当前的世界环境

简介

红树林是世界上生产力最高的生态系统之一。它们丰富沿海水域，生产商业森林产品，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据估计，截至2011年，全球仅存的红树林面积约为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310万公顷的红树林，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100万公顷的红树林。²红树林对环境的作用多种多样，从保护海岸、减轻气候变化的影响到当地木材生产的收入来源。^3.

由于森林砍伐和转向对虾生产，红树林面积的减少令人担忧。世界各国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采伐，这是一种造林实践，为采伐制定了森林更新时间表。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，可持续采伐红树林可能对森林的影响极小，但采伐和制造燃料等投入及其对环境的影响不可忽视。

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省宾图尼采伐红树林以生产木屑对环境的影响。从木制品的采收、加工到运输到市场，采用了从摇篮到门加上运输生命周期分析的方法。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，研究探索了适当管理这种影响的机会，考虑到社会、生态和经济的可持续性框架。可持续森林管理是本研究采用的框架。它从环境、社会和经济角度考虑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制定合理的决策，如何可持续地采伐森林，并使其运营对环境的影响最小。

各地的红树林

大多数红树林生长在30岁⁰N和30⁰但仍能在日本、南澳大利亚、南非和新西兰的沿海地区找到。⁴最集中的红树林种群分布在东南亚和澳大利亚，其中包括被沿海地区包围的岛屿。在上个世纪，由于森林砍伐和转化，全球红树林面积减少。

东南亚

自1800年以来，印度尼西亚一直在有系统地开发红树林，特别是为了发展半咸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20多万公顷的红树林。20世纪70年代，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，红树林的损失率开始急剧上升，随后是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年里损失了近80万公顷红树林，主要表现为生产力低下或废弃池塘。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菲律宾红树林从1918年的50万公顷减少到1994年的12万公顷，其原因可能是当地开采木材和将其转变为农业、盐田、工业和定居点。但是半咸水塘文化，其历史与红树林交织在一起，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，南亚红树林的面积约为1,187,476公顷，占全球总面积的7%。结果显示，从2000年到2012年，有92,135公顷红树林被砍伐，80,461公顷红树林被重新造林，净损失11,673公顷。南亚森林砍伐的主要原因包括土地用途的转变(转变为农业、养虾场、开发和人类定居)、过度捕捞(放牧、浏览和砍伐以及捕鱼)、污染、淡水可用性下降、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

尽管存在严格的保护立法，巴西的红树林仍在被砍伐。在过去30年里，向水产养殖、工业和城市发展等方面的转变已经破坏了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，但只恢复了退化总面积的5%。如今，约70%的巴西红树林都在保护区内。⁸

印度尼西亚西巴布亚岛宾图尼的红树林采伐

宾图尼湾位于印度尼西亚西巴布亚的伯德海德半岛南部，由一系列被大小河流分隔开的红树林组成。在全球范围内，由于影响红树林生存的一系列环境因素，红树林表现出巨大的森林结构和物种组成变化。⁹砍伐红树林对印度尼西亚宾图尼湾地区30万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以重新造林。

宾土尼湾的红树林种类繁多，形成了结构多样的森林。这片森林的优势物种包括针尖根霉而且Ceriops塔加路族语．这些红树林物种正在积极地进行以木屑生产为重点的森林管理以及可持续的森林管理。目前，该地区正接近第一个25年的轮作周期，这意味着在特许权内，有从收获到恢复的不同阶段的林分，从1年到25年不等。¹¹批出给公司的红树林特许权面积约为公顷;大约86%被批准用于红树林提取，其余用于缓冲区和保护区。原始森林调查报告，优势物种是大片spp．(69%)，最常见大片Apiculata而且大片Mucronata．租界内其他常见的红树品种包括工业．(20%)最常见Bruguiera Gymnorrhiza, Bruguiera Parviflora而且Ceriops塔加路族语(10%)。¹²

研究范围

本研究采用吊门加运输的方法进行生命周期评价。这项研究的重点将是红树林的收获，制成成品木片和运输给客户。研究中所包含的燃料消耗仅包括从原料提取到将红树林木片运输给客户的过程。研究区域位于印度尼西亚西巴布亚的宾图尼湾。2014-2016年的收获面积由该公司根据生产进度确定。收集的日志类型包括大片Spp．,工业．而且Ceriops塔加路族语，以多数大片Apiculata。生产木屑所需的电力完全来自发电机组，以柴油为燃料。一部分(????)的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月期间从现场和生产区域收集的。涉及的制造投入来自操作(使用链锯伐木)、运输(将原木从森林运送到生产工厂的原木船)、生产(将原木转化为木屑)和运输(将木屑从生产工厂运输到客户)。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.)用于确定制造设施中生产的木片数量。在采伐红树林(伐木)、将木材运输到生产设施、将木材加工成木片和运输给客户等过程中使用的燃料类型有汽油、柴油和船用燃料。生产中使用的燃料量换算为公斤(kg)。携带红树林木片的船只使用的燃料是根据过去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。从客户返回生产区域的运输也包括在计算中。根据燃料数据库的碳排放量估算柴油、汽油和天然气的能量含量。¹³根据液体比重数据库估算了柴油和汽油的比重。¹⁴燃料能量含量是基于运输系统的地理位置。¹⁵

影响评估

使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来估计环境影响。之所以使用这些指标，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。有与其他木制品比较的数据作为基准。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。能量消耗是基于使用单位焦耳(MJ)燃料所能产生的势能。全球变暖的潜力是用CO的量来衡量的₂或者它的等价物。酸化是SO的量₂或者燃烧化石燃料产生的等量气体。氧化亚氮是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	一种衡量从地球上提取的一次能源总量的方法。PE表示来自不可再生资源(如石油、天然气、铀等)的能源需求。考虑到能源转换的效率(如电、热、蒸汽等)。	乔丹	[14] [16] [17]
气候变化	全球变暖潜力 (GWP) 碳足迹	温室气体任务的测量，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。	千克二氧化碳和当量。	[18] [16] [13] [19] [20] [21]
酸化	酸化潜力 (TRACI)	对对环境造成酸化影响的排放的量度。通过将现有的S-、N-和卤素原子与分子量相关联来确定酸化电位。	kg SO2和equv。	[16] [20] [19]
对流层臭氧的形成	照片 化学 臭氧创造 潜在(POCP) 雾霾空气(TRACI)	在紫外光的影响下，氮氧化物和挥发性有机化合物发生反应，产生低水平烟雾的递归排放物的量度。	公斤啊3. 枚 kg氮氧化物当量	[16] [20] [19]

研究中还比较了其他木材产品对环境的影响，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都转换为m^3.．所有硬木用于比较生产1米^3.比较了红树木屑生产1 m时对环境的影响和耗油量^3.粗锯、窑干的美国白栎木，厚2.54厘米。²²

结果

表2总结了2014年1月至2016年5月期间红树林采伐所需的所有投入。柴油用于发电机组加工木屑，以及用于运输原木、供水和运输人员的船只的燃料。汽油主要用于伐木和砍伐树木。

表2:红树林采伐产量和使用的燃料

	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显示了在采伐和生产红树林木片过程中使用的不可再生能源的比例。NRE的使用主要归功于柴油(82%)，用于木屑加工和物流作业。汽油占NRE使用量的18%，专门用于伐木作业。约49%的新再生能源用于木屑加工，33%用于运输(圆木船、快艇和供水船)。结果显示，在这两年(2014年1月至2016年5月)，49%的新再生资源用于加工木屑，21%用于运输原木，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)按使用的操作类型和(B)使用的燃料类型的分布。 点击这里查看图

碳足迹

图2显示了红树林木片的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%的碳排放来自木屑加工，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屑，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)按使用的操作类型和(B)使用的燃料类型的分布 点击这里查看图

从摇篮到大门生命周期评估结果

表3:从摇篮到大门1米的环境影响^3.的木片

影响类别	总计
不可再生能源(MJ)	196.03
碳足迹(千克二氧化碳)	14.69
酸化(kg SO2)	0.001
臭氧产生-烟雾空气(kg O3.）	3.39
*MJ/升柴油[23]	41

表3显示，加工1立方米木屑所用的总再生能源为196.03兆焦耳。相比之下，一升柴油使用的潜在可再生能源为41兆焦，或生产1立方米木屑使用约5升柴油，产生的总碳足迹为14.69千克二氧化碳，产生的总酸化是0.001千克SO2，产生的总臭氧-烟雾空气为3.39 O^3.．

表4:从摇篮到大门的环境影响1米^3.的木片

操作或流程	负阻元件(乔丹)	碳足迹(千克二氧化碳)	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，一半以上(95.5兆焦耳)的再生能源用于生产木屑和社区当地能源的发电机。从采伐区运输木材到加工和伐木作业的木船在再生能源使用方面排名第二和第三，每生产1立方米木屑分别产生40.13兆焦耳和35.86兆焦耳。而产生的碳足迹超过一半(7.19公斤二氧化碳)来自生产木屑的发电机和社区的当地能源。从采伐区运输木材到加工和伐木作业的圆木船的碳排放量排在第二和第三位，分别产生3.02公斤二氧化碳和2.62公斤二氧化碳。所产生的酸化有一半以上(0.00079公斤二氧化硫)来自于生产木屑的发电机所使用的柴油和社区的当地能源。从采伐区运输木材到加工的木船在酸化方面排名第二，产生0.00033公斤SO2。超过一半(1.67公斤O^3.)所产生的烟雾空气，来自生产木屑的发电机所使用的柴油，以及社区的本地能源。从采伐区运输木材到加工和伐木作业的圆木船在产生臭氧-烟雾空气方面排在第二位和第三位，产生0.70公斤O^3.0.59 kg O^3.每生产1立方米的木屑。

从摇篮到门加上运输生命周期评估结果

红树林木片使用中型船散装运送给客户。船舶使用的燃料量是按每天使用的燃料量乘以船舶航行的天数计算的。客户与制造设施的距离是根据过去3年的客户交付，其频率和天数。船用燃料的消耗量是根据大多数同类型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:从摇篮到大门加上1米的运输环境影响^3.的木片

操作或流程	负阻元件(乔丹)	GWP-Carbon碳足迹(千克二氧化碳)	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交货的频率，运输木片时使用的不可再生能源是对环境产生负面影响的最大因素。

讨论

这些数据将与其他木材产品LCA进行比较，以衡量该公司在环境保护方面的效率。

图3:不同木材产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，与其他木材产品相比，红树林木屑的再生资源利用率最低。在采收和加工过程中使用较少的NRE可能是由于低燃料消耗。原木通过驳船批量运到加工区，与用卡车运输收获的原木相比，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。燃料的较少使用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，红树林木片运输时无需烘干，而其他木制品在交付给客户之前需要经过窑烘干。

图5:不同木材产品的酸化潜力(kg SO2)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，红树林木屑的酸化排放最低。燃料使用量的减少可能是由于SO2对空气的贡献较低。使用欧3汽油和柴油也有助于低硫水平的经营和生产红树林木片。

图6:臭氧产生的比较(kg O3.)。其他木制品的数据来源美国硬木出口委员会 点击这里查看图

图6反映出，在所有木材产品中，红树林木片产生的雾霾空气排放量最低。将红树林薯片运送给客户的过程消耗了大量的燃料，并向空气中释放了大量的氮氧化物。NOx被转化为O^3.等效使用Traci索引。

在生命周期分析中确定的减少对环境影响的机会

生命周期分析结果可使公司作出减少红树林采伐对环境影响的决策。从摇篮到门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，因为在大多数木材产品中，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。以下是一些能够减少农业和加工操作造成的影响的机会。

船用燃料用量减少

通过减少交付给客户的数量和增加装运规模来提高装运效率，可以通过适当的装运安排来减少装运频率。市场需求将决定装运的增加和减少，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。未来，他们可以使用运载能力高(2万米)的船只^3.)的木屑。在使用大容量船舶时，下一批货物的运量/装运量增加，其差额等于7个月减少0.57，或每年减少1次装运，相当于减少25%的新再生能源的使用、碳足迹、酸化潜力和臭氧产生，因为船用燃料的使用减少了。

发电机柴油使用量减少

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，以减少发电机使用的燃料。由于公司有多台发电机供不同的使用时间使用，在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问题还有待进一步研究。需要采购更新和更有效的发电机以进一步减少消耗。

利用其他能源，尝试更多的可再生能源

砍伐红树林后，森林中留下了大量可生物降解的生物质(树皮、树叶、树枝)。利用现有的红树林树皮作为生物质燃料，可以减少对柴油和汽油的依赖，以收获生产红树林木片。该地区仅存的红树林树皮每公顷可达1840公斤至4490公斤。²⁵通常情况下，该公司每年可以收获800-1000公顷的红树林。仅作为生物质燃料，它就至少可以产生1470吨树皮。因此，收割的树皮有产生5000兆瓦时电力的潜力。²⁷目前，木材的剥皮是在森林现场完成的。树皮用于生物质，可以在生产车间进行去皮。这将导致更有效的木材采伐，减少森林所需的人力。不可再生能源也可作为一种更清洁的能源加以研究。由于所有的红树林都生长在沿海地区，潮汐和水流的能量可以被安装，以减少对不可再生能源的依赖。

结论

从摇篮到闸门加上运输生命周期评估让我们了解到红树林是如何收获、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、不可再生能源相对于可再生能源的使用、可再生能源对空气的酸化潜力以及对大气产生臭氧的潜力。与其他木材加工商的标准将使市场对他们购买的产品有更多的了解，因此生产者应在保护环境方面作出更多努力，使消费和生产可持续发展。

与红树林加工和向客户运输产品一样，该产品具有最高的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，对环境的影响最大。通过减少运输的频率可以最大限度地提高运输量，公司不仅可以节省成本，还可以减少燃料的使用。适当地安排发电机以适应电力负荷可以减少柴油的消耗。维护和更换发电机也可以减少燃料的消耗。利用其他可再生能源的方式，如海浪，也可以在未来冒险减少对不可再生能源的依赖。伐木造成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

我要感谢印度尼西亚西巴布亚省宾图尼湾租界管理方为研究提供的数据和在该地区进行研究时提供的住宿。我也要感谢新加坡南洋理工大学允许我们使用它的设施，并允许我们在大学里进行研究。我还要感谢菲律宾科学技术工程技术研发部给了我们进行研究的机会。

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