基于LCA的黄土高原沼气生态果园环境影响研究

为了综合评估黄土高原沼气生态果园的生命周期环境影响,基于陕北黄土高原地区实际工程案例,利用生命周期评价(LCA)方法计算出黄土高原沼气生态果园系统的能源消耗和污染物排放潜值,并分析了系统在不同功能阶段的环境和经济表现。结果表明:在系统完整生命周期中,环境排放发生在建设阶段和果园生产阶段,沼气利用阶段则创造了显著的生态减排效益,基础设施、田间管理、果园建设及生产是带来环境负荷的主要因素,其中田间管理过程对温室效应、环境酸化、富营养化及能源耗竭潜势分别造成高达83%、55%、43%及59%的排放量,果园生产过程也导致了较高比率的富营养化(40%)、人体毒性(41%)、光化学氧化(66%)及能源耗竭(26%)问题;沼肥还田、沼气发酵及由沼气利用引起的燃煤替代是节能减排的贡献因素,系统的温室效应、环境酸化及富营养化等环境潜值均为负值,相比单一的苹果种植模式具有更强的环境可持续性。此外,利用开发的综合经济效益指标进行核算得到系统的集合经济效益(IBE)为$2 544.25,在建设期、生产期和利用期分别为$-255.11、$2 447.67及$351.47,表明系统前期处于亏损状态,但后期经济效益可观,具有整体上的生命周期经济可持续性。

污泥—生物炭耦合还田技术研究进展

从生物炭和污泥的基本理化性质出发,介绍了生物炭和污泥对农作物增产、改良土壤等方面的作用机制,概述了生物炭和污泥耦合肥料的制备、国内外还田技术的研究现状以及污泥—生物炭耦合农用的效用情况。通过对污泥—生物炭肥料品质的全面分析,针对性评价了其安全性、稳定性及增产效果,认为该技术拥有较强的推广可行性。我国农村秸秆资源大量剩余,城市污泥过剩引发环境问题,而污泥—生物炭耦合生态农用技术为秸秆和污泥的资源化、无害化处理利用提供了解决方案。

基于能值方法的“五配套”生态果园可持续性评价

为了揭示"五配套"生态果园模式的可持续发展潜力,以"猪-沼-粮"、沼气生态村及单一苹果种植模式为参照,应用能值方法对研究区内"五配套"生态果园系统进行能值评价和温室效应减排分析。结果表明:"五配套"生态果园整体上符合其他各类沼气循环农业系统的典型特征,即自我更新能力强、环境负载小、生产效率及投资收益率高、系统可持续性强。"五配套"系统的环境负荷率(0.16)明显低于单一苹果种植系统的环境负荷率(2.77),而能值产出率与"猪-沼-粮"系统类似,分别是11.10与11.89,均显著高于单一苹果种植系统的2.69,这表明该模式的建设对环境的破坏力较小,能够取得良好的经济和生态效益。然而,该系统的能值废弃率为1.03×10-3,显著高于其他沼气系统,且能值投资率偏低(4.76),可见该模式对自然资源的利用程度较低,系统内能值流动性不强。系统的ESI指数为69.10,相比沼气生态村系统和单一苹果种植系统具有更强的环境可持续性,充分体现了"五配套"生态果园模式良好的系统活力和发展潜能。此外,通过对系统生命周期温室气体排放量进行分析,发现其具有整体上的GHG减排效益,且潜力高达1 251.99 kg CO_2-eq·a-1,减排效益来源主要是猪粪发酵、沼肥农用以及燃煤替代。

沼气工程抑制源分析及其解抑技术优化

以废水厌氧生物处理为典型的各类沼气工程,能够有效推动有机废弃物资源化、无害化、稳定化利用进程,在环境保护、能源利用方面具有显著的优越性。目前国内外研究较多的厌氧生物处理技术,主要针对城市污水、畜禽养殖场废水、医院医药废水残留、农村校园厕所粪污等。文章针对抗生素、酚类、重金属离子、苯及硫酸盐等典型抑制性物质的特性,系统性地讨论了各类抑制源在厌氧消化过程中的抑制作用机理,并针对性地提出了几类有机废水厌氧生物处理工程的解抑复稳方案,为该领域抑制源的深化研究提供一定的参考。

一类分数阶方程的数值解法

文章用有限差分法对Fisher分数阶微分方程进行近似和求解,对所建立的差分格式进行了合理的收敛性和稳定性分析,最后通过数值算例得到了方程的数值解表达式,并验证了数值解与精确解高度拟合,进而证明了该差分格式的可行性。