目录
2015年第2期(发布时间: Feb 15, 2015 发布者:金慧敏)  下载: 2015年第2期.doc       全选  导出
1   2015-02-15 16:09:32.94 欧洲环境局(EEB)推进“国家排放限制”净化农田空气 (点击量:6)

我们呼吸的空气影响着我们的健康。欧洲农业污染物排放产生了很严重的环境问题,例如植物伤害、富营养化、酸化、酸雨(可能伤害植物、河流和生物多样性)、温室气体排放和臭氧形成。然而农业污染物排放还会导致健康问题,比如呼吸疾病和导致人类预期寿命变短。按照相关报告数据,欧洲超过90%的氨排放(2011年)来源于农业,2012年欧洲农业排放污染物中40%是甲烷。欧盟温室气体排放超过10%源于农业方面。欧盟最近的一个研究表明,2050年温室气体减排预测:与其它排放来源相比,特别是来自农业的排放不会减少。

国家排放限制指令是欧洲污染物立法的核心,也是控制跨界空气污染物控制的主要法律文件。2013欧盟委员会提出修订提案。这次修订是实施空气污染专题策略一部分。它建立了2020-2030年所有成员国减排承诺,虽然还不够好,但却朝着“环境行动计划”目标的实现迈出了重要一步。例如低于临界负荷和水平时,为保护生态系统减少空气污染物排放,有效保护人类健康,抵御空气污染带来的环境风险。国家排放限制(NEC)指令的修订提案为四种初期污染物设定了新目标,包括氨(NH3),同时第一次规定了PM2.5和甲烷限值。

欧洲环境局(EEB)在氨和甲烷减排方面有着长远目标。本文列举了其在大量关键点上强化国家排放限制提案的建议。有性价比的措施可以减少来自农业氨和甲烷排放,并应当加以改进。

EEB加强农业气体污染物排放方面的国家排放限额提出以下建议:

  • 1、 必须设定2020年和2025年国家减排甲烷长远承诺目标,并具法律约束力。并且为实现2030年国家减排承诺目标形成路线图。
  • 2、要承诺更加有力的氨减排目标,并在2025年具备法律约束力。
  • 3、欧盟成员国开发良好的操作守则,和(或)具体行动方案,强制农民作为国家大气控制计划的一部分。
  • 4、为更好地解决全部农业问题,法规的附录三(Annex III)中应包括额外措施。
  • 5、拒绝弹性机制,特别是任何允许污染物间平衡的污染补偿方案形式。

改进措施案例

欧盟显著减少农业排放的前提是正确地起草立法工具。一些有经济效益的污染控制措施可能有助于这一工作,并且其中许多措施是完全包括在国家排放限制指令修订建议中(更进一步的措施需要在附录三中改进),这些措施也应当在CAP 2014-2020年(特别是农村发展计划)和联合国缔约方气候变化公约二十一世纪议程的实施中予以考虑。

锁定了主要排放源,EBB相信新的措施应集中在牲畜、土壤(欧盟农业污染物总排放量的50%)和粪肥管理(欧盟农业污染物总排放量的六分之一)。此外,由于使用化肥和农药,占欧盟土地一半以上的耕地排放大量的挥发性污染物。

因此,欧盟成员国和欧洲议会必须确保:

  • 1、集成用于控制农业排放物的最佳可行技术措施,这是最低要求;
  • 2、改进粪肥甲烷化措施;
  • 3、发展粪肥的覆盖储存,限制发酵工艺,减少排放。
  • 4、鼓励提高肥料管理:有机肥投入交易,作物促销,同时辅以较少的投入需求、减少肥料使用和有效使用肥料--蹄机(直接将肥料混合到土壤中的机器,因此较少接触空气),利用景观(树篱),观察气象条件(避开雨天),使用固液分离方法和均匀施肥(禁止一个位置高剂量)。
  • 5、鼓励生态农业:恢复土地和破坏的草场。更加自由地寻找动物饲料(多用本地产口品,少用进口蛋白质),减少森林砍伐、造林和发展甲烷化。
  • 6、保持和发展农田景观元素(树篱,树林、草带);
  • 7、牛的营养饲料中增加氨基酸(可以降低粗蛋白并减少粪肥中氮含量);混合喂养(干和湿)或饲料中添加丹宁酸、脂肪酸或亚麻仁(避免反刍时胃中甲烷的形成)。

文章中提到了甲烷化和牲畜粪固液分离带来的经济效益,应该予以大力发展,增加经济效益。有经济效益的牲畜粪固液分离,这一方法有助于粪肥施肥中较好管理。它包括固液粪的分离。使用这一方法目的是取得较高的氮浓缩和减少氨排放。粪分离器考虑了以下方面:

  • a、施肥中使用更少的粪。
  • b、粪更易于进入土壤,土壤肥料得到更有效利用,产生更少的甲烷,因此会导致减少使用和购买化肥。
  • c、 施肥的减少降低了拖拉机的使用,因此减少了燃料消耗。
2   2015-02-04 16:18:52.237 全球农田与农田面积地图绘制研究 (点击量:6)

全球人口已经超过了70亿大关,2050年将达到90亿。满足这些日益增长人口粮食需求是全球一个主要挑战,掌握耕地面积对全球粮食生产至关重要。2015年1月16日,《Global Change Biology》杂志在线发表了关于全球耕地及其尺寸的绘制相关研究工作,并且这一产品可以从http://cropland.geo-wiki.org网站上免费下载。

该研究工作汇聚了全球多个课题组遥感、土地覆盖和农业专家,以2005年数据为基准,整合了许多全球独立地图,研制出两个产品:一个是绘制了1公里IIASA-IFPRI耕地比例地图;另一个是同分辨率的全球尺度地图。这些独立的地图是从世界各地一些机构和组织整合进来的,包括已有的全球陆地地图(如GlobCover 2005 和MODIS v.5)、区域地图(如AFRICOVER)和国家地图。这些数据利用FAO提供的统计方法进行了校准,并利用Geo-Wiki对数据进行训练,新的IIASA-IFPRI耕地产品用高分辨率卫星图像进行了校验,精确率超过了82.4%。另外,也用EarthStat耕地产品进行了比较,显示具有较低的平方根误差。与对照相比,具有较高的拟合度。

这项成果可服务于全球土地模拟和综合评估,特别是改善了需要耕地信息的土地模型的应用。这一成果被地球观测组织(GEO)的全球农业监测组用来进行月报和作物生产监测活动。

3   2015-02-04 14:40:41.807 在世界湿地日国际可持续发展研究所发表关于湿地植物香蒲的“生态生物量” (点击量:3)

国际可持续发展研究所(IISD)今天发表一篇论文表明他们正在深入地认识湿地。论文是关于研究使用普通湿地植物香蒲来制造固体燃料以及作为“生物炭”物质。生物炭有着广泛的潜在用途,包括清洁饮用水、提供热量、改善农业土壤。它与煤相似,但不是化石燃料。

国际可持续发展研究所(IISD)之前的研究介绍了 “生态生物量”收获的概念,主要是基于工业的流域养分管理和生物量的大量水生植物香蒲(Typha spp.)。收获香蒲移除了生长期吸收并储存在收获植被原料中的养分(如磷)。香蒲生物量可以用于生产生物能源、生物炭和高价值生物燃料和生物产品等固体燃料。

目前工作已从概念研究转向试验和商业规模应用。在边际农地收获的香蒲和其它生态生物量物种种植于雨水沟渠和浅水储存点,通过径流自然汇集养分。2年的商业规模收获试验是在荷兰马尼托巴附近的LaSalle redboine保护区进行。2013年的香蒲收获实验研究重点是优化收割、打包和收集的方法、物流、装备。固体燃料产品由收获的香蒲生物量生产,并同小麦秸秆混合成为高价值固体燃料产品。产品用于生物质层燃炉系统的产热。香蒲也被评价为生物炭或炭原料。研究者对香蒲生物炭原料和小麦秸杆进行了比较,评价了产品内能和不同参数。固体燃料燃烧试验分析了香蒲灰对于农业和土壤的价值。对香蒲生物炭作为水过滤的活性炭媒介进行了初步测试。

IISD进行的小流域创新管理方案证明香蒲是一种可持续和可再生生物量资源。作为养分和保水管理策略的一部分,香蒲收获后提供了多种环境和经济的共同效益。温尼伯湖减少非点源营养负荷的困难挑战是可以解决的,同时还为基于流域的生物经济的提供经济收入。

Joe Ackerman博士主持了关于饮用水方面的研究,他是美国阿克曼的曼尼托巴大学的博士后研究人员,他通过香蒲生物炭做跑水实验,发现它有助于控制气味、改善色度。他认为香蒲生物炭有可能成为与目前的商业产品一样好或更好的产品。Joe Ackerman博士认为

香蒲生物炭有可能成为高端生物产品。可以燃烧香蒲产生热能,同时得到生物炭。目前在不列颠哥伦比亚省(加拿大西海岸省)正研究将生物炭用于水处理,并且活性炭已经用于brita品牌的滤水器。

这一研究表明香蒲炭可以考虑作为高质低碳的热源。此外,将生物炭或灰分加入土壤会增加碳、磷、钾,有助于改善土壤质量,对植物生长和作物健康有益。

IISD高级研究科学家Richard Grosshans说:香蒲吸附环境中毒素和营养的自然能力令人惊讶,IISD的研究表明,通过收获这一植物可以捕获和移除P,而磷是温尼伯湖的主要关注问题。收获的植物原料可以作为产热的固体燃料,以及诸如液体燃料和生物炭等高价生物产品。

近十年来,IISD一直在研究香蒲应用的创新方法,包括作为各种形式的生物能源和浮动湿地。

论文内容可参阅IISD网站:http://www.iisd.org/publications/cattail-biomass-watershed-based-bioeconomy-commercial-scale-harvesting-processing-nutrient-capture-biocarbon-high-value-bioproducts

4   2015-02-09 10:12:35.367 基于物联网的农村污水监测系统设计研究 (点击量:2)

大理学院数学与计算机学院的研究学者提出了利用物联网技术进行农村污水排放情况实时监测的系统设计,论文近期发表在《环境工程学报》第9卷第2期。

摘要:针对农村污水排放点多、面广、分散、量小等特点,提出了一种利用物联网技术进行农村污水排放情况进行实时监测的系统。通过在农村集中区域部署一定量的环境传感器节点,利用无线网络传输特性,将污水排放情况传输至监测中心。综合利用物联网感知层、网络层及应用层的相关技术,介绍了感知层传感器节点的监测原理,并提出了应用层监控软件的设计方案。该系统可以有效、实时地监测污水排放流量大小、污染程度等情况,对环境监测部门具有一定的决策支持作用。

物联网技术方兴未艾,物联网技术是各种感知技术、现代通讯技术、人工智能和自动控制技术的集成应用。其实质是利用无线传感器网络技术,通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。国内外许多科研单位和学者对物联网进行了研究,并且应用于各个领域,例如冷淑君等将物联网技术应用于水资源环境监测,裴素萍等利用物联网进行土壤含水率监测及灌溉系统的研究,刘向举等利用物联网进行室内环境监测系统的研究等。物联网在设施农业中也有广泛的应用,近年在温室环境监测与调控、产品溯源、病虫害远程诊断等方面取得了重要进展。

文章在研究分析农村水污染产生原因和农村水污染防治工作中存在问题的基础上,提出了利用物联网技术来实时监测农村污水排放情况的监测系统,通过在污染严重的重点农村部署一定量的传感器节点来监测污水排放情况。文章详细介绍了水环境传感器节点和网关节点的设计,具体系统设计原理及系统结构,监测模型等,可查阅相关期刊文章内容。

5   2015-02-09 17:05:17.49 有机肥和污泥中的磷素比可溶性无机磷肥更易回收 (点击量:2)

2015年1月8日,英文期刊《环境科学与技术》在网上刊发了一篇关于磷素吸收相关的文章。

磷素是陆地和水域富营养化的关键因素,农业中磷素进入水域,导致富营养化,同时也减少了土壤中磷素含量。因此,必须对残余物中的磷素进行回收利用。作物残余中的磷素含量较低且植物有效性未知被认为是循环利用的限制因素。

研究人员通过确定农产品残余中的磷素植物有效性,定量了意大利黑麦草和不同植物磷有效性的大田土壤中的磷对有机肥和污泥的效应,显示,当有机肥和淤泥中的磷素被生物吸附或铁离子吸附((Fe)/P(1.6))时,比NPK更加有效。厌氧消化在一定程度上减少了磷素的植物有效性。当污泥中钙磷含量高时,其磷素对植物无效。与假定知识相比,正确处理植物残余,磷素的可回收性比氮磷钾肥效果好。减少土壤中磷素的肥料中有机质吸附作用,可以提高磷素的再循环能力。

6   2015-02-15 14:04:17.067 新技术避免可再生生物燃料生产与粮食资源的竞争 (点击量:7)

可再生生物燃料产业正如火如荼地发展着,世界各国政府出台了很多鼓励政策,风险投资蜂拥而至。但是随着环境污染、耕地减少,世界范围内已出现了粮食危机。同时出于对清洁能源的需求,世界各国纷纷开发新能源燃料,全球生物乙醇的生产一直在持续增加。尽管生物乙醇被广泛认为是增加未来能源安全的方式,但生物乙醇生产的快速扩张已引起生产作物的土地利用方面和由此引起的粮食价格上涨方面的争议。

然而一组日本学者已开发出一项技术,可以由同一种作物同时生产生物乙醇和动物饲料而不需额外的生产设施。

所用工艺就是著名的固态发酵系统(SSF),将生长到用作动物饲料的全部水稻植株打包做成一个含有酶、酵母和细菌的不透水的塑料包。发酵期间,水稻植株内糖和淀粉在酵母作用下,不断积累然后排水产生蒸馏燃料乙醇。剩下的塑料包内青贮饲料可用作牲畜饲料。按照发表于《生物燃料的生物技术》的这一研究,试验期间,经6个月的发酵,每一包稻草经这一工艺产生最多12.4kg的纯乙醇。这是传统青贮饲料生产乙醇数量的10倍。传统的青贮饲料一包也可以流出乙醇,但每包只产生1.7kg乙醇。

尽管发酵需要比平常更长的时间,但这一过程不需要额外的能量输入,并且乙醇不含不溶性颗粒,更容易处理。

来自日本国立研究所农业环境部的第一作者 Mitsuo Horita认为,第二代生物燃料生产的瓶颈包括需要巨大设备、大量原料运输和复杂的处理过程,都是花费高、消耗能量大的过程。他们研发的这种可移动纤维素乙醇生产装置采用“固态发酵工艺”,展示了一个潜在替代石油燃料并不与粮食资源竞争的生产方式。

试验期间,经过6个月的发酵,每捆秸秆可生产12.4kg乙醇,后续还有持续有约1.7kg酒精从圆捆包中流出。尽管该装置需要的发酵时间较长,但不需要消耗其他能量,通过真空蒸馏器蒸馏后,可得到圆捆包中流出乙醇的86%。研究人员称,该装置小巧灵活,农民可以单独购置,并持续生产生物燃料,可以广泛应用于发展中国家。

“我们演示的是一个完全的、按比例放大的系统,它显示了在一般农场条件下的应用潜力。我们的系统建立在农民传统的生产动物饲料的青贮工艺基础上,不需要特殊设施和复杂工艺。工艺产生高产量的乙醇,同时生产优质的饲料,且无废物产生。”第一作者Mitsuo Horita如是说。

美国农业政策与贸易研究所的Jahi Chappell农业政策主任说SSF系统可能无法解决来自生物燃料短缺的挑战。Jahi在一篇SCI论文中说,如果这一工艺导致适于农业活动的土地变成生产生物燃料和饲料的土地,那么就会产生降低粮食安全的竞争。

研究人员强调未来需要更深入开发以提高乙醇产量和回收率,并在系统大量推广之前对生物圈的环境进行评估。引述第一作者Horita的观点,大量使用SSF的主要挑战是技术成本。农民也需要有权使用发电站,这样才能销售他们生产的乙醇。