黃 莉,武慧君,衛(wèi)凱平,王曉旭,陳曉芳

(安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南 232001)

氮、磷是居民消費(fèi)過程中必不可少的營養(yǎng)元素,然而,人口對食物的大量需求以及消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化,使得氮、磷在食物生產(chǎn)和消費(fèi)過程中的流動加快,人類向環(huán)境排放的過量氮、磷已經(jīng)造成比較嚴(yán)重的環(huán)境問題,如酸化、富營養(yǎng)化和全球變暖等[1-3]。因此,為減輕氮磷流動造成的環(huán)境影響并保證食物安全,必須從氮磷的角度出發(fā)分析居民消費(fèi)過程造成的環(huán)境問題。

早在20世紀(jì),人們就從植物生理的角度開始了營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和平衡研究[4]。研究者主要通過質(zhì)量平衡方法計(jì)算氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的流動來評估水體富營養(yǎng)化水平, 但研究系統(tǒng)被看作是“黑箱”而無法確定環(huán)境影響的主要來源[5-6]?；谠氐奈镔|(zhì)流分析方法(substance flow analysis,SFA)是在質(zhì)量守恒基礎(chǔ)上建立起來的,可刻畫單個(gè)元素在特定系統(tǒng)中的流動和貯存狀況,已被廣泛用于評估全球[7-8]、國家[9-10]、城市[11-12]和流域[13-14]等不同尺度上的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的流動,但大部分研究是分析氮、磷對水體的營養(yǎng)負(fù)荷貢獻(xiàn),對全球變暖和酸化等環(huán)境影響關(guān)注不多,且研究系統(tǒng)多集中于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[15]或食物系統(tǒng)[16],專門對居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)環(huán)節(jié)做系統(tǒng)分析的研究不多。因而,迫切需要從生命周期角度全面地分析消費(fèi)系統(tǒng)(包括農(nóng)產(chǎn)品初加工及居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)等)的資源與環(huán)境效應(yīng)。生命周期評價(jià)方法(life cycle assessment,LCA)是評估產(chǎn)品或系統(tǒng)從搖籃到墳?zāi)拐麄€(gè)生命周期的環(huán)境影響,相比其他方法能夠更全面、客觀地分析系統(tǒng)造成的各類環(huán)境影響[17]。

基于生命周期評價(jià)方法,構(gòu)建了居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)氮磷環(huán)境影響分析模型,該模型包括作物初加工、畜禽屠宰加工、農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)和城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)等過程,并以安徽省2015年食物系統(tǒng)過程中的氮磷物質(zhì)流動為例,對比分析氮磷流動在消費(fèi)系統(tǒng)中造成的多種環(huán)境影響,為減少消費(fèi)系統(tǒng)氮磷流動環(huán)境影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 區(qū)域概況

安徽省位于中國華東地區(qū),地處長江、淮河中下游,占地面積約為14萬km2。統(tǒng)計(jì)資料[18]顯示,2015年全省常住總?cè)丝跒? 144萬人,其中,城鎮(zhèn)和農(nóng)村常住人口分別占50.50%和49.50%。城鎮(zhèn)常住居民人均可支配收入所占比例較大,約占全省的71.34%。在居民食物消耗中,谷物消耗量約是肉類的4.5倍,蔬菜消耗量約是肉類的3倍,居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)以谷物和蔬菜為主。

1.2 居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)系統(tǒng)氮磷環(huán)境影響分析框架

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織[19]提出的LCA方法構(gòu)建居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)系統(tǒng)氮磷環(huán)境影響分析模型,確定氮磷流動系統(tǒng)(圖1),其中,居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)系統(tǒng)包括農(nóng)產(chǎn)品初加工、農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)和城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)3個(gè)子系統(tǒng)。含氮磷物質(zhì)主要選擇農(nóng)產(chǎn)品初加工過程中屠宰量較大的3種畜禽(豬、牛、羊)以及產(chǎn)量較高的3種作物(水稻、玉米、小麥)和居民消費(fèi)過程中消費(fèi)量較多的6類食物(谷物、豬牛羊肉、家禽肉、蛋類、蔬菜、水產(chǎn)品)[18],評價(jià)的環(huán)境影響類型主要包括資源消耗、全球變暖、酸化和富營養(yǎng)化,其中,資源消耗計(jì)算的是各類食物的磷總量,用kg P表示,全球變暖、酸化和富營養(yǎng)化潛力分別用kg CO2-eq、kg SO2-eq和kg PO43--eq表示。

圖1 居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)系統(tǒng)氮磷環(huán)境影響分析框架

在農(nóng)產(chǎn)品初加工過程中,屠宰的系統(tǒng)投入主要是豬牛羊的磷資源消耗量,以及水稻、玉米和小麥的磷資源消耗量。由于家禽肉消費(fèi)量只占糧食消費(fèi)量的7.75%[18],并且家禽的飼養(yǎng)以及屠宰比較分散,數(shù)據(jù)難以獲取,因此家禽的加工未考慮。系統(tǒng)的輸出主要包括屠宰廢水中的氮、磷以及氨氮等環(huán)境影響物質(zhì)。在農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中,系統(tǒng)投入主要是谷物、家禽肉、蛋類、豬牛羊肉、蔬菜以及水產(chǎn)品的磷資源消耗量,系統(tǒng)的輸出主要包括農(nóng)村固廢(NH3、TP、N2O)、農(nóng)村生活污水(TP、N2O)以及農(nóng)村糞便(NH3、NOx、NO3-、TP、N2O)。在城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中,系統(tǒng)的投入主要是谷物、禽肉、蛋類、豬牛羊肉、蔬菜以及水產(chǎn)品的磷資源消耗量,系統(tǒng)的輸出主要是城市固廢(NH3、TP、N2O)。根據(jù)以上論述,構(gòu)建了以下計(jì)算公式。

1.3 核算公式

1.3.1農(nóng)產(chǎn)品初加工

農(nóng)產(chǎn)品初加工包括畜禽屠宰和作物初加工消耗的磷資源量,以及富營養(yǎng)化潛力值計(jì)算,由于酸化潛力和全球變暖潛力數(shù)據(jù)較難獲得或者數(shù)值較小,可以直接忽略。

畜禽(豬、牛、羊)初加工過程中消耗的磷資源量Z1,i(i=a,b,c):

Z1,i=S1,i·Q1,i·β1,i(i=a,b,c)。

(1)

式(1)中,S1,i、Q1,i和β1,i分別為安徽省2015年畜禽出欄量、畜禽質(zhì)量和畜禽含磷量,各變量單位根據(jù)實(shí)際計(jì)算確定。

作物(水稻、玉米、小麥)初加工過程中消耗的磷資源量Z2,j(j=d,f,g):

Z2,j=Q2,j·β2,j(j=d,f,g)。

(2)

式(2)中,Q2,j和β2,j分別為安徽省2015年水稻(玉米、小麥)產(chǎn)量和水稻(玉米、小麥)含磷量。

(3)

式(3)中,Ei,N、Ei,P和Ei,NH4+分別為畜禽屠宰廢水中N、P和NH4+排放量,其計(jì)算公式見表1。αN、αP、αNH4+分別為TN、TP和NH4+富營養(yǎng)化的當(dāng)量因子。

(4)

式(4)中,Ej,N、Ej,P和Ej,NH4+分別為作物初加工產(chǎn)生的廢水中N、P和NH4+總量,其計(jì)算公式見表1。

表1農(nóng)產(chǎn)品加工過程中氮磷流動富營養(yǎng)化相關(guān)計(jì)算公式

Table1Calculationformulaofeurophicationpotentialderivedbynitrogenandphosphorousinagri-productsprimaryprocessing

參數(shù)公式參數(shù)及解釋 Ei,NEi,N=β3,i,N·S1,iβ3,i,N為單位畜禽產(chǎn)品的氮排放系數(shù) Ei,PEi,P=β3,i,P·S1,iβ3,i,P為單位畜禽產(chǎn)品的磷排放系數(shù) Ei,NH4+Ei,NH4+=β3,i,NH4+·S1,iβ3,i,H4+為單位畜禽產(chǎn)品的氨氮排放系數(shù) Ej,NEj,N=Q3,j·r1,j·Q4,D·β4,j,NQ3,j為水稻(玉米、小麥)量;r1,j為水稻(玉米、小麥)到大米(玉米粉、小麥粉)的轉(zhuǎn)化率;Q4,D為生產(chǎn)1 t大米(玉米粉、小麥粉)產(chǎn)生的廢水量;β4,j,N為水稻(玉米、小麥)初加工廢水中氮含量 Ej,PEj,P=Q3,j·r1,j·Q4,D·β4,j,Pβ4,j,P為水稻(玉米、小麥)初加工廢水中磷含量 Ej,NH4+Ej,NH4+=Q3,j·r1,j·Q4,D·β4,j,NH4+β4,j,NH4+為水稻(玉米、小麥)初加工廢水中氨氮含量

1.3.2城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)

城鎮(zhèn)居民消費(fèi)谷物(蔬菜、蛋類、水產(chǎn)品、家禽肉、豬牛羊肉)中磷的總量Z3,F,h(F=k,m,o,u,v,z):

Z3,F,h=Q5,F,h·β5,F·S2(F=k,m,o,u,v,z)。

(5)

式(5)中,Q5,F,h和β5,F分別為城鎮(zhèn)居民谷物人均消耗量和谷物中磷含量;S2為城鎮(zhèn)人口數(shù);h為城鎮(zhèn);F為谷物、蔬菜、蛋類、水產(chǎn)品、家禽肉和豬牛羊肉,分別用k、m、o、u、v、z表示。

城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中的富營養(yǎng)化潛力E′:

E′=E2,NH3·αNH3+E2,P·αP。

(6)

式(6)中,αNH3為NH3富營養(yǎng)化當(dāng)量因子;E2,NH3和E2,P分別為城鎮(zhèn)固廢產(chǎn)生的NH3總量和P總量,其計(jì)算公式見表2。

城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中的酸化潛力A′:

A′=A2,NH3·α1,NH3。

(7)

式(7)中,α1,NH3為NH3酸化的當(dāng)量因子;A2,NH3為城鎮(zhèn)固廢產(chǎn)生的NH3總量,其計(jì)算公式見表2。

城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中的全球變暖潛力C′:

C′=C2,N2O·αN2O。

(8)

式(8)中,C2,N2O為城鎮(zhèn)固廢產(chǎn)生的N2O量,其計(jì)算公式見表2;αN2O為N2O全球變暖的當(dāng)量因子。

表2城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中氮磷流動對環(huán)境影響的相關(guān)計(jì)算公式

Table2Thecalculationformulaofenvironmentalimpactsderivedbynitrogenandphosphorusinurbanagri-productsconsumption

類型參數(shù)公式參數(shù)及解釋 富營養(yǎng)化E2,NH3E2,NH3=S2·ε1·β6β6為城鎮(zhèn)固廢NH3含量;ε1為城鎮(zhèn)人均固廢產(chǎn)生率E2,PE2,P=S2·ε1·β7β7為城鎮(zhèn)固廢磷含量 酸化A2,NH3A2,NH3=E2,NH3 全球變暖C2,N2OC2,N2O=S2·ε1·β8β8為城鎮(zhèn)固廢N2O含量

1.3.3農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)

農(nóng)村居民消費(fèi)谷物(蔬菜、蛋類、水產(chǎn)品、家禽肉、豬牛羊肉)中磷的總量Z4,F,n(F=k,m,o,u,v,z):

Z4,F,n=Q6,F,n·β5,F·S3。

(9)

式(9)中,Q6,F,n為農(nóng)村居民谷物(蔬菜、蛋類、水產(chǎn)品、家禽肉、豬牛羊肉)人均消耗量;S3為農(nóng)村人口數(shù);n為農(nóng)村。

農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中的富營養(yǎng)化潛力E″:

E″=B1+B2+B3。

(10)

式(10)中,B1為農(nóng)村糞便富營養(yǎng)化潛力,其計(jì)算公式為

B1=E1,P·αP+E1,NOx·αNOx+E1,NH3·αNH3+E1,NO3-·αNO3-。

(11)

B2為農(nóng)村固廢富營養(yǎng)化潛力,其計(jì)算公式為

B2=E2,NH3·αNH3+E2,P·αP。

(12)

B3為農(nóng)村生活污水富營養(yǎng)化潛力,其計(jì)算公式為

B3=E3，P·αP。

(13)

式(11)～(13)中,E1,P、E1,NO3-、E1,NOx和E1,NH3分別為農(nóng)村糞便中P總量、農(nóng)村糞便中NO3-排放量、農(nóng)村糞便中NOx排放量和農(nóng)村糞便中NH3排放量;E2,NH3、E2,P分別為農(nóng)村固廢中NH3和P排放量;E3,P為農(nóng)村生活污水中P排放量,其計(jì)算公式見表3。

農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中的酸化潛力A″:

A″=A1,NH3·α1,NH3+A1,NOx·α1,NOx+A2,NH3·αNH3。

(14)

式(14)中,A1,NH3、A1,NOx和A2,NH3分別為農(nóng)村糞便中NH3排放量、農(nóng)村糞便中NOx排放量和農(nóng)村生活固廢中NH3排放量;α1,NOx為NOx的酸化當(dāng)量因子。

農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中的全球變暖潛力C″:

C″=C1,N2O·αN2O+C2,N2O·αN2O+C3,N2O·αN2O。

(15)

式(15)中,C1,N2O、C2,N2O和C3,N2O分別為農(nóng)村糞便、農(nóng)村固廢和農(nóng)村生活污水中N2O排放量,其計(jì)算公式見表3。

表3農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中氮磷流動對環(huán)境影響的計(jì)算公式

Table3Thecalculationformulaofenvironmentalimpactsderivedbynitrogenandphosphorusinruralagri-productsconsumption

類型參數(shù)公式參數(shù)及解釋 富營養(yǎng)化E1,PE1,P=Q7·S3·(1-r2)·β10Q7為人均糞便產(chǎn)生量;r2為人糞便還田率; β10為人糞便磷含量 E1,NOxE1,NOx=E1,N·r4·(r3+r3·r5+r6·r7)·r8·r9·r10E1,N為農(nóng)村糞便中氮總量;r3為N2O直接排放因子;r4為N到N2O的轉(zhuǎn)化率;r5為NH3和NOx揮發(fā)出的肥料中N2O比例;r6為間接淋溶排放因子;r7為間接淋溶氮比;r8 為N2O到N的轉(zhuǎn)化率;r9為NH3中N排放因子;r10為N到NOx的轉(zhuǎn)化率 E1,NH3E1,NH3=E1,N·r9·r11r11為N到NH3的轉(zhuǎn)化率 E1,NO3-E1,NO3-=(E1,N-E1,NH3·r12-r13·r8-E1,NOx·r14)·r15r12為NH3到N的轉(zhuǎn)化率;r13為總N2O排放量;r14為NOx到N的轉(zhuǎn)化率;r15為N到NO3-的轉(zhuǎn)化率 E2,NH3E2,NH3=S3·ε2·β6ε2為農(nóng)村人均固廢產(chǎn)生率 E2,PE2,P=S3·β11·Tβ11為農(nóng)村固廢磷含量;T為1 a時(shí)間,按365 d計(jì) E3,PE3,P=S3·T·Q8·r16·β12Q8為安徽農(nóng)村居民日用水量;r16為總排水量占總用水量的百分比;β12為農(nóng)村生活污水磷含量 酸化A1,NH3A1,NH3=E1,NH3A1,NOxA1,NOx=E1,NOxA2,NH3A2,NH3=E2,NH3 全球變暖C1,N2OC1,N2O=E1,N·r4·(r3+r3·r5+r6·r7)C2,N2OC2,N2O=Q8·β8C3,N2OC3,N2O=S3·T·Q8·r16·β13·β14β13為農(nóng)村生活污水氮含量; β14為氮總量中N2O含量

1.4 數(shù)據(jù)來源

畜禽屠宰量、作物產(chǎn)量、人口數(shù)量以及食物消耗量等數(shù)據(jù)來自于《2016安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》,其他數(shù)據(jù)來源于相關(guān)文獻(xiàn),具體取值以及來源見表4[17-18,20-42]。

表4安徽省居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)系統(tǒng)氮磷環(huán)境影響分析數(shù)據(jù)取值及來源

Table4Datavaluesandsourcesoftheenvironmentalimpactderivedbynitrogenandphosphorusintheresidents′agri-productsconsumptionsystemofAnhuiProvince

參數(shù)取值來源文獻(xiàn) β1,i (i=a,b,c)[1.57,1.90,1.67]×10-3 g·g-1[20]4495β2,j (j=d,f,g)[1.42,1.70,1.43]×10-3 g·g-1[20]4504S1,i (i=a,b,c)[6 185 379.00,155 401.00,2 336 420.00]頭[18] Q2,j (j=d,f,g)[14 593 400.00,4 962 700.00,14 110 000.00] t[18] Q1,i (i=a,b,c)[100.00,600.00,13.50] kg[21-22] β3,i,y (y=e,q,w; i=a,b,c)[3.00,79.00,41.00,19.85,153.47,16.99,0.70,39.00,19.00] g[23] r1,j (j=d,f,g)70.50%,3.00%,70.50%[24-25] Q4,D (D=r,s,t)[0.30,3.00,3.00] m3·t-1[26],[27]3 β4,j,y (j=d,f,g; y=e,q,w)[1.00,15.00,5.00] mg·L-1[27]4,[28] β5,F (F=k,m,o,u,v,z)[1.43,1.76,1.54,2.56,1.79,0.43]×10-3 g·g-1[20]4498Q5,F,h (F=k,m,o,u,v,z)[106.70,94.00,10.90,12.40,10.90,21.90] kg[29] Q6,F,n (F=k,m,o,u,v,z)[173.17,90.99,10.17,8.95,10.79,18.82] kg[18] S2,S3[3.04,3.10]×107人[18] β90.64%[30]126r233.00%[17] Q60.44 t·a-1[31] r3,r5,r6[1,20,30]%[32] r70.75%[32] r90.10[32-34]r80.10[35] β100.11%[30]123β80.60 g·kg-1[36] β64 337.50 μg·kg-1[37] β123.50 mg·L-1[38]8 β140.005 kg·kg-1[32] Q865.00 L·人-1·d-1[38]8 r160.75[38]9 β70.18%[39] β110.11 g·人-1·d-1[40] β1355.00 mg·L-1[38]9 αN2O298.00 kg CO2-eq[32] α1,NH3,α1,NOx[1.88,0.70] kg SO2-eq[41]247,[42]173αN,αP,αNH4+,αNO3-,αNH3,αNOx[0.42,3.06,0.33,0.42,0.33,0.13] kg PO43--eq[41]264,[42]173

2 結(jié)果與討論

2.1 農(nóng)產(chǎn)品加工

2015年安徽省豬牛羊初加工過程中,羊的磷資源消耗量所占比例最小,為0.09%,而在植物性食品磷消耗中,小麥中磷的資源消耗量所占比例最大,為43.05%,玉米的磷資源消耗量所占比例最小,為13.81%。由此可見,植物性食品中磷資源消耗量遠(yuǎn)大于動物性食品中磷資源消耗量,主要原因在于安徽省2015年畜禽出欄量是一定的,因而屠宰數(shù)量有限,從而對磷資源的消耗量也就少于植物性食品。

農(nóng)作物初加工系統(tǒng)的輸出部分主要是加工過程中產(chǎn)生的廢水對環(huán)境的影響,包括屠宰加工廢水和作物加工過程中產(chǎn)生的廢水,影響因素主要包括氮、磷以及氨氮。加工豬產(chǎn)生的富營養(yǎng)化對環(huán)境的貢獻(xiàn)率最大,為41.48%,其次是加工小麥,為39.42%。加工牛、羊、水稻以及玉米,其產(chǎn)生的富營養(yǎng)化對環(huán)境的貢獻(xiàn)率較小,分別為2.44%、6.67%、4.08%和5.91%,因此,控制豬的屠宰和小麥的加工,是控制加工廢水富營養(yǎng)化的關(guān)鍵。在對豬、牛、羊、水稻、玉米和小麥加工過程中,最主要的污染物是氮,其富營養(yǎng)化對環(huán)境的貢獻(xiàn)率分別為59.36%、49.34%、68.81%、57.21%、57.21%和57.22%,而對豬和羊的初加工過程中NH4+富營養(yǎng)化對環(huán)境的貢獻(xiàn)率明顯大于磷富營養(yǎng)化對環(huán)境的貢獻(xiàn)率,而牛、水稻、玉米和小麥卻相反,因而要強(qiáng)化除氮、除磷工藝。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,居民生活水平的提高,人們對食物的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和數(shù)量都有很大需求,因此,居民應(yīng)調(diào)整畜禽屠宰種類以及對植物性食物的加工,這在很大程度上可以減輕環(huán)境的富營養(yǎng)化。

2.2 居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)

2.2.1城鎮(zhèn)居民

根據(jù)谷物、豬牛羊肉、家禽肉、水產(chǎn)品、蛋類以及蔬菜食物磷含量等,可以計(jì)算出2015年安徽省城鎮(zhèn)居民各類食物消耗的磷總量所占比例。計(jì)算結(jié)果表明,谷物、豬牛羊肉、家禽肉、水產(chǎn)品、蛋類和蔬菜消費(fèi)對磷資源消耗的貢獻(xiàn)率分別為51.09%、13.04%、5.43%、10.87%、6.53%和13.04%。

城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)過程中主要的資源消耗是磷,谷物中磷的資源消耗量遠(yuǎn)大于其他食物,占51.09%,而家禽肉中磷的資源消耗量最小,只有5.43%,這與中國居民的飲食習(xí)慣(以谷物類為主)有關(guān)。

在環(huán)境影響方面,城鎮(zhèn)糞便和城鎮(zhèn)生活污水混合,經(jīng)過城鎮(zhèn)排污管網(wǎng),進(jìn)入污水處理廠與城鎮(zhèn)污水合并處理,可以忽略不計(jì),而城鎮(zhèn)居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)產(chǎn)生的城鎮(zhèn)固廢容易引起全球變暖現(xiàn)象的發(fā)生。城鎮(zhèn)人口數(shù)量龐大,產(chǎn)生的固廢數(shù)量可觀,處理起來需要時(shí)間長,因而堆積的固廢產(chǎn)生的N2O容易引起全球變暖,而氣候變暖是當(dāng)今國際社會普遍關(guān)注的全球性環(huán)境問題,也是人類面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一[43]。因而要加強(qiáng)對城鎮(zhèn)固廢的管理,提高城鎮(zhèn)固廢的處理效率。

2.2.2農(nóng)村居民

農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)中,谷物中磷資源消耗量遠(yuǎn)大于其他食物,占65.22%,蔬菜、蛋類、水產(chǎn)品、家禽肉和豬牛羊肉中磷資源消耗量分別為10.43%、5.22%、6.09%、4.35%和8.69%。其中,城市居民對于谷物中磷的資源消耗低于農(nóng)村居民,而城市居民在蛋類、水產(chǎn)品以及豬牛羊肉中磷的資源消耗都高于農(nóng)村居民,主要原因在于隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對食物的消費(fèi)模式以及營養(yǎng)需求也發(fā)生了變化,主要表現(xiàn)為由主食為主轉(zhuǎn)為主副食品并存,以及由植物性食物消費(fèi)為主轉(zhuǎn)變?yōu)閯又参镄允澄锊⒋娴南M(fèi)模式和營養(yǎng)模式[44]。

富營養(yǎng)化污染物主要包括NO3-、TP、NH3和NOx,由計(jì)算可知,農(nóng)村糞便中NO3-是最主要的富營養(yǎng)化污染物,其貢獻(xiàn)率達(dá)88.84%;農(nóng)村固廢和農(nóng)村生活污水中,TP是最主要的污染物,富營養(yǎng)化貢獻(xiàn)率分別為3.50%和5.44%,而NO3-、NH3和NOx可以忽略不計(jì)。因此,農(nóng)村要加強(qiáng)對糞便、固廢以及生活污水的管理,整改廁所,或者將糞便集中管理與處置,加強(qiáng)對污水排放的嚴(yán)格管理,不隨意排放生活污水,農(nóng)村生活垃圾的分散性、廣泛性和隨意性等固有特征,使得垃圾處理陷入成本高昂、效率低下等困境[45],因而農(nóng)村生活垃圾不能隨意丟棄,要分類管理。我國農(nóng)村環(huán)境監(jiān)管尚處于初創(chuàng)階段,“十一五”期間,按照社會主義新農(nóng)村建設(shè)的要求,環(huán)保部門開始針對突出的農(nóng)村環(huán)境問題開展專項(xiàng)監(jiān)管[46]。應(yīng)加強(qiáng)對農(nóng)村固廢減量化、資源化和無害化處理,促進(jìn)農(nóng)村社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)及可持續(xù)發(fā)展,統(tǒng)籌城鄉(xiāng)一體化發(fā)展。

酸化污染物主要包括NH3和NOx,農(nóng)村糞便表現(xiàn)得非常明顯,農(nóng)村糞便NOx揮發(fā)率遠(yuǎn)大于NH3揮發(fā)率,酸化潛力分別為98.57%和0.92%,而農(nóng)村固廢中,NH3揮發(fā)對環(huán)境酸化的貢獻(xiàn)率達(dá)0.51%,農(nóng)村生活污水NH3和NOx揮發(fā)不明顯,可以忽略,其主要原因在于農(nóng)村居民對于固廢、生活污水以及糞便的管理存在缺陷或者不完善,需要加強(qiáng)對其管理。

全球變暖主要污染物為N2O,農(nóng)村固廢對全球變暖的貢獻(xiàn)最大,占77.63%,農(nóng)村生活污水對全球變暖的貢獻(xiàn)最小,占2.31%,主要原因在于農(nóng)村居民對于固廢的處理設(shè)施不完善,導(dǎo)致固廢隨意丟棄和排放,造成很大的環(huán)境污染。

3 數(shù)據(jù)不確定性分析

筆者的分析結(jié)果基本上符合社會發(fā)展趨勢,隨著社會的發(fā)展,人們生活水平的提高,居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)趨于多元化發(fā)展,由動物性食物消費(fèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镄韵M(fèi)和動物性消費(fèi)并存的模式,由主食消費(fèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹魇澈透笔巢⒋娴南M(fèi)類型。

筆者在查找文獻(xiàn)的過程中,計(jì)算參數(shù)會出現(xiàn)多個(gè)相同參數(shù)的不同數(shù)值,需篩選出最符合實(shí)際且使用頻率最高的數(shù)據(jù),通過計(jì)算富營養(yǎng)化潛力、酸化潛力和全球變暖潛力來分析居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)環(huán)境影響,而這主要通過對與氮磷有關(guān)的影響因子進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn),具有一定的可靠性。

農(nóng)產(chǎn)品初加工選取的是屠宰量較大的3種畜禽(豬、牛、羊)和產(chǎn)量較高的3種作物(水稻、玉米、小麥),由于家禽都在郊區(qū)飼養(yǎng),或者由家庭個(gè)人散養(yǎng),數(shù)據(jù)分散且不全,因而較難獲取,故未作考慮。居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)選取的是消耗量較多的6類食物(谷物、蔬菜、家禽肉、水產(chǎn)品、蛋類、豬牛羊肉),而居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)的食物遠(yuǎn)不止這些。由于安徽統(tǒng)計(jì)年鑒和中國統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以這6類食物為主,而相關(guān)文獻(xiàn)也主要考慮這6類,其他食物的相關(guān)數(shù)據(jù)較難獲取,因而未作考慮。在環(huán)境影響方面,城鎮(zhèn)糞便和城鎮(zhèn)生活污水混合,經(jīng)過城鎮(zhèn)排污管網(wǎng),進(jìn)入污水處理廠與城鎮(zhèn)污水合并處理,故只考慮了城鎮(zhèn)固廢中氮磷造成的環(huán)境影響,而農(nóng)村糞便、生活污水大部分未經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中,故農(nóng)村部分考慮了糞便、生活污水和固廢這3個(gè)部分,導(dǎo)致對數(shù)據(jù)處理缺乏統(tǒng)一分析,對分析結(jié)果有影響。這些問題都會造成數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一以及分析結(jié)果有偏差,希望在今后的進(jìn)一步研究中能使數(shù)據(jù)保持統(tǒng)一性、科學(xué)性和代表性。

4 結(jié)論

(1)在屠宰加工過程中,豬的屠宰對于環(huán)境的富營養(yǎng)化貢獻(xiàn)為3.46×105kg PO43--eq,而牛和羊只有2.03×104和5.56×104kg PO43--eq,因而相對于牛羊來說,豬的屠宰對環(huán)境的富營養(yǎng)化貢獻(xiàn)最大,占41.48%。在作物初加工過程中,小麥初加工對環(huán)境的富營養(yǎng)化潛力為3.29×102kg PO43--eq,而水稻和玉米只有3.40×10和4.92×10 kg PO43--eq,因而相對于水稻和玉米來說,小麥初加工對環(huán)境的富營養(yǎng)化貢獻(xiàn)最大,占39.42%。

(2)在居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)中,農(nóng)村糞便對環(huán)境酸化和富營養(yǎng)化貢獻(xiàn)率最大,分別占99.49%和91.05%。酸化影響因素有NH3和NOx,環(huán)境酸化潛力為1.33×107kg SO2-eq;富營養(yǎng)化因素有NO3-、TP、NH3和NOx,富營養(yǎng)化潛力為9.72×107kg PO43--eq。而農(nóng)村固廢對于全球變暖的貢獻(xiàn)最大,占77.76%,影響因素主要是N2O,其潛力為1.49×109kg CO2-eq。總體來看,農(nóng)村居民農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)對于環(huán)境的影響不容忽視。