2011年我国秸秆沼气化的碳足迹分析

【目的】研究秸秆沼气化利用过程中温室气体的排放,判断我国沼气事业的发展潜力。【方法】简述了碳足迹的内涵,构建了农作物秸秆产量和沼气潜力的碳足迹模型,确定了标准煤、秸秆直接燃烧、沼气燃烧的碳足迹参数,在此基础上计算了我国2011年的沼气潜力并对秸秆沼气化的碳足迹进行了分析。【结果】农作物秸秆直接燃烧的碳足迹参数为1.31kg/kg,标准煤燃烧产生的碳足迹参数2.63kg/kg,沼气燃烧减少的碳足迹参数为3.1kg/m3。2011年全国的农作物秸秆产量约为9.7亿t,若将其中36.4%的粮食作物、油料作物秸秆进行沼气发酵,则产生的沼气量为1 135.6亿m3,其沼气燃烧能够减少3.5亿t的CO2排放。【结论】秸秆沼气化利用能够明显减少温室气体的排放,其发展潜力巨大。     

山东省主要农作物秸秆肥料化及沼气化利用分析

农作物秸秆不合理利用不仅会造成大量资源浪费,而且直接焚烧产生的温室气体严重破坏大气环境.本文对山东省2017年17个地级市农作物种植情况进行统计,概算出山东省主要农作物的秸秆资源总量.评估秸秆肥料化对于补充土壤N、P、K及有机质含量的效果;构建秸秆沼气化利用及碳排放数学模型,计算秸秆沼气化潜力,对其燃烧利用后的碳排放量进行评估,为秸秆沼气化碳减排工作提供参考依据.结果表明,山东省2017年秸秆资源总量为6 433.66×104t,肥料化还田的秸秆养分可替代64.77×104t的尿素,34.16×104t的过磷酸钙和81.02×104 t硫酸钾,可补充土壤有机质835.50×104t;秸秆沼气化潜力为17 288.25×105 m3,折合标准煤1.23×106t,较秸秆直接焚烧减少240.43×104t碳排放量.     

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10.24t,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...     

吉林省主要农作物秸秆空间分布特征及沼气潜力分析

基于吉林省主要农作物水稻、玉米、薯类、大豆、油料作物的产量，本文利用草谷比系数和可收集系数分区域估算不同种类的农作物秸秆资源量，以未被利用的秸秆资源量为原料，计算秸秆资源的沼气利用潜力。结果表明，2020年吉林省主要农作物秸秆理论资源量为6 522.51万t，可收集资源量为5 393.73万t，中部地区秸秆资源较多，东南地区较少，其中长春市秸秆资源最多。吉林省未被利用的玉米、水稻秸秆资源为1 291.29万t，折合标煤667.30万t，通过沼气工程处置，产沼气潜力为40.16亿～58.67亿m³，折合标煤343.52万～502.00万t，可以减排二氧化碳913.76万～1 335.32万t，能源转化率可达51.48%～75.24%；如果全部用于发电，发电潜力为72.27亿～129.08亿kW·h。产沼气潜力最大的地区是松原市，为8.83亿～12.96亿m³，发电潜力为15.89亿～28.51亿kW·h。通过分析农作物秸秆资源量及空间特征，估算不同地区农作物秸秆的沼气潜力，对吉林省农作物秸秆的合理利用及沼气工程建设发展具有非常重要而深远的意义。     

秸秆沼气集中供气工程温室气体减排效益分析

秸秆沼气集中供气工程不仅为当地带来良好的社会效益和环境效益,而且具有显著地温室气体减排效益。本文探讨了秸秆沼气集中供气工程对温室气体减排效果,结果显示,该工程的温室气体排放基准线为每年8605吨CO2当量。但是,沼气集中供气工程静态回收期较长(为20.7年),制约秸秆沼气产业的健康、快速发展,因而加强政府财政投资力度,并建立和完善碳交易市场,不仅有效促进沼气工程快速发展,而且将有力促进节能减排事业发展。     

我国农作物秸秆转化生物能源潜力评估

农作物秸秆是一种价格低廉的可再生资源,燃料化是其资源化利用的重要途径。以农作物经济产量为依据,对我国各类农作物秸秆的产量和可收集利用量进行估算,进而评估其生物转化甲烷和燃料乙醇的潜力。2014年我国农作物秸秆产量达72 836.9万t,其中可收集利用量达60 986.1万t。玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆为前三大秸秆资源。河南省、黑龙江省和山东省的秸秆资源是最为丰富。以热值估算,仅玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆三大秸秆可折合标准煤量20 177.5万t。基于微生物发酵工艺估算,我国主要农作物秸秆可生产甲烷1 286.8亿m~3,或可生产燃料乙醇1 823.5亿升。我国农作物秸秆的可收集利用量巨大,以其为原料生产生物燃料具有广泛的开发前景。     

陕西省“养殖-沼气”生态模式温室气体减排潜力估算

全球变暖已经成为人们关注的一个重要环境问题,而温室气体在其中起着重要的作用。生态农业生产模式的推广和应用对减少温室气体排放有重要意义。为估算"养殖-沼气"生态模式的温室气体减排潜力,笔者研究以陕西省为研究区域,通过调查与模型分析,预测分析该区"养殖-沼气"生态模式下沼气未来产量,进而估算"养殖-沼气"生态模式的使用在陕西省的温室气体减排量和经济效益。结果表明:随着社会经济和农业生产力的提升,预计到2020年、2030年、2040年和2050年沼气产气量分别增加66.97%、149.69%、224.72%和311.28%;沼气池数量分别增加36.58%、102.39%、168.20%和234.02%。沼气使用后,通过能源结构与管理方式改变,预计陕西省到2020年、2030年、2040年和2050年年温室气体减排量达1.30～3.84×10~6、1.90～5.71×10~6、2.50～7.43×10~6和3.13～9.41×10~6t CO_(2e);因节约原煤而产生的经济效益分别约为0.54亿～0.55亿、0.80亿～0.81亿、1.04亿～1.06亿和1.31亿～1.34亿元。     

江苏省农作物秸秆的生物天然气潜力及其温室气体减排估算

以适宜我国江苏省生物天然气生产的各类农作物秸秆的资源量为基础,以江苏省生物天然气的生产潜力为核心讨论其温室气体减排潜力.通过筛选的草谷比系数对江苏省秸秆资源进行全面系统的估算,并对江苏省秸秆资源量的区域分布规律进行探讨.研究结果显示,2012年江苏省理论秸秆资源量约4 840万t,其中水稻秸秆占秸秆资源总量的49％,小麦秸秆约占26％;可获得量约为3 934万t;秸秆的能源资源量为2 359万t.秸秆的生物天然气潜力为638 641万m3,其温室气体减排潜力为1 114.43万t.江苏省秸秆资源分布苏北地区最高,苏中地区其次,苏南地区最低.该研究结果可为江苏省秸秆资源利用提供参考依据.     

华东地区农业废弃物资源量估算及其综合利用评价

采用针对华东地区的相关系数有利于更准确地评价该地区的农业废弃物资源潜力,通过筛选和确定各种系数,估算和比较我国华东地区的秸秆和畜禽粪便的资源潜力和可开发潜力。结果表明,2015年我国华东地区的秸秆资源总量为22 074.1万t,约占全国秸秆资源总量的22.4%;秸秆可利用量为17 595.5万t,折合标准煤为8 703.8万t;畜禽粪便的干物质资源量为6 160.6万t,约占全国畜禽粪便干物质总量的18.6%,折合标准煤为3 400.4万t;畜禽粪便干物质可利用总量为3 161.8万t;2015年华东地区农业废弃物的沼气可开发潜力为260.3亿m~3,其中秸秆为125.2亿m~3,畜禽粪便为135.1亿m~3;畜禽粪便沼气已开发率较低,开发潜力巨大。华东地区是我国重要的农业发展区域之一,研究其农业废弃物的资源潜力和可开发潜力对该地区废弃物资源高效综合利用有重要的参考意义。     

广西户用沼气节能减排效果分析

广西农村沼气建设实现了跨越式发展。根据王革华等人农村能源建设的节能减排计算方法,对广西农村户用沼气建设所带来的节能减排量进行估算及效果分析。结果表明:2010年广西户用沼气的使用,可节省能源折合标煤198.14万t,农户减少能源支出43.29亿元;减排CO2、SO2、CH4温室气体分别为412.49万t、3.73万t和54.27万t,显示出良好的节能减排效益。     

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。     

废弃生物质的定义、分类及资源量研究述评

为准确评估中国废弃生物质资源量,梳理2008—2018年已发表文献中的废弃生物质分类、相关术语及其定义、资源量评估方法和结果。将用于生物质原料废弃物的术语统称为"废弃生物质",首次确定其定义。根据来源行业不同,将所有废弃生物质划分为作物秸秆、林业剩余物、食用菌菌渣、畜禽和水产废弃物、工业有机废物及生活垃圾等一级分类,并分别确定二级和三级分类。结合已有对资源量的评估结果,总结2015年中国废弃生物质资源总量,其中固体类风干重为16.91亿t,包括作物秸秆9.12亿t、畜禽粪便4.17亿t、林业剩余物2.51亿t、食用菌菌渣0.87亿t、餐饮垃圾0.13亿t和污水污泥0.11亿t,液体废弃生物质即工业有机废水为199.50亿t。     

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。     

基于资源密度的作物秸秆资源化利用潜力测算与市场评估

运用《中国农业年鉴》和《中国农业统计资料》的数据测算2012年全国各地区作物秸秆资源化利用潜力,并基于秸秆资源密度,分析各地区之间秸秆资源化利用潜力的差异,进一步探讨了作物秸秆资源化利用市场发展潜力。研究表明,2012年我国作物秸秆资源总量为8.486×108 t,可收集利用的秸秆资源量达6.406×108 t,除用于还田、生活燃料、饲料等传统途径之外,可资源化利用潜力为1.515×108 t。我国各地区作物秸秆可资源化利用潜力差异较大,其中:长江中下游、东北、华北地区可作为生物质能源的作物秸秆资源量分别为4.451×107、3.626×107和3.511×107 t,具有较大的秸秆可资源化潜力;华南、黄土高原和青藏地区作物秸秆可资源化潜力较低。东北、长江中下游、华北地区秸秆可资源化潜力的资源密度相对集中,适宜建立较大规模的秸秆直燃发电站、秸秆气化等能源企业,可加强当地秸秆收储运体系建设,以形成较为成熟的作物秸秆资源化利用市场,从而不断提高作物秸秆资源化利用水平。     

河南省秸秆露天焚烧大气污染物排放量的估算与分析

为了解河南省秸秆露天焚烧大气污染物排放情况,根据2014年河南省的主要农作物产量、草谷比、焚烧比例和排放因子,采用排放因子法估算河南省秸秆焚烧大气污染物的排放量,建立河南省秸秆露天焚烧的污染物排放清单,并分析了大气污染物排放量的时空分布。结果表明:2014年河南省秸秆露天焚烧共排放:CO_21 210.45万t、CO 51.74万t、CH_43.27万t、NMVOCs 7.19万t、NH_30.59万t、BC 0.42万t、OC 2.47万t、SO_20.55万t、NO_X3.13万t、PM_(2.5)7.48万t。小麦和玉米是河南省露天焚烧排放大气污染物主要贡献源,其贡献率分别为38%~67%和17%~36%。大气污染物排放的高值区主要集中在驻马店、周口、南阳和商丘四个地市。大气污染物排放的高峰期集中在6月和10月,这两个月的各类污染物排放量对全年总排放量的分担率分别为37.1%~65.7%和11.3%~37%。     

延边州水资源生态足迹与承载力动态研究

为评估并分析延边州的水资源生态足迹和生态承载力,基于生态足迹分析方法,对延边州2006—2015年水资源生态足迹、生态承载力、生态盈余、万元GDP水资源生态足迹以及延边州各县市的水资源生态足迹与生态承载力的空间分布进行了分析和水资源基础数据的计算。结果表明,在2006—2015年间延边州水资源生态足迹总体呈波动上升趋势,用水主要以农业用水为主,分析年份延边州平均农业用水、工业用水、生活用水、生态用水足迹分别为99.77×10~4、19.95×10~4、18.36×10~4和2.07×10~4 hm~2,占水资源总生态足迹的71.2%、14.2%、13.1%、1.5%;水资源生态承载力与生态盈余的变化趋势类似,波动显著;10年间延边州水资源消耗量减少,水资源利用效率逐渐提高;延边州8个县(市)水资源生态足迹与生态承载力空间分布不均衡,存在一定的地区差异。     

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。     

施用生物炭对干旱区玉米农田碳足迹的影响

为粮食稳定增产的同时降低农田生态系统的温室气体排放和碳足迹。本研究在科尔沁沙丘-草甸梯级生态系统中的玉米农田设置施入不同含量生物炭的对比试验,其施用生物炭量分别为:0(CK)、15(C15)、30 t?hm~(-2)(C30)和45 t?hm~(-2)(C45),就各处理生命周期内温室气体(CO_2、CH_4及N_2O)通量进行观测,对其农资投入进行统计,并进行碳足迹的计算。结果表明:施用生物炭会有效降低玉米农田生态系统的温室气体累计排放总量,处理C15、C30、C45与对照CK相比,其温室气体累计排放量分别降低21.4%、14.2%、16.8%;碳足迹及单位产量碳足迹则随着生物炭添加含量的增加而明显增大,处理C15、C30、C45与对照CK相比,其碳足迹分别增大73.1%、149.1%、227.8%,其单位产量的碳足迹分别增大59.8%、121.2%、195.9%。相比对照C15,处理C30和C45分别提高了玉米产量的4.2%和2.2%,但增幅均并不显著。因此综合经济效益和环境因素考虑,建议科尔沁地区玉米农田在生产过程中施用15 t?hm~(-2)生物炭,在保证增加产量的同时将农田生态系统的碳足迹控制在较低范围内。     

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。     

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。