当前世界环境

介绍

红树林是世界上最具生产力的生态系统之一。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、极端潮汐、强风、高温、泥泞和厌氧土壤的水域。¹截至2011年，据估计全世界现存的红树林面积为1300万公顷，其中42%在亚洲。印度尼西亚拥有世界上最大的红树林面积，总面积为310万公顷，占世界红树林总面积的22.6%，其次是澳大利亚和巴西，每个国家都有100万公顷的红树林。²红树林对环境的作用多种多样，包括保护海岸、减轻气候变化的影响以及木材生产带来的当地收入来源。^3.

由于森林砍伐和转为对虾生产，红树林面积的减少令人担忧。世界各国政府正在研究如何保护现有的红树林和重新造林。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，制定了森林再生的时间表。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可能对森林的影响最小，但采伐和制造燃料等投入物及其对环境的影响不容忽视。

本研究的主要目标是确定和描述在印度尼西亚西巴布亚宾图尼采伐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往市场，采用了从摇篮到闸门加上运输生命周期分析。下一个目标是评估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的不可再生投入来寻找减少影响的方法。用于比较的类别是使用的不可再生能源(NRE)、碳足迹、酸化和臭氧产生。最后，本研究探讨了考虑到社会、生态和经济的可持续性框架，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。它从环境、社会和经济的角度来看待森林给当地社区带来的影响。可持续森林管理的概念指导公司在如何可持续地采伐森林和在经营中对环境造成最小影响方面做出合理的决策。

不同地点的红树林

大多数红树林在30年里茁壮成长⁰N和30⁰但在日本、南澳大利亚、南非和新西兰的沿海地区仍然可以找到。⁴最集中的红树林分布在东南亚和澳大利亚，这些地区由沿海地区包围的岛屿组成。在过去的一个世纪里，由于森林砍伐和转换，全世界的红树林面积减少了。

东南亚

自1800年以来，印度尼西亚一直有系统地开发红树林，特别是用于发展咸淡水虾养殖和木材采伐。据估计，到20世纪60年代末，印度尼西亚已经失去了超过20万公顷的红树林。20世纪70年代，红树林的损失率开始急剧上升，当时在政府促进木材生产的政策的鼓励下，开发转移到新的地区，随后是20世纪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规模池塘开发。这导致在短短30年内损失了近80万公顷的红树林，主要是生产力低下或被遗弃的池塘。近年来，印尼红树林的木材采伐活动似乎变得更加可持续。^5、6菲律宾红树林从1918年的50万公顷减少到1994年的12万公顷，可归因于当地对木材的开采和转为农业、盐田、工业和住区。但咸淡水池塘文化的历史与红树林的历史交织在一起，仍然是损失的主要原因。⁷

南亚

孟加拉国、印度、巴基斯坦和斯里兰卡的红树林显示，南亚红树林面积约为1,187,476公顷，占全球总面积的7%。结果表明，2000 - 2012年，红树林被砍伐面积为92135公顷，重建面积为80461公顷，净损失面积为11673公顷。南亚森林砍伐的主要原因包括转向其他土地用途(转向农业、虾场、开发和人类住区)、过度收获(放牧、放牧和采伐以及捕鱼)、污染、可用淡水减少、洪水、泥沙沉积减少、海岸侵蚀以及热带气旋和海啸的干扰。⁴

南美

尽管有严格的保护立法，巴西的红树林仍在被砍伐。在过去三十年中，向水产养殖、工业和城市发展等方面的转变破坏了5万多公顷(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，但只恢复了总退化面积的5%。如今，大约70%的巴西红树林都在保护区内。⁸

印尼西巴布亚省宾图尼的红树林木材采伐

Bintuni湾位于印度尼西亚西巴布亚鸟头半岛的南部，由一系列红树林组成，由大小不一的河流分隔开来。在全球范围内，由于一系列影响红树林生存的环境因素，红树林在森林结构和物种组成方面表现出巨大的变化。⁹红树林砍伐对印尼Bintuni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，因此不允许红树林自己重新生长。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用于重新造林。

宾图尼湾拥有各种各样的红树林物种，形成了结构多样的森林。这片森林的优势种包括细尖根霉，细叶霉和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，该地区正接近其第一个25年的循环周期，这意味着在特许经营范围内，从收获到再生的各个阶段从1年到25年不等。¹¹授予公司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提取，而其余的用于缓冲和保护区。原始森林调查报告，优势种是大片spp。(69%)，这是最常见的大片Apiculata和大片Mucronata。其他常见的红树林物种包括工业。(20%)最常见Bruguiera Gymnorrhiza, Bruguiera Parviflora和Ceriops塔加路族语(10%)。¹²

研究范围

采用摇篮到闸门加运输的方法进行生命周期评价。该研究将集中于红树林的采伐，以制成木片并运输给客户。研究中包含的燃料消耗仅包括从原材料提取到将红树林木片运送到客户的过程。研究区域位于印度尼西亚西巴布亚的Bintuni湾。2014-2016年的收获面积由公司根据其生产计划设定。收获的原木类型包括大片Spp。,工业。和Ceriops塔加路族语，与大多数的大片Apiculata。生产木片所需的电力完全来自以柴油为燃料的发电机组。一部分电力(????)也提供给当地的小社区。因此，用于生产的燃料包括家庭使用所需的电力。

方法

生命周期评估所需的数据是在2014年1月至2016年5月期间从油田和生产区收集的。所涉及的制造投入包括操作(使用链锯伐木)、运输(将原木从森林运送到生产厂的圆木船)、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(用于运输工人、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.)用于确定生产工厂生产的木片数量。用于采伐红树林(伐木)、将木材运输到制造设施、加工成木片和运输给客户的燃料类型是汽油、柴油和船用燃料。生产中使用的燃料量换算成公斤(kg)。运输红树林木片的船舶所使用的燃料是根据过去3年的运输频率计算的。客户距离和船舶从制造工厂到交货地点的时间长度也被考虑在内。从客户返回制造区域的运输也包括在计算中。柴油、汽油和天然气的能量含量是根据燃料数据库的碳排放来估算的。¹³根据液体比重数据库估算了柴油和汽油的比重。¹⁴船用燃料的能量含量是根据运输系统的地理位置决定的。¹⁵

影响评估

使用基于累积不可再生能源碳足迹、酸化和臭氧创造的指标来估计环境影响。使用这些指标是因为它们是所有其他次要评价(土壤侵蚀、人类和淡水毒性等)的基础。与其他木制品进行比较的数据可作为基准。表1列出了所有的影响类别及其各自的描述和使用的单位。能源的使用是基于使用一个单位燃料所能产生的势能，单位为公制焦耳(MJ)。全球变暖潜势是用二氧化碳的含量来衡量的₂或者是等价的。酸化是SO的量₂或者燃烧化石燃料排放的等量二氧化碳。一氧化二氮是指使用化石燃料产生的氮氧化物。分类基于TRACI 2.1 2014数据库，如表1所示。

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度量。PE以不可再生资源(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	全球变暖潜势 (GWP) 碳足迹	测量温室气体排放，如二氧化碳和甲烷。这些排放物增加了地球对辐射的吸收，放大了自然的温室效应。	千克二氧化碳和当量。	[18] [16] ［13] [19] [20] [21]
酸化	酸化潜力 (TRACI)	对环境造成酸化影响的排放物的量度。酸化电位是通过现有的S-、N-和卤素原子与分子量的关系来确定的。	二氧化硫和当量。	[16] [20] [19]
对流层中臭氧的产生	照片 化学 臭氧创造 潜在(POCP) 烟雾空气(TRACI)	在紫外线的影响下，氮氧化物和挥发性有机化合物发生反应，产生低水平雾霾。	公斤啊3. 枚 kg NOx当量	[16] [20] [19]

研究中还使用了与其他木材产品的环境影响进行比较，以便与红树林的生产和运输进行比较。与红树林木片相比，硬木的采伐、加工和运输存在差异，但用于影响评估的单位均转换为m^3.。所有硬木的使用比生产1米^3.对红树林木片的环境影响和燃料使用量进行了比较^3.粗锯，窑干美国白栎树木材2.54厘米厚。²²

结果

表2总结了2014年1月至2016年5月期间红树林采伐所需的所有投入。柴油用于加工木片的发电机组，以及用于运输原木、供水和运送人员的船只的燃料。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
生产的木片(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

不可再生能源使用情况

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。NRE的使用主要归因于柴油(82%)，用于木片加工和物流业务。汽油占NRE使用量的18%，而NRE仅用于测井作业。大约49%的NRE来自木片加工，而33%用于运输(原木船、快艇和供水船)。结果表明，在2014年1月至2016年5月的两年中，49%的NRE用于加工木片，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)使用的操作类型分布和(B)使用的燃料类型。 点击此处查看图

碳足迹

图2显示了红树林木片采伐和生产过程中碳足迹的比例。柴油(82%)是碳排放的最大贡献者。汽油(18%)排在第二位。大约49%的碳排放来自木片的加工，而33%的碳排放来自运输。从2014年1月到2016年5月，49%的碳足迹来自木片加工，21%来自原木运输，18%来自伐木，7%来自供水船，5%来自快艇。

图2:碳足迹(A)使用的操作类型分布和(B)使用的燃料类型 点击此处查看图

从摇篮到闸门的生命周期评估结果

表3:从摇篮到闸门1m的环境影响^3.的木片

影响类别	总计
不可再生能源(MJ)	196.03
碳足迹(公斤二氧化碳)	14.69
酸化(kg SO2)	0.001
臭氧产生-烟雾空气(kg O3.）	3.39
*MJ/ l柴油[23]	41

由表3可知，加工1立方米木片所消耗的总NRE为196.03 MJ。相比之下，每升柴油消耗的潜在净能源为41兆焦耳，即生产1立方米木片使用约5升柴油，产生的总碳足迹为14.69千克二氧化碳，产生的总酸化为0.001千克二氧化硫，产生的总臭氧生成烟雾空气为3.39 O^3.。

表4:从摇篮到闸门的环境影响1米^3.的木片

操作或流程	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NRE用于生产木片的发电机和社区的当地能源。用于将木材从采伐区运输到加工和伐木作业的原木船在NRE使用方面排名第二和第三，每生产1立方米木片分别为40.13兆焦耳和35.86兆焦耳，而超过一半(7.19公斤二氧化碳)的碳足迹来自生产木片的发电机和社区的当地能源。将木材从采伐区运输到加工和伐木作业的原木船在碳足迹方面排名第二和第三，分别产生3.02千克二氧化碳和2.62千克二氧化碳。超过一半(0.00079千克二氧化硫)的酸化来自用于生产木片和社区当地能源的发电机中使用的柴油。用于将木材从采伐区运输到加工的原木船在酸化方面排名第二，产生0.00033千克二氧化硫。超过一半(1.67公斤)^3.)所产生的臭氧-烟雾空气是由生产木片的发电机所使用的柴油和社区的本地能源所产生的。从采伐区运输木材到加工和伐木作业的原木船在臭氧产生方面排名第二和第三，烟雾空气为0.70千克O^3.0.59公斤^3.每生产1立方米木片。

从摇篮到闸门加上运输生命周期评估结果

红树林木片用中型船运船散装交付给客户。船舶燃料油的使用量是用每日使用量乘以船舶行驶日数计算的。客户到制造工厂的距离是从过去3年的客户交付，其频率和旅行天数计算的。船用燃料的消耗量是根据大多数同类货船的航程和平均航速以及燃料的平均消耗量计算的。²⁴

表5:从摇篮到闸门加上1m的运输环境影响^3.的木片

操作或流程	负阻元件(乔丹)	GWP-Carbon碳足迹(kg CO2)	酸化二氧化硫(公斤)	臭氧产生-烟雾空气(公斤O)3.）
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交付的频率，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

这些数据将与其他木材产品的LCA进行比较，以衡量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)对比。其他木材产品数据来源:美国硬木出口委员会[22] 点击此处查看图

图3显示，与其他木制品相比，红树林木片的NRE使用量最低。在收获和加工中使用较少的NRE可能归因于低燃料消耗。原木通过驳船散装运送到加工区域，与卡车运送的原木相比，消耗的燃料更少。

图4:不同木制品的全球变暖潜能值(二氧化碳千克)比较。其他木材产品数据来源:美国硬木出口委员会[22] 点击此处查看图

图4反映了红树林木片具有最低的全球变暖潜能值——碳足迹。燃料使用的减少可能归因于二氧化碳对空气的贡献较低。与其他木制品不同的是，红树林木片在运输时不需要烘干，而其他木制品在交付给客户之前需要进行窑干。

图5:不同木制品的酸化电位(kg SO2)比较。其他木材产品数据来源:美国硬木出口委员会[22] 点击此处查看图

由图5可知，红树林木片的酸化排放量最低。燃料的较少使用可能归因于二氧化硫对空气的贡献较低。使用欧3汽油和柴油也有助于红树林木片的操作和生产的低硫水平。

图6:臭氧生成量(kg O .)比较3.)的不同木制品。其他木制品的数据来源美国硬木出口委员会[22] 点击此处查看图

图6反映了红树林木片在所有木制品中产生的烟雾气体排放量最低。将红树林芯片运送到客户手中消耗了大量的船用燃料，并向空气中释放了大量的氮氧化物。NOx被转化为O^3.等同使用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。从摇篮到闸门再加上运输生命周期评估的现有结果显示出令人鼓舞的结果，因为在大多数木制品中，它对上述所有4个类别的环境影响最小。然而，仍有一些改进可以做，以提高生产和运输甚至更多。以下是我们发现的一些能够减少农业和加工业务造成的影响的机会。

船舶使用的船用燃料数量减少

通过减少交付给客户的数量和增加货物的大小来提高运输效率，可以通过适当的运输调度来减少运输频率。市场需求将决定装运量的增加和减少，但增加数量将减少装运数量/年，并将导致减少船用燃料的使用。在未来，他们可以使用高载重量(20000米)的船只^3.)的木片。使用高容量船舶的下一批货物的体积/出货量增加，差异等于7个月0.57或每年节省一次货物，相当于减少25%的NRE使用，碳足迹，酸化潜力和臭氧产生，因为减少了船用燃料的使用。

减少发电机用柴油的数量

通过适当的调度、维护和更换发电机，可以提高柴油发电机的效率，减少发电机的燃料使用。由于公司有多台发电机处于不同的使用时间，因此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可以进一步研究。为了进一步减少耗电量，需要采购更新、效率更高的发电机。

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)在收获红树林后留在森林里。可以研究利用现有红树林树皮作为生物质燃料，以减少对柴油和汽油的依赖，从而生产红树林木屑。该地区剩下的红树林树皮每公顷可达1840公斤至4490公斤。²⁵通常该公司每年可以收获800-1000公顷的红树林。它将产生至少1470吨树皮作为生物质燃料。因此，收获的树皮有可能产生5000兆瓦时的电力。²⁷目前，木材的剥皮是在森林现场完成的。树皮用于生物质，剥皮可以在生产工厂进行。这将导致更有效的木材采伐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，因此可以安装潮汐和水流提供的能源，以减少对不可再生能源的依赖。

结论

从摇篮到大门，再加上运输生命周期评估，让我们了解了红树林是如何收获、加工和运送给客户的。目标将是量化可能导致全球变暖的影响，不可再生能源的使用与可再生能源的关系，它可能对空气造成的酸化潜力以及它对大气造成的臭氧创造潜力。与其他木材加工商的基准将使市场对他们购买的产品有更多的了解，因此生产商应该更加努力地照顾环境，使消费和生产可持续。

与红树林加工和运输产品给客户一样，具有最高的NRE、碳足迹、酸化潜力和臭氧创造。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片的过程中，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提高运输量，公司不仅可以节省成本，还可以减少船用燃料的使用。适当安排发电机以适应电力负荷可以减少柴油的消耗。发电机的维护和更换也可以减少燃料的消耗。未来也可以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。伐木产生的森林残留物的积累可能是可再生能源和其他增值产品的来源。

致谢

我要感谢印度尼西亚西巴布亚Bintuni湾特许经营权的管理人员，他们为研究提供了数据，并在该地区进行研究期间提供了住宿。我还要感谢新加坡南洋理工大学让我们使用其设施，并允许我们在该校进行研究。我还要感谢菲律宾科学和技术工程研究与技术发展部给我们进行研究的机会。

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