發(fā)布時間：2020-11-20 12:37

　　 磷是我國重要的戰(zhàn)略性資源之一。而需求量的不斷增加與不可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)社會代謝方式造成了磷資源需求與供給的矛盾。生物燃料乙醇作為重點(diǎn)發(fā)展的液體能源，其整個生命周期過程如原材料種植、運(yùn)輸、生產(chǎn)、消費(fèi)、遺棄等環(huán)節(jié)的磷資源代謝是否會對環(huán)境造成影響，磷資源的流動是否能封閉，是否會影響中國磷資源和生物燃料乙醇的發(fā)展戰(zhàn)略。如何在發(fā)展生物燃料乙醇的同時降低資源和環(huán)境的負(fù)擔(dān)，需要進(jìn)行研究。 本文利用物質(zhì)流分析的方法描述我國玉米和木薯燃料乙醇整個生命周期中的磷代謝途徑。研究時間為2008年，結(jié)果圖用e!Sankey軟件繪制。其中，玉米燃料乙醇以黑龍江華潤酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、安徽豐源生化燃料乙醇有限公司為代表企業(yè)，木薯燃料乙醇以廣西中糧生物能源有限公司為代表企業(yè)。首先，建立生物燃料乙醇整個生命周期的磷代謝模型，包括磷礦開采、磷產(chǎn)品生產(chǎn)，原料種植，乙醇制取幾個階段和各階段的廢物處置。依據(jù)物質(zhì)流分析方法對模型中的每一過程進(jìn)行詳細(xì)的核算，在引入各階段產(chǎn)品與副產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)分配比率的基礎(chǔ)上，得到玉米和木薯燃料乙醇靜態(tài)磷物質(zhì)流分析模型。 對磷流動和存儲的評價結(jié)果表明，我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)磷代謝的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出資源輸入強(qiáng)度大，利用效率和循環(huán)效率低，水體排放和土壤積累率高的特點(diǎn)。其中，磷礦開采和工廠加工廢水占水體總負(fù)荷的比例較大。發(fā)展生物燃料乙醇對我國磷礦資源的消耗年限影響較大，如果在全國范圍內(nèi)推廣E85生物燃料乙醇，按照現(xiàn)有的資源消耗速率，將使我國的磷礦資源每年減少約8-9年。 從磷資源消耗角度比較，發(fā)展玉米燃料乙醇優(yōu)于木薯燃料乙醇。就全國平均值而言，發(fā)展木薯燃料乙醇比玉米燃料乙醇對磷資源消耗年限的影響大。與玉米種植相比，木薯種植過程中需要投入的磷資源多，且資源利用率低，土壤積累率高。玉米種植各省差異較大，安徽省的磷資源投入量遠(yuǎn)高于另外兩個省份，資源利用率僅26.08%，土壤積累率高達(dá)72.37%。與其他兩個省份相比，吉林省的磷循環(huán)途徑較好。從水污染角度比較，發(fā)展木薯燃料乙醇優(yōu)于玉米燃料乙醇。生產(chǎn)1t燃料乙醇，玉米和木薯燃料乙醇整個生命周期分別進(jìn)入水體5.363kgP·t~(-1)和4.306kgP·t~(-1)。本文提出在生物燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)鏈中，可通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)各階段副產(chǎn)品利用等措施提高資源代謝效率，減少環(huán)境污染。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：S216.2
【部分圖文】：

玉米和木薯是一年一熟的，因而本研究的時間間隔取一年。研究年份選擇處于穩(wěn)定發(fā)展的‘十一五計劃’的中間階段，2008 年。此外，根據(jù)生物燃料乙醇的發(fā)展情況看，2008 年的數(shù)據(jù)具有代表性和可靠性。以 2008年作為基準(zhǔn)年，認(rèn)為實(shí)體經(jīng)濟(jì)在這段時間處于穩(wěn)定運(yùn)行階段，且所有的生物地理化學(xué)過程在該研究年限內(nèi)達(dá)到了平衡。3.3 磷代謝模型建立在明確研究目的和界定系統(tǒng)邊界后，需要根據(jù)研究對象的自然、經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境等屬性，概化和定義物質(zhì)流動和存儲的結(jié)構(gòu)框架。劉毅等[44]從磷化工業(yè)、農(nóng)業(yè)種植、規(guī)模養(yǎng)殖、家庭養(yǎng)殖、農(nóng)村居民、城市居民、城市污水處理幾個方面進(jìn)行了中國靜態(tài)磷物質(zhì)流分析。其中農(nóng)業(yè)種植中詳細(xì)分析了磷的輸入輸出量。Fan 等[7]利用物質(zhì)流分析的方法對我國遠(yuǎn)古時期，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植時期，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展時期進(jìn)行了磷代謝的分析，通過比較三個時期的磷代謝模型得出人類活動不僅使磷資源的使用量增加，還使磷資源的代謝變得復(fù)雜。

采中的磷肥來自于巖石圈沉積的磷礦的開采。中和第二大磷肥生產(chǎn)國[75]。Zhang 等[76]研究表明，用率僅為 39%，即含 10kg P 的磷礦中，只有 3.9廢棄在開采地的殘渣，0.5kg P 為加工產(chǎn)生的廢由于磷礦開采活動的不合理，尤其是小型的，效量中，由于沉積成因不同，80%是低品質(zhì)磷礦；量為 23%，即 10%P。只有 7%為高品質(zhì)磷礦，采和磷肥工業(yè)會導(dǎo)致土地資源的污染和水環(huán)境用于磷肥的生產(chǎn)[3]，除了磷肥，磷礦還可以生產(chǎn)業(yè)。磷礦開采時，通過一定的開采技術(shù)使磷礦磷礦開采和礦石粗選的過程會產(chǎn)生大量的含磷堆放與丟棄對環(huán)境造成了影響。進(jìn)一步對原礦量的含磷廢水污染水體，選出的磷精礦進(jìn)行作上分析，得到了磷礦開采過程中的磷代謝分析模

農(nóng)村和城鎮(zhèn)人口的排泄物進(jìn)入耕地中磷，由于牲畜養(yǎng)殖等產(chǎn)生的糞入耕地中的磷，還包括對作物施加有機(jī)磷農(nóng)藥和磷肥產(chǎn)生的磷流，有的對農(nóng)田實(shí)行污灌，灌溉水中含有一定的磷，考慮到種植過程中種子的投一些秸稈廢棄物對土地中的殘留等，也是磷輸入流的一部分。自然輸入主要是降雨引入的磷，因磷經(jīng)由大氣圈與土壤、水體的循環(huán)通量很小，氣沉降和地表揮發(fā)過程可忽略不計。牲畜糞便作為重要的一項原料種植的磷輸入，在整個磷的循環(huán)過程中起著重要的作用，是連接農(nóng)業(yè)，畜牧重要途徑，但本研究認(rèn)為生物燃料乙醇的增加導(dǎo)致作物產(chǎn)量的增加，對量不產(chǎn)生直接影響。因而模型中只考慮現(xiàn)有的牲畜量對磷循環(huán)的影響。糞便的其他途徑與本研究的目的不直接相關(guān)。另外，經(jīng)過調(diào)查和計算，種植系統(tǒng)中污灌引入耕地的磷與系統(tǒng)的交換量相對較小，模型中不考慮的輸出流除了部分進(jìn)入作物（玉米籽粒、木薯塊莖）外，另外一部分進(jìn)稈。秸稈部分回田進(jìn)入土地，部分作為牲畜飼料，部分被燃燒�？紤]到的飼料用途，它是原料種植過程的副產(chǎn)品，存在產(chǎn)品與副產(chǎn)品之間分配的問題。未被利用的磷積累在土壤中，易于隨地表徑流和滲漏進(jìn)入水體
【參考文獻(xiàn)】

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1 葉詩瑛;汪愛民;褚巍;吳克;俞志敏;孫世群;金杰;蔡敬民;;安徽省新農(nóng)村建設(shè)中居民生活垃圾管理對策[J];安徽農(nóng)學(xué)通報;2007年08期

2 李悅;;沈陽市典型農(nóng)村生活垃圾狀況調(diào)查及污染防治研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年12期

3 趙凱;蔣盛軍;但忠;羅長輝;;350個木薯品種資源的塊根淀粉磷含量測定[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年14期

4 姜文英;柴立元;何德文;王云燕;歐陽麗偉;;鉛鋅冶煉企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的物質(zhì)流分析方法研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2006年04期

5 陳朱蕾,唐贏中;中國城市糞便的可持續(xù)利用研究[J];城市環(huán)境與城市生態(tài);1999年02期

6 張振文;陸小靜;葉劍秋;李開綿;;木薯種植對土壤肥力影響的研究進(jìn)展[J];廣西農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年05期

7 黎勇;鐘格梅;劉展華;黃江平;李裕利;;廣西農(nóng)村地區(qū)污水的排放調(diào)查與處理探討[J];應(yīng)用預(yù)防醫(yī)學(xué);2009年03期

8 陳漢東;;木薯秸稈綜合利用技術(shù)應(yīng)用淺析[J];廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械化;2011年05期

9 丁文武;原林;湯曉玉;肖澤儀;;玉米燃料乙醇生命周期能耗分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2010年06期

10 姚偉;曲曉光;李洪興;付彥芬;;我國農(nóng)村垃圾產(chǎn)生量及垃圾收集處理現(xiàn)狀[J];環(huán)境與健康雜志;2009年01期

本文編號：2891421