GPSE低碳高值化发展方法学 以江门都市农业、食品加工业与广东面源污染治理项目为例PDF电子书下载

第1章“GPSE低碳高值化发展理论和方法学”的集成及应用 1

1.1学术背景：国家需求与目的意义 1

1.1.1发展绿色经济，建设生态文明 1

1.1.2亟待缓解：作为国民经济主体、核心和支柱的过程制造业高污染低价值问题——以3.56亿人从业的农副食品加工业为例 2

1.1.3亟待降低成本：占全球温室气体排放19%、淡水用量70%的农业及其面源污染治理 4

1.1.4亟待重视：制造业创汇能力与粮食自给程度关系国家粮食安全与农民增收 5

1.1.5亟待探索：路甬祥、周生贤论我国过程工程节能、节水、降耗、减排与环保新道路 6

1.2研究进展述评 8

1.2.1从“过程工程（PE）”到“绿色过程系统工程（GPSE）” 8

1.2.2过程分析化学/技术（PAC/PAT）与控制：化学计量学与生物信息学的协同研究 16

1.2.3 “GPSE低碳高值化发展理论与方法学”体系的提出 19

1.2.4应用研究——以都市现代农业、食品加工业与广东面源污染治理项目为例 20

1.3尚存在的问题与研究目标及内容 30

1.3.1以往研究中存在的问题 30

1.3.2研究目标 31

1.3.3研究内容 31

1.4研究方法与技术路线 32

1.4.1研究方法 32

1.4.2技术路线 35

第2章 世界银行贷款广东农业面源污染治理项目研究区域调查观察 36

2.1广东省农业环境条件分析 36

2.1.1自然条件 36

2.1.2社会条件 37

2.2 广东省大气和水环境质量与农业面源污染概况 38

2.2.1近年广东省大气与水环境质量状况——以2012年上半年为例 38

2.2.2广东省农业面源污染概述 40

2.3广东农业面源污染治理项目实施地调查观察方法学——以广东与全国同步进行的农业污染源普查实施方案与结果为例 41

2.3.1普查的目的与意义 41

2.3.2普查的时点、对象、范围与内容 41

2.3.3普查的技术路线与步骤 42

2.3.4普查的方法 43

2.3.5第一次全国污染源普查结果 45

2.4珠江三角洲地区社会—经济—自然复合生态系统概况与区域性环境问题 46

2.4.1社会—经济—自然复合生态系统概况 46

2.4.2区域性环境问题越来越突出 47

2.5主要研究区域：江门市资源环境与社会经济概况 49

2.5.1国家环境保护模范城市之一江门市资源环境概况 49

2.5.2农业大市江门：珠三角都市群与港澳地区农副产品供应基地 52

2.5.3构建两高三新现代产业体系，加强工业反哺农业，城市支持农村能力建设 55

第3章 实验验证：稻蔗药加工“GPSE低碳高值化发展理论方法”中的生物化工试验 58

3.1GPSE低碳高值化发展理论与高效低成本系统化设计方法试验原理 58

3.1.1 P.T.Anastas等人的“绿色化学”理论与闵恩泽等人的研究成果 58

3.1.2 GPSE中化工过程设计的低碳高值化发展理论 61

3.1.3循环经济学的科学基础：过程制造业与循环经济的关键理论 65

3.1.4广东农业面源污染治理项目高效低成本系统化设计方法的基础理论——以化学计量学、工艺一体化技术科学、生态学研究方法学融合为中心 70

3.1.5 “GPSE低碳高值化发展方法学”及其动力“低碳高值化技术创新”概要 76

3.2稻糠加工GPSE及其肌醇工业性试验中的高效低成本系统化设计方法 81

3.2.1 “9联产”中肌醇、甾醇生产技术与肌醇工业性试验中模拟退火算法的应用 81

3.2.2肌醇等“4联产”及其经济评价 86

3.2.3小结 87

3.3稻壳加工GPSE技术产业化研究与示范 87

3.3.1生物质能源工程Ⅰ：稻壳气化发电与制汽发电的比较 87

3.3.2稻壳硅利用技术 88

3.3.3小结 88

3.4稻草加工GPSE技术产业化研究与示范 89

3.4.1稻草应用于食用菌生产——以大球盖菇栽培为例 89

3.4.2稻草制溶剂：低碳直链酮——甲乙酮 90

3.4.3生物质能源工程Ⅱ：稻草与煤制甲醇比较中的生命周期分析方法 90

3.4.4小结 95

3.5品牌/服务微笑曲线与稻谷加工过程流通、产出贡献分别为产中3倍的实现 96

3.5.1联合国调查显示：国际名牌占3%，市场占有率40%，销售额占50% 96

3.5.2小结：稻谷加工GPSE流通、产出贡献分别为产中3倍的实现路径综述 96

3.6国家环保模范城市江门：求索环保新道路——代价小效益好排放少可持续 97

3.6.1全国最大的甘蔗高值化利用基地“江门甘蔗化工厂”对探索环保新道路的启示 97

3.6.2复核专家组：江门市环保工作“重成效，重过程，特色鲜明” 98

3.6.3巩固提质工作取得新成效 99

3.6.4环保工作持续创新的实践 99

3.7广东江门开平市国家现代农业示范区与广西贵港生态工业园（EIP） 105

3.7.1开平国家现代农业示范区及其低碳高值化中药/生物企业 105

3.7.2贵港国家生态工业园——以甘蔗制糖GPSE低碳高值化发展为中心 107

3.8现代农业可持续发展途径探索的典范：江西省“山江湖”开发治理工程 111

3.8.1背景和发展 111

3.8.2原则与方针 112

3.8.3主要模式——以南方庭院经济模式赣南猪（禽、鱼）-沼-果（蔬）为例 112

3.8.4效果与影响 113

第4章 高端计算：化学计量学多变量解析方法与GPSE低碳高值化发展分析控制——以低成本质量控制中的中药指纹图谱及其NIR在线无损分析方法为例 114

4.1现代近红外光谱分析技术的研究进展 114

4.1.1发展历程：化学计量学方法使近红外光谱分析技术由“沉睡”到“独立” 114

4.1.2国内外近红外仪器及其应用领域的发展现状 114

4.1.3技术组成、技术优点与局限性 118

4.1.4定量分析过程、规范与实例：中药银杏中总黄酮和总内酯测定 119

4.1.5定性分析过程、规范与实例：水中有机污染物的快速鉴别 124

4.2分析化学的新分支：过程分析化学/技术及其在线NIR方法 127

4.2.1 PAC及其发展的5阶段论与PAT的崛起 127

4.2.2在线NIR分析系统组成、分析技术实施与系统性能评估 130

4.2.3 PAT的应用、发展方向与前景 134

4.2.4应用实例I：丹参多酚酸盐柱层析过程在线分析与河水CODCr、BOD5测定 134

4.2.5应用实例Ⅱ：中药在线NIR指纹图谱应用于质量评价及控制与新药研发 141

4.2.6应用实例Ⅲ： PAT在线监控发酵床养猪方法的环境—经济—社会效益分析 146

4.3 PAC/PAT.NIR等化学测量的基础理论与方法学——化学计量学及其软件 148

4.3.1化学计量学与PAC/PAT.NIR及计算机科技的耦合发展 148

4.3.2化学计量学软件的主要结构与功能 149

4.3.3化学计量学商品软件概况 153

第5章 农业面源污染治理项目技术经济可行性与效益分析——以生态农业中的养殖场大中型沼气工程为例 159

5.1畜禽养殖场大中型沼气工程建设 159

5.1.1畜禽粪尿排放量及其特性 159

5.1.2畜禽养殖场沼气工程技术路线选择 165

5.1.3大中型沼气工程的设计参数是达到最佳处理效果和经济效益的关键 167

5.2沼气工程发酵产物的综合利用 169

5.2.1沼气：燃烧技术及应用 169

5.2.2沼肥与作物增产和土壤改良 177

5.3沼肥利用技术 180

5.3.1沼肥在种植业中的利用 180

5.3.2沼肥在养殖业中的利用 183

5.3.3沼气发酵工程残留物的其他用途 184

5.4实例：大中型沼气工程可行性与效益分析 185

5.4.1概述——以深圳农牧实业有限公司沼气工程为中心 185

5.4.2杭州正兴牧业有限公司沼气工程 188

5.4.3嘉兴市秀城区绿嘉园牧业有限公司沼气工程 191

第6章 绿色产业中生态农业及其生态系统多样性利用技术 194

6.1国内外生态农业——农业生态过程工程的研究进展 194

6.1.1农业生态过程工程——生态农业研究进展 194

6.1.2生态农业发展的新阶段——生态高值化农业 198

6.1.3生态高值化农业的载体与农业生态过程工程基本路径——循环农业 208

6.2农业生物多样性利用原理与低成本技术开发——以农业生态系统多样性为例 209

6.2.1生态系统生态学、全球生态学与农业生物多样性利用技术的发展 210

6.2.2农业生态系统多样性的构成、内涵、类型与基本规律 211

6.2.3农业生态系统多样性利用低成本技术与模式 215

6.3农业生态系统多样性利用技术开发中土地利用格局及方式变化的影响 218

6.3.1对农业生物多样性保护的影响 218

6.3.2对温室效应的影响 222

6.3.3对小气候的影响 224

6.3.4对碳、氮循环过程的影响 225

6.3.5对有害生物的影响 229

6.3.6对环境污染控制的影响 231

6.4农业生态系统多样性利用低成本技术开发中的生态效应研究 233

6.4.1农业生态系统多样性利用技术开发的理论与实践依据 233

6.4.2生态学效应研究进展 233

第7章 绿色种植业中化肥农药污染治理示范工程 235

7.1种植业过量施用化肥农药的污染及其影响与危害 235

7.1.1化肥污染及其影响与危害 235

7.1.2农药污染及其影响与危害 238

7.2种植业过量施用化肥农药对环境影响的监测方法——以农药残留及其PAT研究为例 242

7.2.1环境中农药残留的形成 242

7.2.2农药残留现状与危害 243

7.2.3 PAT在农药残留检测中的应用 244

7.2.4农药残留研究新课题：生态系统健康新理念与环境痕量污染物新概念 248

7.2.5过程分析化学的新原理和新方法——以阿特拉津及其监测研究为例 252

7.3种植业化肥农药污染综合治理示范工程生态高值化发展方法与技术体系 255

7.3.1水肥一体化技术应用示范 255

7.3.2水稻“三控”，施肥技术示范——以新会为例 264

7.3.3测土配方节肥栽培与化肥污染控制系统模拟分析 268

7.3.4缓控释肥技术对化肥污染的开支与节肥节水功能 271

7.3.5农药减量控害增效技术示范工程 271

7.3.6保护性耕作：固碳减排增效的重要技术 282

第8章 绿色养殖业中的污染治理与废弃物管理示范工程 291

8.1养殖场废弃物的污染特性、治理目标及管理体系 291

8.1.1养殖场废弃物污染及其特性 291

8.1.2治理目标、规划及其实施途径 295

8.1.3管理系统 296

8.2畜禽粪便的储运和预处理 298

8.2.1储粪设施 298

8.2.2畜禽粪便的运输 299

8.2.3畜禽粪便的预处理 300

8.3畜禽粪便臭气控制的技术与方法 301

8.3.1恶臭的产生及危害 301

8.3.2除臭技术与方法 302

8.4畜禽粪便污水处理模式与技术 304

8.4.1概述 304

8.4.2粪便污水处理模式 304

8.4.3粪便污水处理技术 309

8.4.4畜禽干粪处理技术 313

8.5畜禽粪便的资源化技术 317

8.5.1资源化特征 317

8.5.2资源化技术在畜禽粪便肥料化、饲料化、能量化中的应用 317

8.6畜禽粪便处理技术的研究实施进展——以有机—无机复混肥的清洁生产为例 322

8.6.1畜禽粪便处理技术与设备 322

8.6.2畜禽粪便处理的工艺流程及其原理 323

8.6.3有机—无机复混肥生产制造的工艺流程、设备及应用 325

8.6.4技术模拟及发展前景 326

第9章 江门市岭南特色都市农业GPSE产业化建设规划研究——以江门市现代农业综合示范基地的资源态势与开发方略为中心 330

9.1岭南特色低碳高值化都市农业GPSE产业化建设规划的良田良种良法配套研究 330

9.1.1基地概况 330

9.1.2核心区资源态势分析 331

9.1.3核心区规划 332

9.1.4核心区功能分区与建设内容 332

9.1.5核心区配套基础设施、成果转化区及辐射带动区建设规划 334

9.1.6对策措施 334

9.2从产业生态学到虚拟生态产业园与低碳高值化中药/生物产业——以陈皮、灵芝等产业为例 334

9.2.1产业生态学的概念与发展历程 334

9.2.2生态产业的内涵、特点与设计原则 336

9.2.3生态产业园（EIP）的概念与发展趋势 338

9.2.4示范基地成果转化/辐射带动区适合发展的高素质农产品深加工载体VEIP 339

9.2.5侨乡药乡儒表佛心道骨文化与陈皮灵芝低碳高值化中药/生物产业VEIP——以“全国文明城市”江门慈善友爱的文化软实力与文化经济为视角 341

9.2.6开平健之源食品公司中药材灵芝工厂化种植与低碳高值化中药/生物产业 345

9.3江门市岭南特色都市农业GPSE “3型”产业化技术体系 347

9.3.1技术创新“微笑曲线”的资源及环境代价与环境—经济—社会效益系统分析 347

9.3.2有机食品产业化技术体系 348

9.3.3绿色食品产业化技术体系 353

9.3.4无公害农产品产业化技术体系 357

9.3.5小结与研究结果 360

9.4结论：江门市岭南特色低碳高值化都市农业GPSE质量效益型可持续发展模式 362

参考文献 363