本文選題：煤炭全生命周期　切入點：階段劃分　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：煤炭資源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),其開發(fā)利用過程具有明顯的生命周期性。不同生命周期階段,煤炭資源的生產(chǎn)方式與利用行為不同,對生態(tài)環(huán)境的污染形式和程度不同,產(chǎn)生的環(huán)境影響行為特點也各不相同。本論文在界定煤炭全生命周期內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,劃分了煤炭全生命周期階段,研究了煤炭不同生命周期階段污染物貢獻(xiàn)及其分布特征,重點估算了煤炭開采階段瓦斯碳源與土壤-植被碳匯量,分析了煤炭利用階段土壤重金屬的分布特征,并評價了煤炭不同生命周期階段環(huán)境行為及其對土壤環(huán)境影響的累積效應(yīng)和對土地?fù)p毀占用的累積特征,得到如下主要結(jié)論:(1)劃分了煤炭開采、煤炭加工、煤炭運輸、煤炭利用和廢棄物處理5個階段的煤炭全生命周期,較好體現(xiàn)了煤炭全生命周期的完整性和不同階段的差異性,有利于煤炭生態(tài)風(fēng)險評估的系統(tǒng)研究,指出煤炭開采和利用階段是煤炭環(huán)境風(fēng)險潛能釋放的兩個重要階段。(2)建立了煤炭開采階段瓦斯碳源溫室效應(yīng)潛能及區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳匯的計算模型,對徐州賈汪礦區(qū)煤炭開采階段瓦斯碳源和土地利用變化引起的碳匯效應(yīng)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:(1)我國開采1t煤瓦斯碳源溫室效應(yīng)潛能值為108.11 kg CO2當(dāng)量,研究期賈汪區(qū)瓦斯碳源溫室效應(yīng)潛能總值為1267.90萬t CO2當(dāng)量,是其同期植被-土壤碳匯總量187.49萬t CO2當(dāng)量的6.76倍。(2)煤炭開采活動削弱了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力,賈汪區(qū)2010年植被-土壤碳匯能力比1990年下降了10.23%,而同期徐州植被-土壤碳匯能力整體相對穩(wěn)定。(3)煤炭開采活動影響區(qū)域生態(tài)類型,水域負(fù)碳匯影響大幅度增強,賈汪區(qū)水域負(fù)碳匯量以3.51%的速度逐年遞增,累計增幅達(dá)73.79%,而同期徐州水域負(fù)碳匯則整體減少。(4)水域面積和建設(shè)用地面積在開采期單調(diào)增加,在多個煤礦閉礦后碳匯衰減趨勢并未減弱,水域負(fù)碳匯量依然呈上升趨勢。在1990-2000年的賈汪區(qū)煤礦擴(kuò)產(chǎn)階段及隨后10年的煤礦陸續(xù)閉礦階段,賈汪區(qū)年植被-土壤碳匯量分別減少4.10%和6.39%,水域負(fù)碳匯量分別增加55.33%和11.89%。(3)分析了煤炭利用階段徐州地區(qū)七種土壤重金屬的分布特征:(1)Cd、As和Zn含量均值低于國家土壤質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)和徐州土壤背景值;Cr、Cu、Hg和Pb含量均值未超過土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),但超過徐州土壤背景值,形成相對污染;樣點中7種元素含量最大值均超過徐州土壤背景值,存在相對污染。(2)Cr為相對嚴(yán)重污染,Cd為相對輕度污染,其主要影響因素包括煤炭開采、磚窯燃煤及風(fēng)向等。(3)定量分析了小尺度范圍內(nèi)污染相對嚴(yán)重的Cr含量分布與pH值、有機質(zhì)、有機碳、到礦區(qū)距離、到城市距離以及到河流距離等影響因子之間的關(guān)系,并建立了Cr相對重度、中度及輕度污染區(qū)域的影響因素回歸模型。其中,相對重度污染區(qū)pH值、有機質(zhì)、有機碳相關(guān)系數(shù)分別為0.7262、0.6914、0.6891;相對中度污染區(qū)礦區(qū)距離、城市距離、河流距離相關(guān)系數(shù)分別為-0.6775、-0.7216、-0.6263;相對輕度污染區(qū)pH值、有機質(zhì)、有機碳相關(guān)系數(shù)分別為0.9745、0.476、0.471。相對重度和輕度污染區(qū)土壤理化性質(zhì)對Cr分布影響較大,相對中度污染區(qū)的礦區(qū)、城市、河流均為影響Cr分布的重要因素。(4)采用地累積指數(shù)和潛在風(fēng)險指數(shù)研究了徐州煤炭環(huán)境行為的累積效應(yīng),結(jié)果表明:(1)煤炭燃燒排放的凈煙氣中Cd、Hg和原煙氣中Cd存在較強生態(tài)風(fēng)險,凈煙氣中Cr、Pb和原煙氣中的Hg、Pb存在中等生態(tài)風(fēng)險,凈煙氣中As和原煙氣中Cr、As基本未呈現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險表征。(2)煤炭燃燒產(chǎn)生的煤、渣、灰中,渣和灰中重金屬對土壤潛在危害程度較高,煤中重金屬元素屬中等危害程度。重金屬元素對土壤環(huán)境的危害程度中,Hg元素最高,Cd元素相對較高,元素Pb、As、Cr較低。(5)分析徐州煤炭全生命周期各階段的環(huán)境影響,提出徐州煤炭環(huán)境行為的具體改善措施;分析我國煤炭環(huán)境行為的區(qū)域特征及內(nèi)在和外在影響因素,提出樹立煤炭全生命周期綠色協(xié)同開發(fā)理念、加強煤礦區(qū)自然條件調(diào)查及發(fā)展新能源等減輕煤炭環(huán)境行為負(fù)面影響的具體響應(yīng)策略。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X24;F301;F426.21

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本文編號：1583208