生物质能环境风险评价模型的研究与应用

【摘要】：在世界能源问题越来越严重，石油危机已经威胁到国家能源安全的近些年来，发展生物质能受到了世界各国的关注。目前我国也正在发展和利用生物质能，这不仅调整了我国的能源结构，节约了能源的消耗，减少了污染物的排放，也对我国发展可持续能源作出了一个必要的选择。 建立了生物质能生命周期全过程的环境风险评价模型，主要包括污染物排放风险评估、生态系统稳定性风险评估、生态系统服务功能风险评估、经济风险评估和社会风险评估五大方面，其中污染物排放风险评估包括的指标有化学污染物排放风险、温室气体排放风险、酸性气体排放风险和颗粒物排放风险；生态系统稳定性风险评估包括的指标有水资源扰动风险、土地资源扰动风险、营养盐扰动风险和植物多样性扰动风险；生态系统服务功能风险评估的指标有产品供给服务功能风险、生态调解服务功能风险、生命支持服务功能风险和休闲文化服务功能风险；经济风险评估的指标有效益风险、原料风险、能耗风险和政策风险；社会风险评估的指标有粮食安全风险、能源安全风险、气候变暖风险和灾害风险。 选择以人工种植的油菜籽为原料制备生物柴油的生命周期全过程为例，收集基础数据，应用上述环境风险评价模型对其环境风险作出评价，结果表明以油菜籽为原料制备生物柴油的生命周期全过程的环境风险指数为0.54，二级危险。在评价模型的五大方面里，风险最大的是生态系统稳定性风险，风险指数为0.86，五级危险；其次为社会风险，风险指数为0.81，五级危险；污染物排放风险，风险指数为0.76，四级危险；经济风险，风险指数为0.25，二级危险；风险最小的是生态系统服务功能风险，风险指数为0.04，一级危险。在评价模型的20个指标中风险值由高到低依次为，酸性气体排放风险，风险指数为1.00，五级危险；颗粒物排放风险，风险指数为1.00，五级危险；营养盐排放风险，风险指数为1.00，五级危险；植物多样性扰动风险，风险指数为1.00，五级危险；粮食安全风险，风险指数为1.00，五级危险；能源安全风险，风险指数为0.97，五级危险；政策风险，风险指数为0.76，四级危险；水资源扰动风险，风险指数为0.75，四级危险；温室气体排放风险，风险指数为0.71，四级危险；土地资源扰动风险，风险指数为0.69，四级危险；灾害风险，风险指数为0.67，四级危险；气候变暖风险，风险指数为0.60，三级危险；化学污染物排放风险，风险指数为0.33，二级危险；生命支持服务功能风险，风险指数为0.16，一级危险；效益风险，风险指数为0.12，一级危险；能耗风险，风险指数为0.12，一级危险；产品供给服务功能风险指数、生态调解服务功能风险指数、休闲文化服务功能风险指数和原料风险指数均为0，安全。 总体而言，以油菜籽为原料制生物柴油的生命周期全过程中需要重点关注生态系统稳定性风险和社会风险，一方面需要提高油菜籽产量，培养耐旱、适应性强、对土壤肥力要求低的新型油菜籽品种，同时在油菜籽种植过程中还需关注植物多样性的变化；另一方面需要提高生物柴油的实际利用量，关注生物柴油在生产过程中的实际产出效率，发展生产效率高、生产产量高的生物柴油生产工艺。同时，为了减少生物柴油的使用对环境产生的污染，应该对生物柴油的生命周期全过程进行优化，在油菜籽的种植过程中需要提高油菜籽的产量，减少化肥等农资物质的使用；生产过程中探寻更加优化的生产工艺，缩短生产链、简化生产工艺、提高生产效率，从而减少污染物的排放。对于甲醇等辅料的生产过程也应提高生产效率，减少蒸汽、煤和电的使用。在经济方面需重点加强政府支持，对于种植生物柴油原料的农田增加一定的经济补贴，对加工生产生物柴油的企业、公司，使用生物柴油的项目、个人等提供一定的财政补贴。 【关键词】：油菜籽 生物柴油 生命周期 环境风险评价
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6;S216.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 生物柴油11-12
• 1.2 生物柴油在国内外的发展现状12-15
• 1.2.1 国外生物柴油的发展现状12-14
• 1.2.2 国内生物柴油发展现状14-15
• 1.3 生物柴油目前存在的问题和环境风险15-17
• 1.4 生命周期评价17-18
• 1.5 本文的研究内容与创新点18-21
• 1.5.1 主要研究内容18
• 1.5.2 研究方法的创新点18-21
• 2 评价模型的建立21-93
• 2.1 生物质能生命周期的范围界定21-22
• 2.2 评价模型22-93
• 2.2.1 环境风险评价23
• 2.2.2 污染物排放风险评价23-50
• 2.2.2.1 化学污染物24-26
• 2.2.2.2 温室气体26-35
• 2.2.2.3 酸性气体35-43
• 2.2.2.4 颗粒物43-50
• 2.2.3 生态系统稳定性风险评价50-66
• 2.2.3.1 水资源扰动51-55
• 2.2.3.2 土地资源扰动55-58
• 2.2.3.3 营养盐扰动58-64
• 2.2.3.4 植物多样性扰动64-66
• 2.2.4 生态系统服务功能风险评价66-74
• 2.2.4.1 产品供给服务功能67-69
• 2.2.4.2 生态调节服务功能69-71
• 2.2.4.3 生命支持服务功能71-73
• 2.2.4.4 休闲文化服务功能73-74
• 2.2.5 经济风险评价74-84
• 2.2.5.1 效益风险75-78
• 2.2.5.2 原料风险78-79
• 2.2.5.3 能耗风险79-82
• 2.2.5.4 政策风险82-84
• 2.2.6 社会风险评价84-93
• 2.2.6.1 粮食安全85-87
• 2.2.6.2 能源安全87-88
• 2.2.6.3 气候变暖88-90
• 2.2.6.4 灾害风险90-93
• 3 油菜籽制生物柴油的环境风险评价93-114
• 3.1 数据收集93-96
• 3.1.1 种植过程93-94
• 3.1.2 运输过程94
• 3.1.3 生产过程94-95
• 3.1.4 使用过程95
• 3.1.5 石化柴油基础数据收集95-96
• 3.2 评价结果与讨论96-110
• 3.2.1 污染物排放风险评价96-100
• 3.2.1.1 化学污染物排放风险指数（CI）96-97
• 3.2.1.2 温室气体排放风险指数（GI）97-98
• 3.2.1.3 酸性气体排放风险指数（SI）98-99
• 3.2.1.4 颗粒物排放风险指数（PI）99
• 3.2.1.5 污染物排放风险指数（P)99-100
• 3.2.2 生态系统稳定性风险评价100-103
• 3.2.2.1 水资源扰动风险指数（WD）100
• 3.2.2.2 土地资源扰动风险指数(LD)100-101
• 3.2.2.3 营养盐扰动风险指数（NuD）101-102
• 3.2.2.4 植物多样性扰动风险指数（BD）102
• 3.2.2.5 生态系统稳定性风险指数（Se）102-103
• 3.2.3 生态系统服务功能风险评价103-105
• 3.2.3.1 产品供给服务功能风险指数（I产品供给）103
• 3.2.3.2 生态调节服务功能风险指数（I生态调节）103-104
• 3.2.3.3 生命支持服务功能风险指数（I生命支持）104
• 3.2.3.4 休闲文化服务功能风险指数（I休闲文化）104
• 3.2.3.5 生态系统服务功能风险指数（Es）104-105
• 3.2.4 经济风险评价105-107
• 3.2.4.1 效益风险指数（CoI）105
• 3.2.4.2 原料风险指数（DvI)105
• 3.2.4.3 能耗风险指数（EnI）105-106
• 3.2.4.4 政策风险指数（PoI）106-107
• 3.2.4.5 经济风险指数（E）107
• 3.2.5 社会风险评价107-109
• 3.2.5.1 粮食安全风险指数（FI）107-108
• 3.2.5.2 能源安全风险指数（EI）108
• 3.2.5.3 气候变暖风险指数（CrI）108
• 3.2.5.4 灾害风险指数（DaI）108-109
• 3.2.5.5 社会风险指数（S）109
• 3.2.6 环境风险评价109-110
• 3.3 评价结果表110-111
• 3.4 小结111-114
• 结论114-118
• 致谢118-120
• 参考文献120-125
• 攻读学位期间的研究成果125

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