期刊：Resources, Conservation & Recycling
英文名：Recycling phosphorus from waste in China: Recycling methods and their environmental and resource consequences
中文名：中国从废弃物中回收磷：回收方法及其对环境和资源的影响
作者：Xuewei Liu, You Zhang, Mingjin Cheng, Songyan Jiang, Zengwei Yuan*
摘要
从废弃物中回收磷（P）是缓解磷酸盐过度消耗造成的资源和环境污染的有效途径。为了更好地理解磷循环对废弃物回收利用方式的反馈作用，建立了一个磷废弃物反馈模型，并利用该模型预测了中国在几种磷管理情景下磷废弃物的产生、回收、损失和磷酸盐消耗情况。在每种情景下，分析了“废物作为肥料”、“废物作为饲料”和“废物作为工业原料”三种回收方法。结果表明，人们选择更均衡的膳食将在很大程度上增加磷的流失和磷酸盐的消耗。整合所有磷可持续措施可抵消这些增加，磷流失量和磷酸盐消耗量将分别比2015年减少50%和62%。“废物作为肥料”可将人均磷酸盐消耗量从10 kg P y−1降至2.6 kg P y−1，“废物作为饲料”可将人均P流失量从6.2 kg P y−1降至2.2 kg P y−1。“废物作为工业原料”的方法在三种方法中效果较差。“废物作为肥料”的综合措施最大限度地降低了磷储备的消耗压力，但经济可回收储备仍将在2053年左右消耗殆尽。
研究背景
磷循环与全球粮食安全和环境污染等关键问题密切相关。在过去的一个世纪中，人类活动极大地改变了自然界的磷循环。磷矿储备已被广泛开采用于生产化肥。作为不可再生资源，磷矿石正因消耗量的增加而面临枯竭危机。另一方面，强化的农业生产、人类消费和工业活动导致过量的磷输入水体，进而在许多国家造成严重的水体富营养化。全球磷的自然循环被切割成短路线，磷从岩石圈迅速流向水体，难以循环利用。缓解这些资源和环境问题的有效措施是提高含P废物的回收效率。
研究内容
本研究试图探讨不同的废物回收方式对磷循环的影响及其对环境和资源的影响。为此，我们在之前研究中建立的P-WARM模型的基础上建立了P废物反馈模型。根据不同的磷管理措施，建立了一系列的情景，包括“一切照旧”情景（BAU）、“减少作物耕作的磷投入”情景（RPI）、“膳食变化”情景（DC）、“提高回收率”情景（IR）、“增加国际贸易”情景（IT）和 “综合措施”情景（IM）。利用反馈模型对我国不同情景下的磷废物的产生、回收、磷损失和磷酸盐消耗进行了预测。此外，还评估了三种主要回收方法对环境和资源的影响。
研究结果与结论
饲粮的变化大大增加了磷的损失和磷酸盐的消耗。IR情景显著减少了磷损失，而RPI和IT情景显著减少了磷酸盐消耗。IM是磷损失和磷酸盐消耗最低的最佳方案。综合措施抵消了饮食变化和磷损失和磷酸盐消耗造成的增加，将分别比2015年下降50%和62%。非耕地的磷损失大大减少，因为固体形式的废物通常比液体更容易回收。但到2060年，水体失磷占总磷损失的很大比例，基本上是由水生生产的增长驱动的。磷肥在作物总磷投入中的比例下降到20%。随着经济增长和社会发展的发展，居民的饮食结构必然会向更健康的方向转变。结合所有磷管理措施，将显著减轻人们均衡饮食造成的环境和资源压力。
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