碳中和目标下CCUS技术部署在公正转型中的协同效益

全球经济社会发展高度依赖化石能源,特别是在工业、交通和电力等关键领域,化石燃料仍然是主要能源来源。然而,相关能源基础设施将持续排放大量温室气体,加剧气候变化,对全球气候环境及经济社会造成严重影响。随着国际社会对气候变化问题的关注不断提升,各国面临的减排压力和减排需求与日俱增,如何在保证经济发展的同时实现二氧化碳减排,已成为全球共同面临的重大挑战。碳捕集利用与封存(CCUS)技术作为中国碳中和技术体系中不可或缺的重要组成部分,在提高生态环境综合治理能力、保障能源安全、促进绿色经济发展和提升社会公平公正方面有较好的协同效益。立足全球气候变化治理与推动碳中和目标下经济社会发展的战略决策,以CCUS技术发展为基础,系统性地探索CCUS技术部署与环境、经济、社会的协同效益。研究表明,合理部署CCUS技术可以在实现大规模减排的同时,促进经济增长和社会进步,实现多赢。CCUS技术的应用将显著降低碳排放强度,提高能源利用效率,推动相关产业升级和创新发展。同时,通过政策引导和利益分配机制优化,CCUS技术有望促进区域经济协调发展,提升社会公平性,为公正转型提供有力支撑。研究为中国CCUS部署实现多维度协同效益提供新思路,也为共同促进经济社会公正发展提供参考。

我国低碳转型进程中碳强度与电气化环境库兹涅茨倒U形关联的检验与政策启示

中国正在积极地谋求低碳化转型,政府承诺落实2030年前碳达峰的目标并努力争取2060年实现碳中和。碳强度控制是实现CO_2减排的关键制度,而电气化又与碳排放和经济增长都具有紧密的联系。因此,研究电气化与碳强度的关系对政策设计和制定碳强度控制政策具有重要意义。基于电气化与碳强度关系的现有研究,本文提出了碳排放强度随着电气化水平提高先上升后下降的环境库兹涅茨曲线(EKC)关系假设。本文以中国1997—2016年30个省份的面板数据为对象进行假设检验,并使用空间杜宾模型验证空间效应对结果的影响。结果显示,我国电气化与碳强度之间确实存在显著的倒U形的EKC关系,并且这一结论在考虑空间因素后仍然稳健。EKC曲线的拐点在不考虑空间因素的情况下位于电气化水平为10.52%的位置,在考虑了空间因素后略微后移到10.81%。截至2016年,所有省份的电气化水平均处于EKC拐点的右侧,即电气化水平的提高将对碳强度下降起到显著的促进作用。最后,针对电气化与碳强度关系的一般与空间特征,本文对电气化发展提出了政策建议。

青藏高原牧区家庭能源消费对生态环境和人体健康的影响研究现状与展望

探究家庭能源消费对生态环境和人体健康的研究是系统推进家庭能源绿色低碳转型和实现联合国2030可持续发展目标的关键。重点综述了目前家庭能源消费、影响因素及其对生态环境和居民健康影响的国际研究现状。目前研究不足主要聚焦在以下两个方面:一方面,影响家庭能源消费因素的贡献率和影响消费行为的驱动机制尚不清晰;另一方面,目前主要针对家庭能源消费或者生态系统或者环境或者居民健康其中的某一方面或者某两个方面开展研究,鲜有研究系统的考虑家庭能源消费对生态环境和人体健康影响的综合研究。基于上述研究现状,结合青藏高原的实际情况,提出未来需要在宏观层面和微观层面加强研究。宏观层面:(1)亟需厘清青藏高原家庭能源与生态环境和人体健康之间的内在联系与驱动机制,形成青藏高原牧区“家庭能源-生态效应-环境效应-健康效应”的理论分析框架;(2)构建模块化的牧区“能源-生态-环境-健康-经济”等多学科交叉的综合评估模型,形成完整的、系统的评估方法。微观层面:(1)迫切开展青藏高原家庭能源消费特征与变化规律的研究;(2)深入开展家庭能源消费特征和变化规律与生态系统的反馈机制与量化研究;(3)加强牧区室内空气污染物浓度测定,丰富高寒地区室内污染物浓度数据以及人群暴露特征及其健康风险的研究。

《水回用导则 污水再生处理技术与工艺评价方法》国家标准解读

面对污水再生处理技术与工艺应用评价需求,为满足标准化工作需要.国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会于2021年首次发布了《水回用导则污水再生处理技术与工艺评价方法》国家标准。该标准针对目前污水再生处理技术与工艺评价存在的评价指标体系不健全、评价方法不统一、与不同水源水质和再生水水质要求之间的关系不清晰等突出问题,该标准规定了污水再生处理技术与工艺评价的相关术语和定义、指标体系、程序与要求.可为处理技术或工艺的比选、诊断和运行优化提供指导。该标准对保障污水再生处理系统的安全、稳定、高效和经济运行.促进污水再生处理技术的开发应用与优化具有积极意义。

城市污水再生处理反渗透产水的水质特征与超高标准处理技术

系统总结了城市污水再生处理反渗透产水的有机物浓度水平、组成特征和污染来源,分析了其利用途径和风险,探讨了反渗透产水超高标准处理技术的现状和发展趋势.与常规水源相比,再生水反渗透产水中有机物的浓度升高(可高达500~1000μg-C/L)、种类增加(超过百种).产水中药物和个人护理品、工业化合物、内分泌干扰物和氧化副产物等多有检出(10^(-3)~2.5μg/L),应关注其长期暴露的健康风险.反渗透产水中占有机碳比例70%的有机物组分及其特征尚未完全掌握,亟需开展系统研究.新兴自由基氧化技术、新型光源利用技术等是反渗透产水超高标准处理技术的重要发展方向.

有机污染物环境逸度模型构建及软件化

目前研究人员已经可以通过建立模型来评估有机物的环境风险并研究其在多介质环境中的迁移与转化。针对多介质逸度模型中的参数繁多,不利于研究人员模拟有机污染物的归趋状况的问题,现基于Ⅲ级多介质环境逸度模型,采用Python编程语言进行软件设计,完成有机物在环境各介质中的分布模拟功能,并在此基础上集成参数灵敏度和模型不确定度分析功能,且对用户提供了友好的图形界面。以北京地区地表水环境中的药物和个人护理品(PPCPs)为例,研究结果表明该软件得到的模拟值与实测值有较好的吻合度,可为有机物的区域环境污染和风险评估提供参考。

永定河氮磷深度净化关键技术及富营养化控制集成技术研发与示范

永定河(北京段)地处北京市西部,是京西的生态保护屏障,为北京未来发展和参与京津冀区域合作提供广阔的战略空间。随着流域上游经济发展,污染物大量排放,导致流域内水环境问题突出。因此,课题以永定河准Ⅳ类再生水补水及微污染河水为对象,针对水处理工艺的局限性,通过研发集成新兴处理技术及示范工程,实现脱氮除磷,控制水体富营养化及安全风险。

黄河流域氨氮水生生物生态风险时空分异特征

分析揭示黄河流域氨氮水生生物生态风险时空分异特征,对黄河流域氨氮风险管控和水生态环境保护工作的开展以及氨氮水环境质量标准的细化和修订具有重要意义.本文基于生态环境部颁布的《淡水水生生物水质基准-氨氮》国家生态环境基准,应用统计学方法和风险商法,研究了2022年黄河流域氨氮风险的时空分布特征并识别出重点关注时段和区域.同时,通过变异系数建立了对比氨氮风险时空差异性的方法,并采用Spearman相关性分析识别出黄河流域氨氮风险主要影响因素.结果表明:(1)黄河流域氨氮长期毒性基准和风险商的空间差异性分别为时间差异性的3.3和2.1倍.(2)时间上,冬季氨氮浓度和风险商显著升高,有风险的断面由春季的2.3%增至13.6%,冬季情况亟需额外关注.(3)空间上,黄河流域91%的断面无氨氮风险或风险较低,但渭河、汾河等黄河支流部分断面,特别是汇流河段氨氮长期毒性风险问题较为突出.(4)黄河流域氨氮风险除氨氮浓度外,主要受水体pH影响,水温对氨氮风险影响较小.研究显示,制定区域性氨氮水质标准和排放标准比季节差异化标准更为重要,需要重点关注支流和干支流汇流河段并建立水质监控和预警机制.除控制氨氮污染物的排放外,还应重点关注pH较高的水体.

国际绿色贸易壁垒形势下完善我国碳核算体系的对策研究

当前,一些国家和地区以应对全球气候变化危机为由组建了绿色贸易“碳壁垒”,试图利用碳排放核算和认证优势对我国产品出口形成抑制影响。面对这些新挑战,我国需完善碳核算体系建设,助力构建公平合理、合作共赢的全球气候治理体系和全球贸易体系。本文以完善我国碳核算体系为研究目标,总结了碳核算体系的内涵及建设进展,介绍了国际绿色贸易机制的核算报告要求,并采用比较分析法分析了我国碳市场、欧盟碳边境调节机制、《欧盟电池和废电池法规》在核算边界、核算方法、数据支撑及质量保障体系3个方面的差异。研究发现,我国碳市场在核算方法上与国际绿色贸易机制具有一致性,但在碳足迹体系、数据支撑及质量保障体系方面仍存在较大差距;这导致我国出口型企业依赖现有的核算体系将不足以应对“碳壁垒”,而核算体系的差异性可能进一步影响我国新兴产业的发展。为此,我国应秉持坚决反对缺乏公平性的绿色贸易壁垒这一基本立场,同时采取完善碳核算体系的具体措施:完善产品层面的碳核算体系,建立具有高公信力的排放因子数据平台,加强科研机构的研究支撑,强化数据安全管理,尽快建设受影响企业的碳排放核算与报告能力。

陆上风电碳足迹动态变化的国际比较研究

碳中和目标下国际风电产业将继续扩大规模,碳市场、碳关税等国际气候减排政策工具也在不断完善,未来可再生能源碳足迹对相关产业成本与发展将产生重要影响。本文以中国、欧洲、美国等风电产业优势国家和地区作为研究对象,构建陆上风电系统生命周期评价过程、生命周期清单,完成相关地区陆上风电碳足迹的参数比较并总结变化趋势,进一步分析趋势成因并阐明影响因素。结果表明,在风力机大型化加速、发电效率提高、工业生产清洁化的态势下,2011—2022年世界优势地区的陆上风电碳足迹均呈下降趋势,中国、欧洲、美国的平均降幅分别为49.2%、46.2%、20.8%,相应下降量均集中在设备生产阶段;中国已将碳足迹下降至与欧洲接近的水平,与美国的差距缩减到3.63 g/kW·h,其中工业生产清洁化水平不高、风机容量因子偏低分别是中国陆上风电碳足迹高于欧洲、美国的主要原因。中国在推进风电产业发展的过程中,需着重提高风电系统发电效率、加快改善产业清洁化生产水平、支持风电系统退役回收产业发展,以稳步降低陆上风电系统生命周期内的碳足迹。

集成电路废水的达标排放、资源回收和再生处理

集成电路产业是支撑经济社会发展的战略性、先导性产业,其用水量和排水量均较高。分析了集成电路废水的水质特征,主要包括各生产环节产生的含氨、含氟、酸碱、有机、含铜和研磨废水。针对含不同物质废水,总结了废水达标排放、资源回收和再生处理技术的应用现状与研究进展。在废水达标排放方面,实际工程中常采用混凝沉淀、过滤和吸附等处理含氟、含铜和研磨废水;采用活性污泥法、膜生物反应器、水解酸化和内循环厌氧反应器等处理含氨和有机废水;近年来磁混凝和高级氧化等技术也备受关注。在资源回收方面,目前主要采用超滤和电渗析等技术回收氟、铜和四甲基氢氧化铵等。废水回用方面,主要采用混凝沉降,膜生物反应器和膜过滤技术;反渗透技术是废水再生处理的核心,其目标是制备工业纯水用于集成电路制造。最后针对集成电路废水处理系统现存的问题,建议完善废水分类分质收集系统;强化去除重金属和难降解有机物,降低废水的生物毒性;使用预处理、污堵监测、膜清洗、开发新型膜材料等方法控制反渗透膜的污堵。

城市景观湖溶解性有机物特征及臭氧去除效能:以金海湖为例

分析城市景观湖溶解性有机物(DOM)的特征和可处理特性,有助于提高城市水环境质量,提出合理的有机污染控制策略。文章以金海湖水样为研究对象,通过紫外光谱、三维荧光光谱、液相色谱技术等分析方法探究其DOM特点,发现DOM具有强自生源、较低腐殖化程度、偏小有机物分子量的特征。随后对金海湖水样进行臭氧氧化处理,60 min后溶解性有机碳(DOC)、COD_(Mn)、UV_(254)、荧光强度(FI)、供电子官能团(EDM)的平均去除率分别为5.8%、13.1%、60.1%、70.0%、18.2%。结果表明,臭氧可以高效降解多种有机污染物,对金海湖DOM的紫外生色团、荧光团及大分子组分供电子官能团均有较强的去除能力,但对有机物的矿化能力和对小分子组分供电子官能团的去除能力较弱。臭氧通过将大分子有机物分解成小分子有机物,而非直接矿化,来实现对DOM的降解。

黄河流域城镇污水处理厂建设与运行现状分析

对黄河流域68个主要城市的城镇污水排放与处理厂建设、污水处理厂进出水水质和能耗情况进行了系统分析。主要城市的平均污水处理率(污水处理量/污水排放量)达到98.1%,略高于全国平均水平。黄南州、阿坝州和海西州的污水处理率不足90%,呼和浩特、商洛和西安等26座城市的污水处理量超过了污水处理能力,平均负荷率达到117.1%,这些城市的污水处理设施建设亟待加强。多个城市的污水处理厂进水污染浓度偏低,阿坝州、甘孜州和濮阳等16个城市的城镇污水处理厂进水BOD浓度(2020年度中位值)低于100 mg/L。污水处理厂出水水质较好,除海北州和天水外,主要城市的城镇污水处理厂出水COD、TN和TP浓度均达到GB 18918-2002一级A排放标准。主要城市污水处理厂单位水量电耗介于0.26~1.11 kW·h/m^(3),单位COD去除电耗介于0.89~9.06 kW·h/kgCOD。果洛州、阿坝州和玉树州等城市的污水处理厂单位COD去除电耗显著高于其他城市。建议针对黄河流域地域特点,进一步加强城镇污水收集和处理设施建设完善污水处理统计制度,建立污水处理数据库和信息系统,推动黄河流域污水处理高质量发展。

京津冀协同推进碳达峰碳中和路径研究

京津冀地区是我国能源消耗、碳排放的集聚区,研究区域内碳达峰、碳中和的推进举措,对实现高质量的区域协同发展至关重要。本文构建了考虑京津冀地区特征的长期能源替代规划系统模型(LEAP-BTH),设置了基准情景、低碳情景、协同情景等主要情景以及8个子情景,完成了2021—2060年京津冀地区相应发展路径的预测分析。结果表明:在基准情景下,京津冀地区能源需求将持续增长,2060年北京市、天津市、河北省的碳排放量分别下降为2020年的41%、40%、53%,实现碳中和目标面临较大挑战;在低碳情景下,2060年北京市、天津市、河北省的碳排放量分别下降为2020年的20%、26%、46%,相比碳中和目标仍有一定差距;在协同情景下,2060年北京市、天津市、河北省的碳排放量分别下降为2020年的13%、15%、21%,能够基本实现碳中和目标。研究建议,京津冀三省市需针对各自的重点减排部门和路径,提出更明确、更严格的应对措施,如北京市重点推动交通、建筑部门的低碳转型,天津市、河北省着力开展可再生能源替代与工业绿色升级;优化顶层设计,挖掘区域内工业、能源、交通等部门的协同发展潜力,重点推动产业协同升级和能源协同发展,据此支撑京津冀地区的“双碳”工作和高质量发展。

《水回用导则 再生水分级》国家标准解读

为满足再生水安全评价、科学管理、分质用水和以质定价等实际需求,根据再生水标准化工作需要,国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会于2021年12月首次发布了国家标准《水回用导则再生水分级》(GB/T 41018-2021)。该标准是《水回用导则》系列国家标准之一,规定了以城镇污水为水源的再生水的分级及其基本依据,适用于城镇再生水配置、利用规划、安全管理、效益评价、价格确定、再生水利用统计和标识等。

《水回用导则 再生水厂水质管理》国家标准解读

面对再生水厂运营管理和水质保障需求,为适应再生水标准化工作需要,国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会于2021年首次发布了《水回用导则再生水厂水质管理》国家标准。该标准是《水回用导则》系列国家标准之一。针对目前再生水厂的水质管理缺乏统一标准,全流程水质风险识别与过程管控不健全等问题,该标准规定了再生水厂水质管理的相关术语和定义、目标、措施、检测监控与报告及制度,可为再生水厂水质安全保障和高效稳定生产提供有益指导。

碳中和目标下中国燃煤电厂CCUS集群部署优化研究

燃煤电厂作为中国最大的CO_(2)排放源,是中国实现碳中和目标的关键点。CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术是目前煤电行业实现深度减排的唯一途径,碳约束情景下,CCUS技术将在实现煤电碳达峰、碳中和目标中发挥不可或缺的作用。研究中首先使用综合环境控制模型(IECM)对燃煤电厂捕集技术环节的成本构成和经济性进行核算,得到中国燃煤电厂逐厂CO_(2)捕集成本和捕集量;其次,基于地质利用封存潜力及分布特征,构建CCUS源汇匹配优化模型,得到碳中和目标下的煤电CCUS项目分阶段布局方案;最后,以优化基础设施建设并通过规模经济降低成本为前提,使用聚类分析方法对煤电CCUS项目集群进行识别,进一步构建改进成本最小生成树模型,得到CCUS项目集群最低成本CO_(2)输送管道网络的路线优化策略。研究表明:碳中和目标约束下,需要对总装机容量约为355 GW的300个燃煤电厂进行CCUS技术改造,2030—2060年间可实现累积减排190.11亿t CO_(2)。煤电CCUS项目集群主要分布在华中、华北和西北地区,通过建立CCUS枢纽以实现CO_(2)运输基础设施共享,在松辽盆地、渤海湾盆地、苏北盆地和鄂尔多斯盆地优先开展CCUS早期集成示范项目,能显著降低运输成本,推动CCUS技术大规模、商业化发展。

基于物种敏感性分布建立地表水中余氯水质基准

自新型冠状病毒肺炎疫情发生以来,含氯消毒剂大量使用,地表水中余氯污染受到越来越多关注。该文针对中国地表水环境质量标准对余氯浓度缺乏限值的问题,搜集筛选了游离氯和化合氯对水生生物的急性和慢性毒性数据,使用log-normal和log-logistic模型建立物种敏感度分布法,推导中国游离氯和化合氯的地表水水质基准。通过综合分析和比较,得到淡水游离氯短期和长期的水质基准值(0.012 mg/L和0.0039 mg/L)、海水游离氯短期和长期的水质基准值(0.022 mg/L和0.0023 mg/L)、淡水化合氯短期的水质基准值(0.0068 mg/L)作为最终的基准推荐值。通过与国内外现有余氯相关水质标准比较,为中国余氯水质基准制定提供理论依据。

半导体行业废水的反渗透膜污堵机制与控制策略

半导体行业是我国大力发展的高精尖产业,废水产生量大、再生处理难度高.半导体行业废水再生处理过程中,反渗透(reverse osmosis,RO)是重要的污染物去除单元,但面临的膜污堵问题严重影响了其效率与经济性.本文梳理了半导体行业废水的种类与典型污染物,总结了半导体行业废水导致反渗透膜污堵的主要机制及控制手段,提出了针对半导体行业废水特点的膜污堵控制策略.半导体生产的不同工序会产生多种废水,包括含氟废水、含磷废水、含氨废水、重金属废水、有机废水与酸碱废水等.废水中污染物种类多且可生化性普遍较差.通常,不同种类废水分类经分质收集后,进行相应的预处理,之后部分合流处理并进入RO系统.半导体行业废水中的金属离子或氟离子易在反渗透膜面形成无机结垢,表面活性剂易形成有机污堵.反渗透膜污堵可通过预处理、膜清洗与运行条件调控等手段进行控制,如超滤、EDTA清洗剂与pH调节等,但大部分现有手段对半导体行业废水造成的污堵控制能力有限.建议未来开发针对关键污染物的预处理技术与定制化的膜清洗方案;并结合半导体生产工序,提出针对污染物关键相互作用关系的废水收集与再生处理整体策略.

中国电子级超纯水自主化制备关键难题与解决思路

电子级超纯水(Ultrapure water,UPW)是电子行业的基础性生产资料,需求量大且对水质要求极高[电阻率>18.2 MΩ·cm,TOC<5μg/L(以C计)]。随着中国电子行业自主化发展的要求,电子级超纯水需求量将持续增加,水质要求也将日趋严格。然而,中国在电子级超纯水制备领域面临3大关键难题:(1)关键材料设备与技术工艺被国外厂商垄断;(2)水质标准体系与检测能力全面落后;(3)电子级超纯水的多样化供水水源导致反渗透产水中电中性小分子有机物浓度升高且组分更复杂,加剧了电子级超纯水的制备难度。为此,提出应加快国产核心材料设备与关键技术工艺的研发、试验与应用工作,建立水质指标先进标准体系及领先检测方法和平台,开发新型超高标准技术设备与工艺,以实现多样化水源生产的3条解决思路,支撑中国电子级超纯水自主化制备。