当前世界环境

介绍

红树林是世界上最多产的生态系统之一。它们丰富沿海水域，生产商业林产品，保护海岸线，支持沿海渔业。它生长在热带气候和亚洲、非洲和南美洲的沿海水域。它们在最恶劣的环境中茁壮成长，通常是高盐度的水域，极端的潮汐，强风，高温，泥泞和厌氧的土壤。¹据估计，截至2011年，世界上剩余的红树林有1300万公顷，其中42%在亚洲。印度尼西亚是世界上红树林面积最大的国家，共有310万公顷红树林，占世界红树林总面积的22.6%，其次是澳大利亚和巴西，两国各有100万公顷红树林。²红树林对环境的作用多种多样，从保护海岸、减少气候变化的影响，到从木材生产中获得当地收入。^3.

由于砍伐森林和改为生产对虾，红树林面积的减少令人担忧。世界各地的政府都在研究如何保护目前的红树林地区和重新造林的方法。一个例子是对红树林进行可持续的收获，这是一种造林实践，为收获制定森林再生计划。这种方法的目的是减少日志记录的影响。从再生的角度来看，红树林的可持续采伐对森林的影响可能很小，但采伐和燃料等生产投入及其对环境的影响不容忽视。

这项研究的主要目的是确定和描述在印度尼西亚西巴布亚的Bintuni收获红树林生产木片对环境的影响。从采伐和加工到将木材产品运输到市场，采用了从摇篮到门再到运输的生命周期分析。下一个目标是评估在生产和运输红树林产品时对环境的影响，并将其与其他木材采伐活动进行比较，并通过采用新方法和减少使用不可再生的投入来寻找减少影响的方法。用于比较的类别包括使用不可再生能源(NRE)、碳足迹、酸化和臭氧产生。最后，本研究探讨了在考虑社会、生态和经济的可持续性框架下对这种影响进行适当管理的机会。可持续森林管理是本研究采用的一个框架。它着眼于环境、社会和森林给当地社区带来的经济影响。可持续森林管理的理念指导公司做出合理的决策，如何可持续地收获森林，并使其运营对环境的影响最小。

不同地点的红树林

大多数红树林在30年内茁壮成长⁰N和30⁰但仍可在日本、南澳大利亚、南非和新西兰的沿海地区发现。⁴最集中的红树林种群分布在东南亚和澳大利亚，这些地区由沿海地区环绕的岛屿组成。在上个世纪，由于砍伐森林和转变，全世界的红树林面积减少了。

东南亚

自1800年以来，印度尼西亚一直在系统地开发红树林，特别是用于发展咸水虾养殖和木材采伐。到20世纪60年代末，印度尼西亚估计已经失去了超过20万公顷的红树林。20世纪70年代，由于政府政策鼓励增加木材生产，红树林的开发转移到新的地区，随后在80年代扩大池塘的政策，以及1997年亚洲金融危机期间虾价上涨引发的大型池塘开发，红树林的损失率开始急剧上升。这导致近80万公顷的红树林在短短30年内消失，其中大部分是以低生产力或废弃池塘的形式出现的。近年来，印度尼西亚红树林的木材采伐活动似乎变得更加可持续。^5、6菲律宾红树林的面积从1918年的50万公顷下降到1994年的12万公顷，这可能与当地对木材的开发和农业、盐田、工业和定居点的转变有关。但咸水池塘养殖的历史与红树林的历史交织在一起，仍然是造成红树林流失的主要原因。⁷

南亚

孟加拉国、印度、巴基斯坦和斯里兰卡的红树林显示，南亚的红树林面积约为1187476公顷，占全球总面积的7%。结果表明，2000 - 2012年，红树林毁林92135 ha，再造林80461 ha，净损失11673 ha。南亚森林砍伐的主要原因包括土地的其他用途(转变为农业、虾场、发展和人类住区)、过度捕捞(放牧、吃草和采伐、捕鱼)、污染、淡水可用性下降、洪水、泥沙淤积减少、海岸侵蚀、热带气旋和海啸的干扰。⁴

南美

巴西红树林，尽管存在严格的保护立法正在被砍伐。在过去30年里，转向水产养殖、工业和城市发展等，已经破坏了5万多公顷的红树林(约占该国红树林总面积的4%)。恢复工作在一定程度上减少了损失，但只恢复了全部退化地区的5%。如今，大约70%的巴西红树林都在保护区内。⁸

印度尼西亚西巴布亚的Bintuni红树林木材收获

Bintuni湾位于印度尼西亚西巴布亚岛的鸟头半岛南部，由一系列被不同大小的河流分隔的红树林组成。人们注意到，由于影响红树林生存的一系列环境因素，全球红树林在森林结构和物种组成方面存在巨大差异。⁹红树林砍伐对印度尼西亚Bintuni海湾地区30多万公顷的红树林生态系统构成威胁。¹⁰红树林变成虾场可能是森林砍伐的最大原因。这是不可持续的，因此不能让红树林自行生长。可持续的红树林木材采伐将不涉及任何转换，因此将允许生长新的红树林进行重新造林。

Bintuni湾拥有各种各样的红树林物种，形成了不同结构的森林。这片森林中的优势物种包括细根霉属，细根霉属和Ceriops塔加路族语．这些红树林物种正在积极进行以木片生产和可持续森林管理为重点的森林管理。目前，该地区正在接近它的第一个25年的轮转周期，这意味着在特许经营区内，有从1年到25年的收获后的不同阶段的再生。¹¹公司获得的红树林特许权面积约为公顷;大约86%被批准用于红树林木材的开采，而其余的被用于缓冲区和保护区。原始森林调查报告显示，优势物种是大片spp．(69%),最常见的大片Apiculata和大片Mucronata．其他常见的红树林品种包括工业．(20%)最常见木榄，木榄和Ceriops塔加路族语(10%)。¹²

研究范围

本研究采用从摇篮到门再到运输的方法进行生命周期评价。这项研究将集中于红树林的收获和成品木片的运输。研究中所包括的燃料消耗仅包括从原材料提取到将红树林木片运输给客户的过程。研究区域在印度尼西亚西巴布亚的Bintuni湾。2014-2016年的收获面积是根据生产计划确定的。收获的日志类型包括大片Spp．,工业．和Ceriops塔加路族语，与大多数大片Apiculata。木屑生产所需的电力完全来自以柴油为燃料的发电机组。部分电力(????)也提供给当地的小社区。因此，生产所使用的燃料包括家庭所需的电力。

方法

在2014年1月至2016年5月期间，我们从油田和生产区域收集了生命周期评估所需的数据。涉及的制造投入来自作业(使用链锯伐木)、运输(将原木从森林运送到生产厂的木船)、生产(将原木转化为木片)和运输(将木片从生产厂运送到客户)。涉及使用燃料的非生产活动(运送工人、供应和水的快艇)也包括在内。

数据收集

木片产量换算成体积(m^3.)用于测定生产设备生产的木片数量。采伐红树林(伐木)、将木材运输到制造设施、加工成木片以及运输给客户所使用的燃料类型是汽油、柴油和船用燃料。生产中使用的燃料量换算成公斤(公斤)。在运送红树林木片的船上使用的燃料是根据最近3年的装运频率计算的。客户距离也被考虑在内，以及船舶从制造工厂到交货地点的时间长度。从客户返回制造区域的运输也包括在计算中。基于燃料数据库的碳排放，对柴油、汽油和天然气的能量含量进行了估算。¹³利用液体比重数据库对柴油和汽油的比重进行了估算。¹⁴船用燃料的能量含量是基于运输系统的地理位置。¹⁵

影响评估

环境影响是利用基于累积的不可再生能源碳足迹、酸化和臭氧产生的指标估计的。使用这些指标是因为它们是所有其他次要评估(土壤侵蚀、人类和淡水毒性等)的基础。与其他木材产品比较的数据可以作为基准。表1中列出了所有影响类别及其各自的描述和使用的单元。能源使用是基于使用公制焦耳(MJ)的燃料单位所能产生的势能。全球变暖潜势是由CO的含量来衡量的₂或其等价的。酸化是SO的量₂或燃烧化石燃料排放的等价物。一氧化二氮是指使用化石燃料产生的氮氧化物。分类依据如表1所示的TRACI 2.1 2014数据库。

表1:使用TRACI指标的生命周期影响评估类别

分类指标	影响类别	描述	单位	参考文献
能源使用	不可再生能源的使用	从地球上提取的一次能源总量的量度单位。PE用不可再生资源(如石油、天然气、铀等)的能源需求来表示。能源转换效率(如电力、热能、蒸汽等)也被考虑在内。	乔丹	[１４] ［１６］ ［１７］
气候变化	全球变暖潜力 (GWP) 碳足迹	温室气体排放指标，如二氧化碳和甲烷。这些排放导致地球对辐射的吸收增加，放大了自然温室效应。	kg CO2和Equiv。	［18］ ［１６］ ［13］ ［１９］ ［２０］ ［２１］
酸化	酸化潜力 (TRACI)	一种对环境造成酸化影响的排放指标。酸化电位是通过将存在的S-、N-和卤素原子与分子量联系起来确定的。	kg SO2和Equiv。	［１６］ ［２０］ ［１９］
对流层臭氧的产生	照片 化学 臭氧创造 潜在(POCP) 烟雾空气(TRACI)	指氮氧化物和挥发性有机化合物在紫外光影响下发生反应而产生的导致低水平烟雾的递归物质的排放。	公斤啊3. 枚 公斤氮氧化物枚	［１６］ ［２０］ ［１９］

与其他木材产品的环境影响比较也用于与红树林生产和运输的比较研究。硬木的采伐、加工和运输与红树林木片相比存在差异，但用于影响评估的单元均转换为m^3.．所有硬木用于生产1米^3.对红树林木片的环境影响和燃料用量与生产1 m木片进行了比较^3.由粗锯、窑干的美国白橡木制成，厚2.54厘米。²²

结果

表2总结了2014年1月至2016年5月期间红树林收获所需的所有投入。柴油用于生产加工木片的发电机组，以及用于运输原木、供水和载人的船只的燃料。汽油主要用于伐木和砍伐树木。

表2:红树林收获产量和使用的燃料

	2014	2015	Jan-May 2016
木片生产(m3.）	93178年	69609年	31909年
柴油(公斤)	312691年	301145年	120289年
汽油(公斤)	66252年	59696年	29204年

不可再生能源的使用

图1显示了在红树林木片的收获和生产中使用的不可再生能源(NRE)的比例。非再生能源的使用主要归功于柴油(82%)，柴油用于木屑加工和物流操作。仅在测井作业中使用的NRE中，汽油占18%。约49%的非再生能源来自木片加工，33%用于运输(木船、快艇和供水船)。结果显示，两年内(2014年1月至2016年5月)，49%的非再生能源用于木屑加工，21%用于原木运输，18%用于伐木，7%用于供水船，5%用于快艇。

图1:不可再生能源(A)使用的操作类型的分布和(B)使用的燃料类型。 点击这里查看图

碳足迹

图2将显示在红树林木片的收获和生产中使用的碳足迹比率。柴油(82%)是碳排放的最大贡献者。汽油(18%)排在第二位。大约49%的碳排放来自木片加工，33%用于运输。从2014年1月到2016年5月，49%的碳足迹来自加工木片，21%来自运输原木，18%来自伐木，7%来自供水船，5%来自快艇。

图2:碳足迹(A)使用的操作类型的分布和(B)使用的燃料类型 点击这里查看图

摇篮到门的生命周期评价结果

表3:从摇篮到门的环境影响1m^3.的木片

影响类别	总计
不可再生能源(乔丹)	196.03
碳足迹(千克二氧化碳)	14.69
二氧化硫酸化(公斤)	０．００１
臭氧的产生-烟雾空气(kg O3.）	3.39
*MJ/升柴油[23]	41

由表3可知，加工1立方米木屑所用的总NRE为196.03 MJ。相比之下,胚根端胚乳升柴油使用的潜在41 MJ约5公升柴油用于生产1立方米的木片,总碳足迹产生14.69公斤二氧化碳,总酸化产生0.001公斤二氧化硫和总空气creation-smog臭氧产生3.39 O^3.．

表4:从摇篮到门的环境影响1米^3.的木片

操作或过程步骤	负阻元件(乔丹)	碳足迹(公斤二氧化碳)	二氧化硫酸化(公斤)	臭氧的产生-烟雾空气(kg O3.）
生产	95.50	7.19	0.00079	1.67
日志的船	40.13	3.02	0.00033	0.70
快艇	10.63	0．80	0.00008	0.19
供水船	13.89	1.04	0.00011	0．24
日志记录	35.86	2.62	0.00011	0.59

表4显示，超过一半(95.5兆焦耳)的非再生能源用于生产木片的发电机和社区的当地能源。日志船运输的木材来自收获区域处理和日志记录操作第二和第三的负阻元件使用40.13 MJ和35.86 MJ每1立方米的木片生产分别而超过一半(7.19千克二氧化碳的碳足迹产生来自于发电机生产的木片和地方社区的能源来源。在碳足迹方面，将木材从采伐区运送到加工和伐木作业的原木船排在第二和第三位，产生的二氧化碳分别为3.02千克和2.62千克。酸化产生的一半以上(0.00079公斤二氧化硫)来自用于生产木片的发电机所用的柴油和社区的当地能源。原木船用于将木材从采伐区运送到加工厂，在酸化方面排名第二，产生的二氧化硫为0.00033公斤。超过一半(1.67 kg O^3.)产生的臭氧——烟雾空气来自于生产木片的发电机使用的柴油和社区的当地能源。在臭氧产生方面，从采伐区运送木材到加工和伐木作业的原木船排名第二和第三^3.0.59 kg O^3.每生产1立方米木屑。

从摇篮到大门加上运输生命周期评估结果

红树林木片使用中型船舶批量交付给客户。船舶燃料油使用量的计算方法是:船舶燃料油使用量/天乘以船舶航行天数。客户距离制造工厂的距离是从客户过去3年的交货时间、频率和出差天数计算的。船用燃料消耗量是根据大多数同类货轮的航程和平均航速以及平均燃料消耗量计算的。²⁴

表5:从摇篮到门加上1m的运输环境影响^3.的木片

操作或过程步骤	负阻元件(乔丹)	GWP-Carbon排放量(公斤二氧化碳)	酸化二氧化硫(公斤)	臭氧产生-烟雾空气(kg O3.）
生产(柴油)	95.50	7.19	0.00078	1.67
Logboat(柴油)	40.13	3.02	0.00033	0.70
快艇(柴油)	10.63	0．80	0.00008	0.19
供水船(柴油)	13.89	1.04	0.00011	０．２５
日志(汽油)	35.86	2.62	0.00011	0.59
运输(地堡)	764.18	44.90	0.38213	27.00
总计	960.22	59.59	0.38357	30.39938

表5显示，考虑到从生产到供应商的距离和运输的频率，在运输木片时使用不可再生能源是对环境造成负面影响的最大因素。

讨论

该数据将与其他木材产品的LCA进行比较，以衡量该公司在环境保护方面的效率。

图3:不同木制品的不可再生能源使用(MJ)比较。其他木材产品的数据来源来自美国硬木出口委员会[22] 点击这里查看图

图3显示，与其他木制品相比，红树林木屑的NRE使用量最低。在采收和加工中使用较少的非天然稀土可能是由于低燃料消耗。原木通过驳船批量运送到加工区域，与用卡车运送收获的原木相比，消耗的燃料更少。

图4:不同木材产品的全球变暖潜势(kg CO2)比较。其他木材产品的数据来源来自美国硬木出口委员会[22] 点击这里查看图

图4反映了红树林木屑具有最低的全球变暖潜力——碳足迹。燃料的使用减少可能是因为空气中二氧化碳的含量较低。与其他木制品不同的是，红树林木屑在运输时无需干燥，而其他木制品在交付给客户之前需要经过窑干燥。

图5:不同木材产品酸化潜力(公斤二氧化硫)的比较。其他木材产品的数据来源来自美国硬木出口委员会[22] 点击这里查看图

图5显示红树林木屑酸化排放最低。燃料的使用减少可能是因为空气中二氧化硫的含量低。使用欧元3号汽油和柴油，也有助于降低红树林木片的生产和经营中含硫量。

图6:臭氧产生的比较(kg O3.)的不同木材产品。其他木材产品的数据来源来自美国硬木出口委员会 点击这里查看图

图6反映了红树林木屑在所有木制品中产生的烟雾空气排放量最低。海运红树林碎片给客户消耗大量燃料，并向空气中释放大量氮氧化物。NOx转化为O^3.等价使用Traci索引。

在生命周期分析中确定减少对环境影响的机会

生命周期分析的结果可以使公司做出决策，减少红树林采伐对环境的影响。从摇篮到门再到运输生命周期的现有结果显示了令人鼓舞的结果，因为在大多数木制品中，它对上述4类产品的环境影响最低。然而，仍然有一些改进可以做，以提高生产和运输甚至更多。这里有一些机会可以减少农业和加工作业造成的影响。

减少船用燃料油用量

通过减少给客户的发货数量和增加发货的规模来提高发货效率，可以通过适当的发货安排来减少发货的频率。市场需求将决定装运量的增减，但增加数量将减少装运数量/年，并将导致船用燃料的使用减少。在未来，他们可以使用高运载能力(20000米)的船舶^3.)的木片。增加其体积/装运在接下来的货物在使用高容量的船,7个月的差等于.57或1装运每年节省,胚根端胚乳,相当于减少25%的碳足迹,酸化潜力创造和臭氧,因为减少的船用燃料的使用。

减少用于发电机的柴油用量

通过合理的调度提高柴油发电机的效率，对发电机进行维护和更换，以减少发电机的燃料消耗。由于公司有多台发电机，不同的使用时间，对大负荷时使用大型发电机，小负荷时使用小型发电机的合理调度还需要进一步研究。需要采购更新和更高效的发电机来进一步减少消耗。

利用其他能源，开发更多的可再生能源

许多可生物降解的生物质(树皮、树叶、树枝)在红树林收获后被留在森林里。可以研究利用现有的红树林树皮作为生物质燃料，以减少在采伐红树林木片生产过程中对柴油和汽油的依赖。该地区的红树林树皮每公顷可达1840至4490公斤。²⁵正常情况下，该公司每年可以收获800-1000公顷的红树林。它将产生至少1470吨树皮作为生物燃料。因此，收获的树皮有潜力生产5000兆瓦时的电力。²⁷目前，木材剥皮是在森林现场完成的。树皮用于生物质的使用，可以在生产工厂中完成。这将导致更有效的木材收获和更少的人力需要在森林。不可再生能源也可以作为一种更清洁的能源进行研究。由于所有红树林都生长在沿海地区，可以安装潮汐和水流的能源，以减少对不可再生能源的依赖。

结论

从摇篮到门再到运输的生命周期评估让我们了解了红树林是如何收获、加工和运输给客户的。其目标是量化可能导致全球变暖的影响、与可再生能源相比使用不可再生能源、不可再生能源对空气的酸化潜力以及对大气的臭氧产生潜力。与其他木材加工者进行基准比较，将使市场对他们购买的产品有更多的了解，因此生产者应该更加努力地保护环境，使消费和生产可持续。

与红树林一样，加工和运输产品给客户具有最高的NRE、碳足迹、酸化潜力和臭氧产生。船舶燃料油的消耗是造成这一问题的主要原因。在将红树林加工成木屑的过程中，由于发电机使用柴油，生产对环境的影响最大。通过减少运输频率可以最大限度地增加运输量，公司不仅能够节省成本，而且还能减少船用燃料的使用。适当地安排发电机以适应电力负荷可以降低柴油的消耗。还可以维修和更换发电机，以减少燃料的消耗。未来也可能尝试使用其他可再生能源，如波浪，以减少对不可再生能源的依赖。伐木留下的森林残余物的积累可能是可再生能源和其他增值产品的来源。

致谢

我要感谢印尼西巴布亚的Bintuni湾租界的管理人员，感谢他们在该地区进行研究期间提供的数据和住宿。我还要感谢新加坡南洋理工大学让我们使用它的设施，并允许我们在大学里进行研究。我还要感谢菲律宾科学和技术工程研究和发展部门给我们提供了做研究的机会。

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