮素对玉米秸秆腐解与养分释放的影响

为研究不同形态氮素对玉米秸秆腐解和养分释放的影响,采用尼龙网袋法进行室内堆腐试验,通过外源添加碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸钙、尿素和谷氨酸等不同形态氮素调节玉米秸秆C/N（25：1）,以不添加氮素处理为对照（CK）。结果表明,随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆质量残留率逐渐降低,谷氨酸、硫酸铵和碳酸氢铵均能促进玉米秸秆的降解,其中谷氨酸对玉米秸秆的促腐作用最强,腐解速率常数达到2.8×10^-2 d^-1。尿素对玉米秸秆腐解无明显影响,硝酸钙一定程度上减缓了玉米秸秆的腐解。玉米秸秆腐解过程中养分释放率呈钾>磷>氮的规律。随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆碳、氮、磷和钾素质量残留率逐渐降低。培养到180 d时,玉米秸秆残余物中碳、氮、磷和钾素残留质量分别是其初始质量的16.9%~24.8%、21.57%~51.27%、22.72%~59.00%和24.86%~54.48%,其中谷氨酸对玉米秸秆碳、氮和钾素释放促进作用最强,其释放速率常数分别为1.37×10^-2、7.15×10^-3 d^-1和5.62×10^-3 d^-1;而硫酸铵能够促进秸秆中磷的释放,其释放速率常数为7.94×10^-3 d^-1,高于CK处理（7.54×10^-3 d^-1）。研究表明,谷氨酸会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮和钾素的释放,硫酸铵会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮、磷素的释放,碳酸氢铵会提高玉米秸秆的腐解速率与氮素的释放,尿素和硝酸钙会促进碳、氮、钾养分的释放,谷氨酸和硫酸铵的促腐效应高于其他形态氮素处理。从还田秸秆快速腐解和养分释放及高效利用角度考虑,秸秆还田后施用谷氨酸和硫酸铵效果最佳。     

山西省种养废弃物构成及资源化利用潜力研究

为实现种养废弃物的高效利用,通过文献查阅、实地调研等方式对山西省种养废弃物资源量、利用现状进行了调查,估算出主要的农作物秸秆和畜禽粪尿的资源量,分析其在市域尺度上的分布特征、资源化利用潜力及综合高效利用的途径。结果表明,晋南地区存在大量小麦秸秆,其他地区均以玉米秸秆为主。畜禽粪尿中以牛、猪、羊粪尿居多,且存在晋西北多羊、北中部多牛、晋东南多猪的分布格局。2007—2015年山西省农作物秸秆产量由1.27×10⁷ t增加到1.54×10⁷ t,畜禽粪尿的产生量由1.82×10⁷ t增加到2.02×10⁷ t,且山西省种养废弃物的总产量近几年逐渐趋于稳定。若将山西省种养废弃物肥料化,其相当于有机质、N、P、K分别为1.54×10⁷、1.25×10⁵、5.28×10⁴、1.04×10⁵ t,若将其能源化则可转化为标准煤1.05×10⁷ t或沼气4.59×10⁹ m³,资源化潜力巨大。研究表明,山西省种养废弃物资源种类多、数量大,地域性差异大,资源化利用的空间较大,应力争通过肥料化、能源化、饲料化及其他利用途径,实现种养废弃物资源的多途径综合高效利用。