人工鱼礁生态系统碳汇机理及潜能分析

人工鱼礁海区作为典型的浅海人工修复增殖生态系统,其生物群落结构、生态环境均在一定范围内受到人为调控,因此,该系统的碳循环过程和固碳能力很大程度上被人类生产活动所影响。本研究根据人工鱼礁生态系统的结构特征,探讨礁区主要生物固碳因子及其固碳机理,初步提出礁区生物固碳量的计量方法,并讨论通过人工鱼礁建设扩增海洋生物固碳的途径与方法。

海湾扇贝骨料不同替代率对人工鱼礁物理性能影响及碳汇作用分析

本研究在抗压强度为C25的普通混凝土配合比的基础上,采用粗、细扇贝壳对混凝土中的天然骨料部分替代,并对扇贝壳混凝土配合比进行了研究,比较了粗、细扇贝壳替代天然骨料混凝土的工作性能和基本力学性能,并根据山东省2016~2020年的投礁计划,对利用扇贝壳替换人工鱼礁混凝土中天然骨料的固碳潜能及可清理的废弃扇贝壳堆积面积进行估算。结果显示,随着扇贝壳替换天然骨料比例的增加,混凝土的塌落度呈降低趋势。粗扇贝壳替换天然粗骨料混凝土较细扇贝壳替换天然细骨料混凝土的塌落度降幅大;粗扇贝壳替代混凝土中的天然石时,扇贝壳混凝土的抗压性能与基准混凝土基本接近,粗扇贝壳的最佳替代率为40%,28 d抗压强度较基准混凝土提高了7.3%。用细扇贝壳替代混凝土中的天然砂时,可使混凝土的抗压性能较基准混凝土提高幅度较大,最佳替代率为60%,28 d抗压强度较基准混凝土提高了33.5%;以细扇贝壳替换混凝土天然细骨料替换率为50%~70%估算,山东省2016~2020年计划新建的2043万空方人工鱼礁均用此种混凝土制作,可实现礁体固碳量27.54~38.56万t,可减少废弃贝壳陆地堆积面积5.89~8.24km^2,具有很高的生态潜能。

基于全寿命周期的钢渣沥青混合料环境及经济效益分析

为对比分析钢渣沥青混合料环境及经济效益、推动钢渣在道路工程建设中的资源化利用,采用生命周期分析方法,基于湖南省某高速公路工程实例的活动数据和定额数据,量化钢渣沥青混合料和常规沥青混合料(AC-13C、AC-20C)的能耗及碳排放,对比分析钢渣替代不同天然集料(玄武岩和石灰岩)分别用于沥青路面上面层和中面层的环境效益。基于钢渣所含碱土矿物自发的碳酸化反应,探讨实验室条件下钢渣的固碳潜能。此外,采用效益-费用分析法比较钢渣沥青混合料和常规沥青混合料的建设成本及运营期养护成本,研究钢渣运距对工程造价的影响,提出钢渣的最大经济运距。研究结果表明:每1 000 m~3钢渣沥青混合料AC-13C和AC-20C在建设期全过程的碳排放量分别为157.11、148.22 t,相较于常规沥青混合料分别降低12.20%和增加3.08%,其中钢渣沥青混合料AC-13C和AC-20C在原材料生产及运输环节的碳排放量分别为80.25、73.50 t,占建设期全过程的比例分别为51.08%和49.60%;钢渣固碳潜能巨大,每吨钢渣的理论最大固碳量为0.33~0.48 t,经济效益分析结果表明,上面层钢渣沥青混合料AC-13C建设成本和养护费用分别为每年42.0、8.8元/m~2,比常规玄武岩沥青混合料每年节约了6.8、3.6元/m~2,而钢渣沥青混合料中面层AC-20C的建设成本为每年57.6元/m~2,略高于常规中面层石灰岩沥青混合料的每年54.0元/m~2;钢渣的运距是影响环境和经济效益的关键因素,当运距分别超过171.8、225.0 km,钢渣沥青混合料上面层在碳排放和建设成本方面的优势将消失;在实际应用中,建议将钢渣在生产地附近利用,且替代玄武岩应用于沥青路面上面层,以最大程度发挥其环境和经济效益。