發(fā)布時(shí)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(huì)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(gè)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(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，磷資源的流動(dòng)是否能封閉，是否會(huì)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(shí)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(gè)生命周期中的磷代謝途徑。研究時(shí)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(gè)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(gè)階段和各階段的廢物處置。依據(jù)物質(zhì)流分析方法對(duì)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(duì)磷流動(dòng)和存儲(chǔ)的評(píng)價(jià)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(duì)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(duì)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(gè)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(gè)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(gè)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(jí)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(shí)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(jì)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(shí)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(duì)象的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境等屬性，概化和定義物質(zhì)流動(dòng)和存儲(chǔ)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(gè)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(duì)我國遠(yuǎn)古時(shí)期，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植時(shí)期，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展時(shí)期進(jìn)行了磷代謝的分析，通過比較三個(gè)時(shí)期的磷代謝模型得出人類活動(dòng)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?jiān)��?.5kg P 為加工產(chǎn)生的廢由于磷礦開采活動(dòng)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(huì)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(shí)，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(huì)產(chǎn)生大量的含磷堆放與丟棄對(duì)環(huán)境造成了影響。進(jìn)一步對(duì)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(duì)作物施加有機(jī)磷農(nóng)藥和磷肥產(chǎn)生的磷流，有的對(duì)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(duì)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(jì)。牲畜糞便作為重要的一項(xiàng)原料種植的磷輸入，在整個(gè)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(duì)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(duì)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(jì)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(duì)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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本文編號(hào)：2891421