全 文 ：农业环境科学学报 2010,29(12):2450-2456
Journal of Agro-Environment Science
摘 要：水葫芦厌氧发酵能源化利用已成为水葫芦处理与资源化利用的一个重要途径，以江苏省农业科学院水葫芦中试基地与常
州市武进区水葫芦综合利用示范工程为案例，利用生命周期评价的方法建立水葫芦厌氧发酵产沼气工程污染物排放的清单，并对
系统生命周期环境影响进行评价，以水葫芦能源利用产生 1 MWh电能为功能单位，评价其对环境产生的影响。研究过程将整个生
命周期分成 3个阶段：水葫芦厌氧发酵预处理、水葫芦厌氧发酵产沼气发电和沼液沼渣农田应用，重点考虑了 3种环境影响类型：
全球变暖、环境酸化和富营养化。评价结果为：各类型环境影响指数分别为 2.1×10-3、4.89×10-2和 1.98×10-1，与能源作物发电及传统
火力发电相比较，水葫芦厌氧发酵能源化利用中的 CO2、SOx、NOx等污染物排放量均较低，对环境的负面影响最小，但水葫芦能源利
用的生命周期效率仅为 0.09，低于能源作物热电联用的技术途径（0.119）。降低水葫芦厌氧发酵能源化利用中的石化能源消耗、控
制堆肥及沼液沼渣有机肥施用过程中氨挥发损失，对于提高水葫芦能源转化效率与降低环境影响指数至关重要。
关键词：水葫芦；厌氧发酵；生命周期评价；环境影响
中图分类号：X820.3 文献标志码：A 文章编号：1672- 2043(2010)12- 2450- 07
水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价
叶小梅，常志州，杜 静，严少华
（江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，南京 210014）
Life Cycle Assessment of Electricity Production from Water Hyacinth
YE Xiao-mei, CHANG Zhi-zhou, DU Jing, YAN Shao-hua
（Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China）
Abstract：The electricity production from anaerobic digestion of water hyacinth is an important technology. According to a case study in the
experimental station of Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, located in Changzhou, Jiangsu, the methodology of life cycle assessment
（LCA）was used to establish inventory of emission, and assess life cycle environmental impacts of electricity generation from water hyacinth
based on production of 1 MWh as a functional unit. In this study, three sections were included in life cycle：（1）pretreatment of water hyacinth
（including broken to pieces and solid-liquid separation）, （2）anaerobic digestion of liquid and solid residue from water hyacinth and elec－
tricity production from biogas, （3）compost of anaerobic digestion residue and utilization of digestrate and compost. The impact indices of
global warming, acidification and eutrophication were 2.1×10-3、4.89×10-2,1.98×10-1 respectively. Compared with the electricity production
from the conventional fossil fuels and energy crop, fewer pollutants such as CO2、SOx、NOx were released from this alternative technology.
However, life-cycle efficiency（0.09）of water hyacinth for producing 1 MWh power was lower than that（0.119）of the energy crop. The re－
sults suggested that the decrease of consumption of fossil energy in the processes of anaerobic digestion, and reduction of ammonia volatiliza－
tion in composting and field utilization of anaerobic digestrate could significantly increase the life-cycle efficiency and decrease the environ－
mental impact indices.
Keywords：water hyacinth; anaerobic digestion; life cycle assessment; environmental impact
收稿日期：2010－06－05
基金项目：国家支撑计划（2009BAC63B02）
作者简介：叶小梅，副研究员，在读博士，主要从事农业废弃物能源化
利用技术研究工作。
E-mail：yexiaomei610@126.com
通讯作者：常志州 E-mail：Czhizhou@hotmail.com
水葫芦，又名凤眼莲，由于它适应性强，繁殖快，
被世界各国公认为最重要的生物入侵物种之一[1]。在
我国南方许多省市，每年因为水葫芦过度繁殖或疯长
而造成河道堵塞影响泄洪与航运的事件屡见不鲜。据
报道，仅上海的黄浦江、苏州河干流每年需要打捞的
水葫芦就达百万吨。
然而，水葫芦对不同污染水质具有较强的耐受能
力，对水体氮磷、重金属富集能力极强，水葫芦作为一
种水体修复植物而受到广泛的重视[2]，目前已被世界
第 29卷第 12期 农 业 环 境 科 学 学 报
许多国家用于净水生活、养殖污水以及重金属、有机
污染物消减等水体修复的工程实践[1，3-4]。
无论是为了防止水葫芦堵塞航道而打捞还是为
污染水体修复种养水葫芦后的采收，均涉及到水葫芦
处置与资源化利用问题。归纳目前已有的水葫芦处置
与利用方式，主要有饲料化与肥料化利用[5]。此外，可
将水葫芦作为原料，用于造纸，制作木板、手工艺品和
家具、生产饮料与食品、生防制剂、食用菌基质等[6]。近
年来，随着生物质能利用越来越变得重要，将水葫芦
能源化利用，显现出巨大的市场潜力。
针对水葫芦的能源化利用，国内外已开展了众多
的研究工作并已有工程实践[7]，但采用生命周期评价
方法，对水葫芦能源化利用的环境影响以及能源回收
年限等进行分析，未见报道。
生命周期评价（LCA）被国际标准化组织（ISO）定
义为：“对一个产品或某个过程或某个活动生命周期
中物质与能量流以及潜在环境影响的汇编与评价”，
是产品从“摇篮”到“坟墓”的评价[8]，该标准自 1996年
颁发以来，已在国内外广泛应用，被誉为 21世纪最具
有潜力的评价方法。
Rafaschieri等[9]应用 LCA方法，以 1 MWh为评价
功能单位，比较了能源作物与传统煤、油两种原料发
电的环境影响，表明采用能源作物发电仅仅水体富营
养化指数较传统煤、油发电高，而其他环境污染指
数，如温室气体（碳单位）、酸雨、人类健康等均显著低
于后者，其中温室气体排放指数不到后者的 1/8。
Martin[10]对可再生能源进行了动态的 LCA评价，认为
开发利用可再生能源无论是环境影响还是对稀缺资
源的消耗均显著低于传统的石化能源。但也有研究表
明，用生物柴油替代石化燃料可能增加环境的污染负
荷[11-12]。Ishikawk等[13]对以畜禽粪便为底物的大型沼
气工程进行了 LCA评价，结果表明，如果厌氧消化残
留物不作为肥料进一步施用，则需要 16 a才能平衡
沼气工程建设所投入的能源，如果能将厌氧消化残留
物作肥料施用，则能源平衡时间会缩短至 9 a。Varun[14]
综述了可再生能源发电系统的 LCA评价，认为可再
生能源发电系统并非是碳零排放。我国学者刘黎娜等
（2008）[15] 认为沼气系统整个生物周期排放污染总量
仅占所替代煤燃烧所产生污染物总量的 20%，沼气系
统具有显著的生态环境效益。
水葫芦厌氧发酵能源化利用，涉及到水葫芦打捞
以及厌氧发酵所需要的预处理以及产气发电等诸多
环节，合理评价水葫芦能源化利用的物质、能量流动
效率与环境影响，有助于正确选择水葫芦资源化利用
的技术途径。
1 材料与方法
根据国际标准 ISO14040《生命周期评价原则与
框架》[8]，将 LCA的实施步骤分为目标和范围的界定、
清单分析、影响评价和结果解析等 4个部分。
本文以江苏省农业科学院（南京）水葫芦中试基
地为研究案例，同时结合江苏省农业科学院武进太
湖水污染治理中试基地的水葫芦能源化利用产业化
中试工程运行数据进行分析与评价。南京水葫芦中
试基地日处理水葫芦能力 2 t，武进水葫芦利用产业
化中试基地日处理水葫芦 360 t，建设有：水葫芦酸化
池2 000 m2、水葫芦固液分离机 4台、水葫芦挤压汁调
节池 1 500 m3、CSTR厌氧反应器 1 000 m3、贮液贮气
一体化罐 800 m3、沼液贮存池 600 m3，另配套农田沼
液贮存池 3 000 m3以及沼液运输车 2辆。打捞上岸的
水葫芦经二次粉碎后，进行固液分离，分离后的挤压
汁进入 CSTR反应器进行厌氧发酵，挤压渣进行固态
厌氧发酵，产生的沼气进行发电，沼液进入农田作为
肥料施用，沼渣经高温堆制后，作有机肥施用。
以生产 1 MWh的电力为功能单位，采用 LCA方
法和情景分析法相结合的方法，对水葫芦能源化利用
的环境影响进行评价，计算系统环境影响潜力，分析
各单元过程的环境影响，找到对环境影响最大或较大
的阶段，确定重要的影响因子，为降低水葫芦能源化
利用的环境影响，进一步提高系统的环境效益提供依
据。同时，将水葫芦厌氧发酵产沼气发电与能源作物
发电、传统煤油发电相比较，评价水葫芦能源化能量
转换效率与环境潜势。
水葫芦厌氧发酵产沼气发电的生命周期大致可
以划分为 3个环节，具体见图 1。
2 结果与分析
2.1 清单分析
按照水葫芦厌氧发酵发电生命周期的 3个主要
环节，分别进行清单分析。
2.1.1 水葫芦预处理
水葫芦预处理的生产过程又大致可以分成 2个
小的环节，即二次粉碎与固液分离。
本文以打捞上岸后的水葫芦处理为系统边界，不
考虑水葫芦打捞、减容粉碎、运输以及水岸转驳等环
节，所以水葫芦预处理过程主要涉及电力消耗，依据
2451
2010年 12月叶小梅等：水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价
中试与产业化中试实际运行数据，折算出一个功能单
位产品，需要处理 33.29 t新鲜水葫芦量，平均耗电为
235.69 kWh，电力生产过程中污染物的排放见表 1。
2.1.2 厌氧发酵阶段
（1）水葫芦挤压汁厌氧发酵
水葫芦含水量为 94.5%，每吨新鲜水葫芦经固液
分离后获得 800 kg 挤压汁，挤压汁 COD、SCOD、
MLSS分别为：11～13.7、5.2～5.7、8.3～10.1 kg·m-3，同时
获得 200 kg含水量 80%的挤压渣，脱水率为 84%，挤
压汁经调节池酸化进入 CSTR反应器，HTR为 3 d，负
荷为 5.0 kgCOD·m-3·d-1[17]。从 CSTR反应器流出的沼
液进入贮液贮气一体化罐，在贮液罐中，未彻底降解
的底物进一步被降解产生甲烷。
挤压汁的产气量为 0.34 m3·L-1，甲烷含量为 60%。
水葫芦挤压汁厌氧发酵过程中，进料提升以及反
应器内搅拌需要消耗动力，依据中试与产业化中试实
际运行数据，折算出一个功能单位平均耗电为 96
kWh，约为发电量的 9.6%，沼气工程运行过程中沼气
泄漏按产气量的 1%计算[18]。
（2）水葫芦挤压渣厌氧发酵
水葫芦挤压渣采用渗滤液回流的间歇式固态厌
氧发酵工艺，底物 TS含量为 6.6%，接种量 30%，反应
器中 TS浓度为 6.4%，SHT为 38 d，回流比为 10∶1，回
流频次为每 2 d回流 1次。
水葫芦挤压渣产气量为 0.363 m3·kg-1，甲烷含量
为 60%，水葫芦挤压渣厌氧发酵过程中，渗滤液回流
需要消耗动力，依据中试实际运行数据，折算出一个
功能单位平均耗电为 67 kWh，泄漏沼气量仍按产气
量的 1%计。
（3）水葫芦挤压渣高温堆肥
经厌氧发酵后的沼渣，凉晒 1~2 d后采用高温有
氧堆肥方法直接堆肥处理，实验测得堆肥过程 CH4、
NOx、NH3排放量分别为 107.52、335.44、2.20 kg·t-1。此
外，堆肥物料翻堆还需要消耗动力，依据产业化中试
实际运行数据[19]，折算出一个功能单位产品平均耗电
为 5.77 kWh。
（4）沼气发电
按沼气实际发电量得出：每立方米沼气可发电
2.0 kWh，获得 1 MWh的电力，约需要沼气 500 m3，由
此推算出需要消耗的新鲜水葫芦量为 33.29 t。
利用沼气能源时，沼气中 H2S的含量不得超过
20 mg·m-3[20]。沼气经过净化能满足发电的要求，则生
产 1 个功能单位的电力沼气燃烧所产生 SO2 量为
18.82 g。
2.1.3 沼液与沼渣有机肥农田施用
沼液与沼渣有机肥农田施用产生的环境影响主
要来自两个方面。一是用沼液与沼渣有机肥替代化学
肥料的作用，这主要是对环境产生的正面影响，一个
1 MWh功能单位所替代的化学氮、磷、钾等养分分别
为 50.40、15.40、136.21 kg，参照胡志远等 [21]资料（表
2），计算出减排的污染物清单见表 3。另一方面由于
沼液与沼渣有机肥贮存、运输以及施用过程中存在着
氨的挥发损失，其损失量按氮量的 10%计，约为 4.68
kgNH3。沼液施入农田后，因沼液呈还原性以及 COD
表 1 电力生产过程污染物排放[16]
Table 1 Pollutant emission of electrical production
图 1 水葫芦厌氧发酵产沼气发电生命周期范围
Figure 1 Life cycle assessment boundaries of electricity from water hyacinth
水葫芦
预处理
二次粉碎
固液分离
系统边界
厌氧发酵
CSTR反应器
固态发酵
沼液堆肥
沼液沼渣施用
沼液农田施用
沼肥农田施用
发电
污染物类别 排放量/kg·kWh-1 污染物类别 排放量/kg·kWh-1
CO2 1.07 CH4 2.60×10-3
SO2 9.93×10-3 NMVOC 4.87×10-4
NOX 6.46×10-3 烟尘 2.02×10-2
CO 1.55×10-3
2452
第 29卷第 12期 农 业 环 境 科 学 学 报
含量较高，与化学肥料相比，会增加农田中 CH4、NOx
排放，根据两年四季沼液水稻与小麦作物上施用后监
测数据，计算出一个功能单位产品所产沼液替代化肥
后，所增加的农田污染物排放清单为 CH4 10.25 g、
NO2 42.48 g。污染物排放汇总见表 4。
2.2 影响评价
影响评价包括特征化、标准化和加权评估 3个步
骤。
2.2.1 特征化
本文中水葫芦来自富营养化水体，水葫芦的生长
不涉及对资源的消耗，也无外来危险化学品投入，对
采收后的水葫芦作重金属分析，其含量均符合国家有
机肥质量标准 [23]，所以主要考虑全球变暖（Global
Warming Potential，GWP）、环境酸化（Acidification Po－
tential，AP）与富营养化 3种环境影响类型。全球变暖
以 CO2为参照当量，CO、CH4、NOx的当量系数分别为
2、21、310[10]。环境酸化以 SO2为参照物，NOx和 NH3
的当量系数分别为 0.7和 1.88[10]；富营养化以 PO3-4为
参照物，NOx，NO3-N 和 NH3的当量系数分别为 0.1、
0.42和 0.35[24]。
2.2.2 标准化（normalisation）及权重（weighting）分析
标准化过程主要是建立标准化基准，目的是对各
种环境影响类型的相对大小提供一个可比较的标准。
选择的基准量一般可为全球、全国或某个地区的资源
消耗或环境排放的总量或均量数据，均量数据有人均
占/排放量、地均占有量、单位产值量等，本文采用
2000年全球人均环境影响潜力作为环境影响基准[25]，
具体见表 5。
生命周期影响评价需要对各类环境影响指数进
行综合，得到环境影响综合指数，从而提供一个各种
环境影响类型间可比较的评价结果，这就需要确定
各种影响类型对自然资源可持续利用、生态系统和
人类健康影响的相对重要性，即确定各种环境影响
类型的权重。常见的权重确定方法有 3种，即专家组
评议、目标距离法与环境成本评估法。本文采用专家
组评议确定的权重（表 5）[26]进行环境影响综合指数
比较分析。
2.3 影响评价
2.3.1 全球变暖潜力
全球变暖潜力见表 6。水葫芦能源化利用的一
个功能单位产品的生命周期中共产生了 117.94 kg－
CO2eqv.，全球变暖潜力为 0.017 2，即利用水葫芦生
产 1 MWh电力产生的全球变暖潜力相当于 2000年
全球人均全球变暖潜力的 1.72%，其中，在水葫芦预
处理与厌氧发酵产沼气发电与堆肥过程中产生的全
球变暖污染物为正排放，这主要是由于在此两个阶
段中需要消耗电力所致，在沼液沼渣农田应用阶段，
由于替代了部分化学肥料，减少了全球变暖污染物
排放。
表 5 环境影响潜力及权重
Table 5 The world’s environmental impact potentials
per person and weighting
项目
能源消耗/
MJ·kg-1
排放系数/g·kg-1
HC CO PM10 NOx SOx CO2
N 95.8 0.58 4.29 5.20 36.01 32.32 10 366
P2O5 21.85 0.08 0.83 0.39 4.75 2.81 1 585
K2O 9.65 0.04 0.35 0.16 1.99 1.17 662
表 2 化肥生产数据
Table 2 Life cycle data of fertilizer production
表 3 沼液沼渣有机肥替代化学肥料减排清单
Table 3 The inventory of anaerobic digestrate utilization as
chemical fertilizer
项目
减少能耗/
MJ
减排量/kg
HC CO PM10 NOx SOx CO2
N 4.83 0.03 0.22 0.26 1.81 1.63 522.46
P2O5 0.77 - 0.03 0.01 0.17 0.10 55.90
K2O 1.58 - 0.06 0.03 0.33 0.19 108.67
表 4 水葫芦厌氧发酵生命周期污染物排放清单（kg·MWh-1）
Table 4 Life cycle discharge inventory of water hyacinth for
electricity generation（kg·MWh-1）
注：*对水葫芦渣堆肥与沼气发电燃烧过程释放的 CO2，按 IPCC
定义，它来自水葫芦的光合作用，应算作零（Carbon neutral）[22]。
预处理 厌氧发酵发电、堆肥 沼液沼渣农田应用
CO 0.37 0.26 -0.31
NOx 1.52 1.70 -2.31
SO2 2.34 1.68 -1.92
CH4 0.61 3.64 0.01
CO2* 252.19 180.58 -687.03
NH3 4.03 4.68
环境影响类型 单位 人均当量 权重
全球变暖 kgCO2-eqv.·a-1 6 869 0.12
环境酸化 kgSO2-eqv.·a-1 56.26 0.14
富营养化 kgPO3-4 eqv.·a-1 1.9 0.12
2453
2010年 12月
2.3.2 环境酸化潜力
环境酸化潜力见表 7。水葫芦能源化利用的一个
功能单位其生命周期中共产生了 19.66 kgSO2eqv.，生
命周期环境酸化的潜力为 0.349 4，比较 3个不同阶
段环境酸化潜力，可以看出厌氧发酵发电与堆肥阶段
最高，分析引起环境酸化的主要因素，是由于堆肥过
程中存在着氮的氨挥发损失，同样，在沼液沼渣农田
环节产生的环境酸化也是由于沼液运输与施用过程
中氨挥发损失。因此，减少氮的氨挥发损失对于减少
环境酸化潜力极其重要。
2.3.3 富营养化潜力
富营养化潜力见表 8。水葫芦能源化利用的一个
功能单位其生命周期中共产生 3.14 kgPO3-4 eqv.，富营
养化潜力为 1.652 6，分析富营养化潜力主要是由氮
的氨挥发，但如果沼液沼渣不能有效进行农田应用，
可能会引发极高的富营养化潜力。
2.3.4 加权评估
水葫芦能源化利用生命周期环境影响指数见表
9。生产一个功能单位电力的环境影响综合指数为
0.249 3，其中环境影响较大的类型是富营养化，这主
要是由于在水葫芦堆肥以及沼液施用过程中存在着
氨的挥发损失，此外由于富营养化全球基准值较低
（表 5），在比较不同环境影响潜力时，较低的全球基
准值放大了富营养化环境影响指数值。
2.4 水葫芦厌氧发酵能源化与能源作物以及传统煤、
油发电比较
水葫芦厌氧发酵产沼气发电项目，其能量最初原
料来自水葫芦的光合作用，水葫芦在生长中吸收二氧
化碳，由于水葫芦在分解过程中产生的二氧化碳与它
从大气中吸收的二氧化碳相等，按 IPCC定义，不考虑
水葫芦自身排放的二氧化碳。因此，利用水葫芦生产 1
MWh电力中，排放的二氧化碳主要是水葫芦预处理与
厌氧发酵及堆肥过程中消耗电力产生的（表 4），但因为
水葫芦生长过程中吸收富集了来自水体中大量氮、磷、
钾等养分，将水葫芦中养分使用到农田，替代化学肥料
可以减少因为化肥生产、运输以及原料开采等活动中
排放的二氧化碳，两相相抵，在水葫芦厌氧发酵能源利
用中，二氧化碳排放值为-254.26 kg（表 10），表明为净
固碳。对照采用煤、油混合发电（煤、油各 50%）与能源
作物发电产生的二氧化碳量（表 10），水葫芦发电显著
减少了二氧化碳的排放，比较硫化物与氮氧化物的排
放量，水葫芦发电也明显低于传统煤油发电，与能源作
物发电相比，仅硫化物排放水葫芦发电略高。结果表
明，相比传统火电与能源作物发电，采用水葫芦厌氧发
酵能源化利用对环境产生的负面影响最小。
2.5 生命周期效率
水葫芦转化生产一个功能单位电能（1 MWh）需
要消耗 1.83 t 水葫芦（干），测得的水葫芦热值为
表 10 不同原料发电污染物排放量比较（kg·MWh-1）
Table 10 The inventory of electricity production from fossil fuels，
energy crop and water hyacinth（kg·MWh-1）
表 9 水葫芦能源化利用生命周期环境影响指数
Table 9 Life cycle environmental impact indexes of water hyacinth
for electricity generation
表 6 水葫芦能源化利用生命周期全球变暖潜力
Table 6 Life cycle global warming potential of water hyacinth
for electricity generation
预处理
厌氧发酵
发电、堆肥
沼液沼渣
农田施用
合计
CO2当量/kgCO2eqv. 736.94 784.54 -1 403.54 117.94
全球变暖潜力 0.107 3 0.114 2 -0.204 3 0.017 2
表 7 水葫芦能源化利用生命周期环境酸化潜力
Table 7 Life cycle acidification potential of water hyacinth
for electricity generation
预处理
厌氧发酵
发电、堆肥
沼液沼渣
农田施用
合计
SO2当量/kgSO2eqv. 3.87 10.49 5.30 19.66
环境酸化潜力 0.068 8 0.186 4 0.094 2 0.349 4
表 8 水葫芦生命周期富营养化潜力
Table 8 Life cycle eutrophication potential of water hyacinth
for electricity generation
预处理
厌氧发酵
发电、堆肥
沼液沼渣
农田施用
合计
PO3-4当量/kgPO3-4 eqv. 0.15 1.58 1.41 3.14
富营养化潜力 0.078 9 0.831 6 0.742 1 1.652 6
影响类型 全球变暖 酸化 富营养化
影响潜力 0.017 2 0.349 4 1.652 6
权 重 0.12 0.14 0.12
分类指数 0.002 1 0.048 9 0.198 3
综合指数 0.249 3
发电原料 CO2 SOx NOx
煤、油 930 6.7 2.2
能源作物 110 0.6 1.4
水葫芦 -254 2.1 0.9
叶小梅等：水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价2454
第 29卷第 12期 农 业 环 境 科 学 学 报
13.473 MJ·kg-1，计算出水葫芦厌氧发酵产沼气发电
的生命周期效率为：
η=3 600/13.47×1 830=0.147
与能源作物热电联用相比较（η=0.321），水葫芦
厌氧发酵能源化利用的能量转化效率较低，说明现有
能源转化技术或技术途径效率不高，反之也说明水葫
芦能源利用还存在着较大潜力。
为更准确表征生物质生命周期转换效率，按照
Mann and Spath[27]定义：
ηLC=（Eg-Eu）/Eb
式中：Eg为生物质产生的电能，Eu为在生物质转换
电能中消耗的石化电能，Eb为生物质热能。计算水葫
芦厌氧发酵发电生命周期效率为：
ηLC=（Eg-Eu）/Eb
=（3 600-1 456）/13.47×1 830=0.09
这表明水葫芦能源转化效率还较低，如将水葫芦
作为能源作物利用，还需要在能源转换技术革新上付
出更多的努力。
3 讨论与结论
采用生命周期法对水葫芦能源化利用的全球变
暖、环境酸化和富营养化等环境影响指数进行分析，
各类型环境影响指数分别为 2.1×10-3、4.89×10-2 和
1.98×10-1，水葫芦厌氧发酵沼气发电与传统火力发电
与能源作物发电相比较，水葫芦厌氧发酵能源化利用
中的 CO2、SOx、NOx等污染物排放量均较低，对环境的
负面影响最少。
结合水葫芦能源化利用的环境影响指数与水葫
芦能源利用生命周期转化效率数据分析可以看出，水
葫芦能源利用中，石化能源消耗较高，这不仅增加了
污染物排放，同时显著降低了生命周期的效率。进一
步降低水葫芦能源化利用中石化能源的消耗是提高
水葫芦能源转换效率的关键。从表 4所列排放清单中
可见，影响水葫芦污染物排放清单的最重要因素是沼
液与沼渣的农田施用，如果沼液与沼渣不能有效使
用，无疑将会显著增加水葫芦能源利用的环境影响指
数。此外，控制堆肥与沼液沼渣农田使用过程中氨的
挥发损失，对降低水葫芦能源化利用过程中的富营养
化环境指数十分重要。
参考文献：
[1] Malik A. Environmental challenge vis a opportunity：The case of water
hyacinth[J]. Environment International, 2007, 33（1）：122-138.
[2] Tchobanoglous G, Maitski F, Thompson K, et al. Evolution and perfor－
mance of city of San -Diego pilot -scale aquatic wastewater treatment
system using Water Hyacinth [J]. Journal of Water Pollution Control
Federation, 1989, 61：1625-1635.
[3]张文明,王晓燕.水葫芦在水生态修复中的研究进展[J].江苏环境科
技, 2007, 20（1）：55-58.
ZHANG Wen-ming, WANG Xiao-yan. Researches of hyacinth in water
ecological restoration[J]. Jiangsu Environmental Science and Technolo－
gy, 2007, 20（1）：55-58.
[4]娄 敏,廖柏寒,刘红玉,等. 3种水生漂浮植物处理富营养化水体
的研究[J].中国生态农业学报, 2005, 13（3）：194-195.
LOU Min, LIAO Bo-han, LIU Hong-yu, et al. Study of three aquatic
floating plants to treat the water eutrophication[J]. Chinese Journal of
Eco-Agriculture, 2005, 13（3）：194-195.
[5]洪春来,魏幼璋,贾彦博,等． 水葫芦防治及综合利用的研究进展[J].
科技通报, 2005, 21（4）：491-496.
HONG Chun-lai, WEI You-zhang, JIA Yan-bo, et al. The advances of
water hyacinth for control and overall utilization studies[J]. Bulletin of
Science and Technology, 2005, 21（4）：491-496.
[6]彭青林.水葫芦的开发利用[J].资源开发与市场, 2003, 19（1）：32-
33.
PENG Qing -lin. Wtilization and development of eichorinia crassipes
solms[J]. Resource Development & Market, 2003, 19（1）：32-33.
[7]何加骏,严少华,叶小梅,等.水葫芦厌氧发酵产沼气技术研究进展
[J].江苏农业学报, 2008, 24（3）：359-362.
HE Jia-jun, YAN Shao-hua, YE Xiao-mei, et al. Progress in anaerobic
digestion of water hyacinths[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences,
2008, 24（3）：359-362.
[8] Rebitzer G, Ekvall T, Frischknecht R, et al. Life cycle assessment Part1：
Framework, goal and scope definition, inventory analysis, and applica－
tions[J]. Environment International, 2004, 30（5）：701-720.
[9] Rafaschieri A, Rapaccini M, Manfrida G. Life cycle assessment of elec－
tricity production from poplar energy crops compared with conventional
fossil fuels[J] . Energy Conversion and Management , 1999, 40（14）：
1477-1493.
[10] Pehnt M. Dynamic life cycle assessment（LCA）of renewable energy
technologies[J]. Renewable Energy, 2006, 31（1）：55-71.
[11] Larson E. A review of LCA studies on liquid biofuels for the transport
sector [J]. Energy for Sustainable Development, 2006, 2：109-126.
[12] Zah R, Faist M, Reinhard J, et al. Standardized and simplified life-cy－
cle assessment（LCA）as a driver for more sustainable biofuels[J]. Jour－
nal of Cleaner Production, 2009, 17（1）：S102-S105.
[13] Ishikawa S, Hoshiba S, Hinata T, et al. Evaluation of a biogas plant
from life cycle assessment（LCA）[J]. International Congress Series, 2006,
1293：230-233.
[14] Varun I K Bhat, Ravi Prakash. LCA of renewable energy for electricity
generation systems: A review [J]. Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 2009, 13（5）：1067-1073.
[15]刘黎娜,王效华.沼气生态农业模式的生命周期评价[J].中国沼气,
2008, 26（2）：17-20, 24.
LIU Li-na, WANG Xiao-hua. Life cycle assessment of biogas eco-a－
2455
2010年 12月
gricultural mode[J]. China Biogas, 2008, 26（2）：17-20, 24.
[16]金 晶.脱硫石膏综合利用途径及环境影响评价[D].北京：北京科
技大学,硕士论文, 2007.
JIN Jing. The approach for comprehensive utilization of desulphurized
gypsum and environment Impact assessment [D]. Beijing：University of
Science and Technology Beijing, , 2007.
[17]叶小梅,周立祥,严少华,等.厌氧 CSTR反应器处理水葫芦挤压汁
研究[J].福建农业学报, 2010, 25（1）：100-103.
YE Xiao-mei, ZHOU Li-xian, YAN Shao-hua, et al. Study on anaero－
bic digestion of juice of water hyacinth in CSTR reactor [J]. Fujian
Journal of Agricultural Sciences, 2010, 25（1）：100-103.
[18] Colin J, Enrico B, Daniel K, et al. Life cycle assessment of biogas pro－
duction by monofermentation of energy crops and injestion into the nat－
ural gas grid[J]. Biomass and Bioenergy, 2010, 34（1）：54-56.
[19]黄红英,常志州,马 艳,等.两种翻料方式对禽畜粪便槽式发酵效
率的影响[J].江苏农业科学, 2006（2）：135-138.
HUANG Hong-ying, CHANG Zhi-zhou, MA Yan, et al. Efficiency of
two stirring methods on livestock manure trough fermentation[J]. Jiang－
su Agricultural Sciences, 2006（2）：135-138.
[20]林 聪,王久臣,周长吉.沼气技术理论与工程[M].北京：化学工业
出版社, 2007：202.
LIN Cong, WANG Jiu-chen, ZHOU Chang-ji. Biogas technology and
engineering[M]. Beijing：Chemical Industry Press, 2007：202.
[21]胡志远,谭丕强,楼狄明,等.不同原料制备生物柴油生命周期能
耗和排放评价[J].农业工程学报, 2006, 22（11）：141-145.
HU Zhi-yuan, TAN Pi-qiang, LOU Di-ming, et al. Assessment of life
cycle energy consumption and emissions for several kinds of feedstock
based biodiesel[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural
Engineering, 2006, 22（11）：141-145.
[22] Cherubini F, Bird N D, Cowie A, et al. Energy- and greenhouse gas-
based LCA of biofuel and bioenergy systems：Key issues, ranges and
recommendations[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2009, 53
（8）：434-447.
[23]郑建初,常志州,陈留根,等.水葫芦治理太湖流域水体氮磷污染的
可行性研究[J].江苏农业科学, 2008（3）：247-250.
ZHENG Jian -chu, CHANG Zhi -zhou, CHEN Liu -gen, et al. Study
feasibility on using water hyacinth for removing suplus nitrogen and
phosphorus in Taihu Lake Basin Water[J]. Jiangsu Agricultural Sciences,
2008（3）：247-250.
[24] Brentrup F, Küsters J, Lammel J, et al. Environmental impact assess－
ment of agricultural production systems using the life cycle assessment
（LCA）methodology：Ⅰ. Theoretical concept of a LCA method tailored to
crop production[J]. European Journal of Agronomy, 2004, 20：247-264.
[25] Huijbregts M A J, Thissen U, Guinee J B, et al. Priority assessment of
toxic substances in life cycle assessment．PartⅠ：Calculation of toxicity
potentials for 181 subtances with the nested multi-media fate, expo－
sure and effects model USES-LCA[J]. Chemosphere , 2000, 41（4）：
541-573．
[26]王明新,包永红,吴文良,等.华北平原冬小麦生命周期环境影响评
价[J].农业环境科学学报, 2006, 25（5）：1127-1132.
WANG Ming-xin, BAO Yong-hong, WU Wen-liang, et al. Life cycle
environmental impact assessment of winter wheat in North China Plain
[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2006, 25（5）：1127-1132.
[27] Mann M K, Spath P L. Life cycle assessment of biomass-based elec－
tricity production [R]. USA, National Renewable Energy Laboratory,
1997, NREL/TP-430-23076.
叶小梅等：水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价2456