本文關(guān)鍵詞：糧食作物秸稈資源化利用的環(huán)境與經(jīng)濟影響評價研究

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【摘要】：我國是農(nóng)業(yè)大國,秸稈資源極其豐富。秸稈中不僅含有多種可被利用的有效成分,還蘊含著大量的熱能。如何經(jīng)濟、清潔、有效地利用這種潛在的資源,變廢為寶是進行農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。為有效地避免二次污染或污染轉(zhuǎn)移,同時盡量避免混雜的環(huán)境、經(jīng)濟信息對決策者造成困擾,本研究運用生命周期環(huán)境影響評價方法(Lifecycle assessment:LCA)與生命周期成本分析方法(Lifecyclecosting:LCC),以我國糧食作物秸稈資源化利用為研究對象,分析評價我國糧食作物秸稈資源化利用全過程引發(fā)的環(huán)境與經(jīng)濟影響。并基于環(huán)境與經(jīng)濟綜合的視角回答企業(yè)或農(nóng)戶秸稈資源化利用過程中,環(huán)境損害如何、經(jīng)濟性如何等關(guān)鍵問題。首先,為把握我國糧食作物秸稈生成狀況,本研究采用草谷比估算了我國2005—2014年十年間的糧食作物秸稈資源量的經(jīng)時產(chǎn)量與2014年的空間分布狀況。其次,為厘清我國糧食作物秸稈的焚燒現(xiàn)狀,本文利用美國國家航空與航天局(NASA)采用中分辨率成像光譜儀(MODIS)觀測到的我國熱異常數(shù)據(jù)與農(nóng)用地數(shù)據(jù),結(jié)合我國行政區(qū)域圖和環(huán)境保護部環(huán)境監(jiān)察局秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測火點數(shù)據(jù),對2007—2014年間的我國農(nóng)作物秸稈燃燒火點數(shù)進行了提取。隨后采用因子分析法和聚類分析法對我國糧食作物秸稈焚燒污染物排放量的空間分布特征進行了分析,并進一步構(gòu)建了符合我國秸稈資源化利用的環(huán)境影響類別。再次,為從環(huán)境與經(jīng)濟雙贏的角度提出環(huán)境、經(jīng)濟可行的我國糧食作物秸稈綠色資源化利用方案,為突破國內(nèi)外現(xiàn)有環(huán)境與經(jīng)濟影響并行評價的缺陷,真正地將清單與私人成本、環(huán)境影響與環(huán)境影響成本、生態(tài)影響與生態(tài)修復(fù)成本、人群健康影響與人群健康成本進行關(guān)聯(lián),實現(xiàn)全過程清單、環(huán)境影響、經(jīng)濟成本間的交匯融合,進而可科學(xué)、系統(tǒng)地解析整個生命周期主要微觀變量與整體環(huán)境、經(jīng)濟的直接/間接影響間的量化關(guān)系,本研究構(gòu)建了本土化生命周期環(huán)境與經(jīng)濟綜合評價量化分析模型。該模型在利用關(guān)鍵污染物特征因子替換法構(gòu)建出適合我國國情的秸稈資源化利用LCA評價法的基礎(chǔ)上,利用LCC對內(nèi)部經(jīng)濟負(fù)荷(主要包含原輔料、能源、人工、利息、稅收、基建、維修等費用)進行了量化。隨后,將LCA分析所得的我國糧食作物秸稈資源化利用全過程溫室氣體排放量、二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、重金屬、土地利用及健康影響量化結(jié)果與環(huán)境排放成本、土地生態(tài)修復(fù)成本、健康損害成本量化相融合,旨在綜合考察我國糧食作物秸稈資源化利用的環(huán)境與經(jīng)濟的綜合負(fù)荷。最后,利用本研究構(gòu)建的上述綜合評價模型,對我國常見的糧食作物秸稈資源化利用技術(shù)(即秸稈發(fā)電、還田、堆肥、飼料、制沼氣、制乙醇等)進行了全過程環(huán)境與經(jīng)濟綜合實證評價。本研究的主要研究結(jié)論如下:(1)控制糧食作物秸稈的露天焚燒,將有助于降低灰霾天氣的形成。2014年度我國因糧食作物秸稈露天焚燒排放中,溫室氣體、氮氧化物、顆粒物與二氧化硫排放量分別占全國相應(yīng)排放總量的0.01%、0.05%、1.24%、0.01%。數(shù)據(jù)顯示作為灰霾形成重要原因的顆粒物占全國比重較高。(2)應(yīng)用改進的LCA評價方法,評價了玉米秸稈資源化利用的環(huán)境影響。結(jié)果表明,在無產(chǎn)品替代時,依據(jù)其環(huán)境負(fù)荷由低到高排序,依次為玉米秸稈飼料、發(fā)電、纖維素乙醇、還田、堆肥、制沼氣;有產(chǎn)品替代時,依據(jù)其環(huán)境負(fù)荷由低到高排序,依次為玉米秸稈發(fā)電、飼料、纖維素乙醇、還田、堆肥、制沼氣。(3)應(yīng)用LCC方法,評價了玉米秸稈資源化利用的的經(jīng)濟負(fù)荷。結(jié)果表明,有產(chǎn)品替代是玉米秸稈資源化利用降低生命周期成本的關(guān)鍵流程。無產(chǎn)品替代時,依據(jù)其經(jīng)濟負(fù)荷由低到高排序,依次為玉米秸稈堆肥126.67元/t、制飼料179.99元/t、還田220.73元/t、發(fā)電317.78元/t、制沼氣522.03元/t、制纖維素乙醇604.56元/t;有產(chǎn)品替代時,依據(jù)其經(jīng)濟負(fù)荷由低到高排序,依次為玉米秸稈還田-1978.87元/t、發(fā)電-482.72元/t、堆肥-403.72元/t、制纖維素乙醇-214.35元/t、制沼氣17.78/t、制飼料178.98元/t。(4)基于LCA與LCC綜合評價的結(jié)果表明,有產(chǎn)品替代時,可顯著的降低環(huán)境與經(jīng)濟的綜合負(fù)荷。有產(chǎn)品替代時,生命周期總成本由低到高排序,依次為還田-2614.77元/t、堆肥-555.98元/t、發(fā)電-489.01元/t、制纖維素乙醇-248.76元/t、制沼氣55.46元/t、制飼料176.25元/t。由于有產(chǎn)品替代時的秸桿還田和秸稈堆肥的集成負(fù)荷最低,應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展。(5)基于影響生命周期環(huán)境成本的關(guān)鍵物質(zhì)和關(guān)鍵流程分析的結(jié)果表明,應(yīng)通過資源化利用技術(shù)工藝的改進,降低環(huán)境成本。(6)基于LCA與LCC的關(guān)聯(lián)性分析的結(jié)果表明,針對環(huán)境影響較大,經(jīng)濟影響卻較小的環(huán)節(jié),政府需通過激勵型的環(huán)境政策促進廠商的污染減排工作。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：F323.214;F323.22

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本文編號：1305672