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  • 1 # 每日創意影片

    瑞典透過栽培短輪伐期柳樹矮林(以下簡稱柳樹矮林)獲得生物能源,其造林地主要是農地,所生產的生物量在地區供熱廠中用於聯合熱電生產。

      在生物能源生產的同時,柳樹矮林還可起到清除汙染物和治理環境的作用。近年來,瑞典已成功地將柳樹矮林用於城市廢水、垃圾瀝出物、工業廢水(如貯木廠噴澆原木後的廢水)、下水道汙泥和鋸沫等處理,主要是透過植物吸收來減少水和土壤中的汙染物和過多的養分,促進土壤微生物對有機汙染物的降解。這個過程被稱為植物整治。

      一、以生物量生產為目標的柳樹栽培

    20世紀70年代石油危機之後,伴隨石油燃料被新能源取代的趨勢,短週期柳樹矮林的栽培被引入瑞典。瑞典曾進行大量研究,尋找可透過集約經營生產能源的速生樹種,結果表明以矮林形式經營的柳樹是最適合用於生產能源的。柳樹的養分利用和林分經營比其它木本樹種更具有成本效益。短週期柳樹矮林是能夠保持二氧化碳平衡的可持續燃料生產方式,因為其生物量燃燒所釋放到大氣中的二氧化碳數量等於它從空氣中吸收的二氧化碳。目前瑞典約生長著1.6萬hm2短週期柳樹矮林,主要為蒿柳Salix viminalis、毛枝柳S. dasyclados和S. schwerinii的不同無性系和雜交種。

    瑞典的柳樹栽培從造林到採收全部實現機械化作業。在造林的最初階段,每公頃約1.5萬條插穗呈雙行栽植,以利於將來的除草、施肥和採收。造林後採用傳統無機肥進行施肥。柳樹每3~5年採伐1次,採伐季節是冬季土壤結凍後,採伐機械是經過專門設計的。柳樹的地上部分在採伐後就地削片,然後儲存起來或直接在聯合熱電廠進行燃燒。採伐後,矮林萌生迅速,因此不需要再造林。短週期柳樹矮林的經濟壽命預計為20~25年。瑞典商業種植柳樹的生物產量因立地條件不同而異,但一般為每年每公頃6~12t。

      二、瑞典大規模植物整治系統的例項

    1.城市廢水處理

    城市廢水含有氮和磷,多數情況下是可以用作植物肥料的均衡營養液。然而出於衛生原因,它只被用於非糧食、非飼料作物,如短週期柳樹矮林。

    20世紀90年代,瑞典在廢水處理廠附近營造了大面積具有滴灌和噴灌系統的柳樹人工林,以便提高廢水中氮處理的效率和利用廢水進行生物量生產。在瑞典中部一個約有2萬居民的城鎮Enk ping,有一種全新的城市廢水處理系統,利用從汙泥中脫出的富氮廢水(每升含800mg氮)澆灌周圍75hm2的柳樹林。廢水在冬季被抽至有管道的蓄水池中,夏季(5~9月)用於短週期柳樹矮林的灌溉,每年灌溉120天。該系統每年的廢水灌溉量為20萬m3,為柳樹林提供11t氮和0.2t磷,其中2萬m3廢水是來自汙泥的沉澱和離心過濾。在雨季灌溉自動停止。灌溉速率在生長季為平均每天2.5mm。

    該系統可能的環境影響包括氮淋失和向空氣中釋放一氧化二氮,但目前的監測結果表明,這種廢水利用方式對環境的影響最小。

    2.垃圾瀝出液處理

      垃圾瀝出液(即垃圾過濾出的廢水)在廢水廠處理的費用通常比較昂貴,因為瀝出液必須從垃圾掩埋地運到廢水處理廠。因此,垃圾掩埋工作人員越來越傾向於就地處理垃圾瀝出液。一個辦法是先在曝氣塘中對垃圾瀝出液進行曝氣處理,而後用於澆灌垃圾掩埋廠恢復區上的柳樹矮林或周圍可耕地上的柳樹矮林。這樣做既能促進柳樹生長,又能降低垃圾瀝出液中高離子濃度的不良影響(瀝出液中氯化物的濃度通常達到1000mg/L),其成本亦低於傳統的工程措施。

      透過營造柳樹人工林來恢復垃圾掩埋地,有利於透過柳樹林的高蒸發速率減少垃圾瀝出液的形成。短週期柳樹矮林的廢水利用功能可以使垃圾掩埋場的瀝出液排放量接近於零,即使在北歐潮溼氣候條件下也如此。同時,瀝出液中有害化合物(如銨和一系列具有潛在毒性且難於分解的有機物)被柳樹吸收或保留在土壤-植物系統中。水中高濃度的銨離子對環境有害,但只要對其加以認真監測,那麼銨也可以成為柳樹生長的氮源。

      目前瑞典約有20個地方已經透過滴灌和噴灌系統用垃圾瀝出液灌溉短週期柳樹矮林。例如,瑞典中部H gbytorp地區Ragnsells Avfallsbehandling AB公司有一個這樣的系統,在池子中對垃圾瀝出液進行貯藏和曝氣處理,然後輸送到一個5hm2的短週期柳樹矮林,該矮林在生長季中每天都灌溉,灌溉量約為2~3mm。

      在設計和管理短週期柳樹矮林灌溉的垃圾瀝出液處理系統時,需要對不同土壤和氣候條件下不同垃圾的瀝出液成份差異,以及不同柳樹無性系植物材料的吸收情況的差異加以考慮。

    3.貯木場廢水利用

      在瑞典鋸材廠和紙漿廠,夏季為了防止木材遭受蟲害和真菌危害,以及木材幹燥引起的開裂,需要對貯藏的木材噴水。噴澆木材後流走的水中含有一系列的來自樹皮的有機物,也含有大量的磷,這些磷來自樹皮以及粘在原木和貨車輪胎上的土壤顆粒。瑞典的一箇中型鋸材廠每年約消耗10萬m3水用於噴撒貯藏木材;因此大量的廢水需要處理。另外,貯木場的廢水如果不加以收集和處理,在降雨和融雪後會汙染周圍集水區和地下水。以前,多數情況下這種水都被排放到河流和湖泊中。

    廢水的成份因貯藏的木材和貯木場的貯藏條件而異。主要的環境問題是因酚酸、總有機碳、重金屬和磷濃度增加而引起的。

    在瑞典中部的Heby鋸材廠,每年約有6萬m3的貯木場廢水經由1hm2的短週期柳樹矮林進行迴圈利用。柳樹林地在生長季採用噴灌方式進行灌溉,每年灌溉量為4000~4500mm(在120天的灌溉期內每天灌溉量為33~38mm),這種灌溉量與城市廢水和經處理的垃圾瀝出液相比是很高的。

    Heby鋸材廠的廢水危害程度較低,氮含量不高,但它含有大量的有機化合物和磷。試驗表明當這種水被用於短週期柳樹矮林後,地下水的總有機碳含量和酚類化合物的含量升高(儘管酚類化合物的含量因其初始值低而不成為問題)。柳樹的生長和周圍水域均不受高載量磷和有機碳的不良影響。然而過高的水灌溉量使土壤飽和,柳樹生長量下降。當灌溉量降至每天10~20mm時,植物的生長速度和營養吸收速率均提高。

    4.生活汙水和鋸沫

    在瑞典約有1萬hm2的短週期柳樹矮林已經利用生活汙水進行施肥。從植物營養角度講,生活汙水不是均衡的肥料,儘管它含有一些氮(主要是有機束縛態氮)和大量的磷,但鉀含量很低。生活汙水與鋸沫相混合後成為均衡的肥料,可以取代傳統有機肥用於柳樹林。

      現在的想法是汙泥鋸沫混合物中重金屬和磷的危害作用應該透過植物吸收以及存留於土壤-植物系統中而降低至最小。當採伐時,含重金屬的枝條部分被從柳樹林中移走並燃燒掉,而燃燒後的灰燼又可透過施用於柳樹矮林而實現部分迴圈。只有鍋爐底部的底灰被施用於柳樹矮林,因為這部分的重金屬含量低於煙囪過濾器中沉澱的菸灰。

      在造林和每次採伐後(或者說每隔3~7年)將汙泥與鋸沫混合施用於柳樹矮林,以便補償因採伐而移走的養分。實際上,其施用量約相當於每年每公頃22~35kg磷。

      施用汙泥鋸沫混合物后土壤-植物系統中的重金屬含量在允許範圍內,被視為對人體危害最大的金屬之一的鎘的總含量減少。當生物量被燃燒時,鎘和其它重金屬將被保留在不同的灰組分中,應該注意不讓它們返回到可耕地中。將重金屬從灰燼中移走在技術上相對容易,但由於沒有人為這種環保工作提供經費,因此這些重金屬汙染的灰燼常常被遺棄於垃圾中。

    三、利用柳樹進行生物能源生產和環境治理大有前途

    當用於植物整治時,短週期柳樹矮林具有優勢,如生物產量高,透過頻繁的採伐清除有害化合物。高蒸騰速率和根系耐水淹特性使得可以採用較高的灌溉率。另外,短週期柳樹矮林可以透過吸收大量的鎘等重金屬來清理被汙染的土地,而且它們還能在土壤-植物系統中保留大量的養分。短週期柳樹矮林植物整治系統成功地清除瑞典各種廢棄物中含有的有害化合物,利用生物量生產中施用的養分和水分。大規模營造這樣的系統可以提供有利於生態而又廉價的廢物處理措施,同時又促進了生物能源的生產。

  • 2 # 丁哥帶你奇遊世界

    ①因為柳樹的抗環境汙染能力很強,並且對淨化空氣很有幫助。

    ②保持釋放出二氧化碳含量很低甚至沒有(空氣中完全不含二氧化碳不現實),避免溫室效應的發生。

    ④選擇雌性柳樹移栽效果還是不錯的。

    ⑤柳條:味苦,性寒。入足陽明、厥陰經。祛風,利尿,止痛,消腫。用於風溼痺痛,淋病,白濁,小便不通,傳染性肝炎,風腫,疔瘡,丹毒,齒齲,齦腫。是中醫傳統的接骨妙藥。水煎服,可治療冠心病、慢性支氣管炎、尿路感染、燒燙傷等,水煎燻洗,對風溼性、類風溼性關節炎有明顯療效。

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