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城市污泥土地利用碳排放的研究

2018-08-08 14:57:29来源:中国给水排水浏览:评论:0
  污泥土地利用是目前最能体现资源化利用的途径之一,尽管我国目前污泥采用土地利用作为处置终端形式的比例仍较低,但从国际和国内趋势来看,土地利用正成为受政策鼓励和优先选择的污泥处置方式。污泥土地利用能够提供植物所需的养分,提高地上生物量,促进土壤有机碳积累。此外,污泥应用于林地、园林绿化、草坪等领域,可部分替代化肥施用量,减少化肥生产过程中温室气体的排放量。因此,土地利用碳排放的研究是污泥处理处置技术体系碳排放评估系统的重要组成部分,也可为政策的制定提供有效参考,本文介绍了城市污泥土地利用直接排放和碳补偿的温室气体核算方法的研究进展,结合我国污泥土地利用实际情况,分析了应用IPCC清单法核算污泥土地利用碳排放过程中存在的具体问题,并提出了相应建议。   1污泥土地利用核算方法   目前国内外广泛认可的污泥土地利用碳排放计算方法主要有联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)清单法、实测法和模型法。   1.1IPCC方法   IPCC指南提供了温室气体核算的通用方法、计算公式和排放因子,对污泥土地利用碳排放核算具有较高的参考价值和指导意义。采用人类活动程度的信息(称作“活动数据”)与量化单位活动排放量的系数(称作“排放因子”)相乘得到碳排放量。   ①直接排放的核算方法   目前,污泥土地利用的氧化亚氮(N2O)排放沿用IPCC2006关于农田N2O直接排放的公式,即土壤每添加1kg化肥、污泥或畜禽粪便等肥料,土壤将增加0.01kg的N2O-N排放量。   ②土壤碳库的核算方法   土壤碳库对全球陆地碳循环与气候变化具有关键影响。农业土壤固碳和温室气体减排已经被国际社会认为是扭转日益增加的大气二氧化碳(CO2)浓度的可选途径(IPCC第4次气候变化评估报告)。基于一个确定时期内(如20年),核算参照条件(即未退化或改良的自然植被下)与土地利用管理措施变化后的土壤碳库的变化。此核算方法基于两个假设:a.随着时间的变化,在特定土壤、气候、土地利用和管理方式下,土壤有机碳含量趋于稳定、平衡;b.土壤有机碳库的变化是线性的。   ③替代化肥的碳补偿核算方法   污泥土地利用替代化肥的碳补偿,可以用全国尺度的化肥生产消耗的煤、天然气、电等能源消耗量乘以相应的排放因子核算。   1.2实测法   实测法是获取国家尺度活动数据的前提和基础,通过监测手段或国家有关部门认定的连续计量设施,测量排放气体的流速、流量和浓度,用环保部门认可的测量数据来计算气体排放总量的统计计算方法。此法虽然核算精度较高,但是成本相当高,并且样本要有代表性,监测范围也有限。   1.3模型法   土壤固碳也可以采用模型法,通过整理文献数据,按不同管理措施分别计算土壤有机碳年增加量和年增长率,采取有机碳随时间线性增长的模式估算土壤有机碳年增加量和增长率。   2碳排放核算存在的问题   IPCC清单法是目前较为实用和简洁的方法,对于统计数据不够详尽的情况有较好的适用性。但是,此方法应用到我国污泥土地利用的温室气体排放核算仍然有一系列技术障碍。   2.1核算边界模糊   污泥土地利用可视为等同于农田土壤施用有机肥,施肥措施土地利用的碳排放核算边界,不仅包括污泥施用的土壤N2O和甲烷等温室气体,而且包括污泥施用对土壤有机碳库,以及因此抵消化肥生产过程的碳排放。因此,在评价污泥土地利用的碳排放时,应综合考虑污泥的直接碳排放和碳补偿。   2.2排放因子不确定   污泥和化肥对土壤N2O排放的影响结果不尽一致,因此IPCC指南中将化肥和污泥的排放因子定为一样是不恰当的。此外,污泥土地利用的直接碳排放受温度、水分、土壤质地、肥料用量、施肥方式以及施肥时间等多种因素的影响,因此得出的结论也不完全一致。   2.3监测困难,基础数据缺乏   污泥处理处置在国内起步较晚,土地利用作为终端处置形式的监测工作还较少。因此,国内缺乏针对我国国情的污泥土地利用分类体系、植被特点、土壤特征等数据。此外,我国农业土地分布区域广泛,自然条件、种植制度差异较大,土壤类型及有机碳含量的地域分布差异极大,把握试验的样点布局与数据也十分困难。   土壤碳库是个动态库而非静态库。在污泥施用条件下,准确掌握其动态过程以及合理评估土壤温室气体排放的变化,验证碳在土壤中固定和贮存的行为较为困难。此外,污泥对土壤碳的影响是长期而复杂的,短期的普通监测并不能全面反映土壤碳库的变化情况。因此,在研究的时间尺度上,目前的时效积累还不足以对固碳或碳汇能力作出判断。   3对碳排放核算工作的建议   3.1建立长期定位试验系统   污泥土地利用对土壤固碳的影响是长期的,因此,我国应建立长期定位试验,研究污泥施用量、时期等管理措施因子,以及土壤类型、气候变化等因子对土壤固碳及土壤温室气体无组织排放的影响。通过长期定位试验,研究施用污泥的土壤碳库长期、动态的变化,探索土壤碳库的饱和量及周期。与此同时,也可以初步估算污泥土地利用后土壤温室气体(如N2O、CH4)的排放因子。   3.2完善数据采集系统   为合理评估污泥土地利用的温室气体排放,应形成符合我国污泥土地利用及其植被特征,与现行污泥土地利用分类体系相一致的数据系统。目前,应收集现有数据如统计年鉴、普查及调查数据等官方统计资料,作为最权威的数据来源。此外,还应通过实地调研、污泥处理厂统计数据、公开发表的文献、论文、报告等多种渠道进行补充。   4结语   随着污泥应用于园林、农田的比例提高,污泥土地利用在污泥处理处置系统的温室气体减排活动中发挥的作用也越来越重要。核算污泥土地利用的温室气体排放及产生的碳补偿,是核算污泥处理处置系统碳排放的基础。然而,我国污泥土地利用碳排放核算工作面临排放因子不确定性大、基础数据获取难度较大、可比性较低等实际困难,亟需大力开展适合我国污泥土地利用的碳排放核算研究。在理论和方法方面加强探索,建立长期试验点,从而推动污泥土地利用的碳排放研究。
 

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