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| 內容簡介： |
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《碳中和原理与技术》针对我国碳中和技术重大需求，追溯了国内外碳中和发展历程，系统介绍了各个领域的碳排放现状、发展趋势，碳中和技术基本原理、技术特点和案例分析。全书共包括“双碳”目标概述、大气碳排放与低碳技术、森林碳汇与碳中和、农业碳汇与碳中和、新材料在碳中和发展中的作用、交通运输领域碳中和与低碳转型、建筑领域碳中和、“双碳”目标下的污水处理技术八章内容。在每章后附有思考题，便于学生自学和总结。本书可作为高等学校环境、农业、林业、材料、建筑、交通等相关专业的教材，也可供从事碳中和领域的管理和技术人员参考。
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| 關於作者： |
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张海涵，微生物学博士、教授/博导，西安建筑科技大学环境与市政工程学院副院长、陕西高校青年创新团队带头人，陕西省青年科技新星、西安市政协委员。主要从事水源微生态调控机制与污染控制技术研究，在Environmental Science and Technology、Water Research和Environmental Pollution等国际期刊发表SCI论文76篇，出版英文专著2部，有关水源水库微生物种群结构与代谢功能研究受到了国内外学术界的广泛关注。担任中国生态学会微生物生态专业委员会委员，任Springer旗下SCI期刊Microbial Ecology副主编，《环境科学研究》编委。以主要完成人获陕西省科学技术一等奖2项。
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| 目錄：
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第1章 “双碳”目标概述001
1.1 碳达峰和碳中和的基本概念001
1.2 联合国“双碳”发展历程002
1.2.1 《联合国气候变化框架公约》003
1.2.2 《京都议定书》004
1.2.3 《巴黎协定》004
1.3 国外“双碳”政策005
1.3.1 欧盟“双碳”政策006
1.3.2 英国“双碳”政策007
1.3.3 日本“双碳”政策008
1.3.4 美国“双碳”政策009
1.3.5 其他国家“碳中和”政策011
1.4 中国“双碳”目标012
1.4.1我国“双碳”发展历程和目标012
1.4.2碳达峰、碳中和“1 N”政策体系013
1.4.3“双碳”目标带来的挑战和机遇022
思考题024
参考文献024
第2章 大气碳排放与低碳技术026
2.1 温室效应与气候变化026
2.1.1 温室效应及对气候变化的影响026
2.1.2 气候变化的危害029
2.2 大气碳排放现状032
2.2.1 碳排放概念、来源032
2.2.2 碳排放现状033
2.2.3 行业碳排放现状036
2.3 大气碳排放监测及典型低碳控制技术041
2.3.1 碳排放监测041
2.3.2 碳捕集、利用及封存技术045
2.3.3 典型大气低碳控制技术048
思考题052
参考文献052
第3章 森林碳汇与碳中和056
3.1 森林碳汇与碳中和介绍056
3.1.1 森林碳汇的概念与特点057
3.1.2 森林碳汇国内外研究进展058
3.1.3 我国森林碳汇现状及碳汇潜力预测060
3.2 森林碳汇研究与预测062
3.2.1 森林碳汇研究方法062
3.2.2 森林碳汇的影响因素066
3.3 森林增汇的技术措施067
3.3.1 增加森林面积和净生产力068
3.3.2 完善森林经营管理措施069
3.3.3 林业碳汇市场的作用073
思考题074
参考文献074
第4章 农业碳汇与碳中和077
4.1 农业碳汇与碳中和介绍077
4.1.1 农田生态系统碳源/汇相关概念077
4.1.2 我国农田生态系统碳源/汇现状078
4.1.3 我国农业碳汇潜力预测080
4.2 农业碳汇研究方法与影响因素081
4.2.1 农业碳汇评估方法081
4.2.2 农业碳汇研究方法083
4.2.3 农业碳源/汇的影响因素087
4.3 农业碳中和技术089
4.3.1 种植碳减排技术089
4.3.2 农田土壤固碳增汇技术092
4.3.3 农业碳汇市场的作用095
思考题095
参考文献096
第5章 新材料在碳中和发展中的作用099
5.1 “双碳”目标下新材料的机遇与挑战099
5.1.1 新材料的研究现状099
5.1.2 “双碳”背景下新材料的发展方向、机遇与挑战100
5.2 生物质基新材料101
5.2.1 生物质基碳材料101
5.2.2 生物质基塑料104
5.2.3 生物质基复合材料105
5.3 CO2制备高性能材料106
5.3.1 CO2制备可降解塑料106
5.3.2 CO2制备石墨烯108
5.3.3 基于CO2合成碳纳米管109
5.4 废弃物材料回收和循环利用的碳减排111
5.4.1 塑料废弃物的回收与利用技术111
5.4.2 金属废弃物的回收与利用技术114
5.4.3 废旧建筑材料的回收与利用技术117
思考题120
参考文献120
第6章 交通运输领域碳中和与低碳转型123
6.1 交通运输发展和碳排放现状123
6.1.1 我国交通运输发展现状123
6.1.2 交通运输领域碳排放现状124
6.1.3 我国交通运输领域碳减排面临的严峻形势126
6.2 交通运输领域低碳发展政策与关键路径127
6.2.1 交通运输领域碳中和目标127
6.2.2 交通运输领域低碳发展政策127
6.2.3 交通运输领域低碳发展关键路径129
6.3 交通运输领域实现碳中和的关键技术130
6.3.1 替代燃料技术130
6.3.2 节能减排技术132
6.3.3 颠覆性技术139
思考题142
参考文献142
第7章 建筑领域碳中和145
7.1 建筑领域碳排放145
7.1.1 建筑领域碳排放分类145
7.1.2 建筑领域碳排放现状146
7.1.3 我国建筑领域碳减排面临的挑战147
7.2 建筑领域碳中和政策与实施路径148
7.2.1 建筑领域碳中和目标148
7.2.2 建筑领域低碳发展政策149
7.2.3 建筑领域碳中和实施路径150
7.3 绿色建筑及建筑节能技术151
7.3.1 绿色建筑概念151
7.3.2 绿色建筑设计要点152
7.3.3 绿色建筑节能技术154
7.4 国内外绿色建筑案例159
7.4.1 国外绿色建筑案例159
7.4.2 中国典型绿色建筑案例164
思考题167
参考文献167
第8章 “双碳”目标下的污水处理技术169
8.1 污水处理中的碳排放及能耗169
8.1.1 我国城市污水处理现状169
8.1.2 污水处理过程碳排放现状172
8.1.3 污水处理运行能耗174
8.2 污水处理节能降耗措施177
8.2.1 污水运输环节的节能降耗措施177
8.2.2 污水提升泵的节能降耗措施177
8.2.3 曝气设备的节能降耗措施178
8.2.4 污泥处理环节的节能降耗措施178
8.3 污水低碳处理工艺179
8.3.1 厌氧氨氧化179
8.3.2 反硝化除磷181
8.3.3 微藻-菌颗粒污泥183
8.4 能源回收利用技术184
8.4.1 污水源热泵技术184
8.4.2 生物质及其衍生能源185
8.4.3 热化学处理和有机燃料生产186
8.5 国内外污水处理碳中和技术应用案例187
8.5.1 荷兰污水处理新框架——NWEs及其实践187
8.5.2 美国希博伊根(Sheboygan)污水处理厂190
8.5.3 新加坡Kakolanm ki污水处理厂191
8.5.4 国内污水处理碳中和运行技术初步成效193
思考题195
参考文献196
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| 內容試閱：
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气候变暖已是一个不争的事实，是人类面临的重大的全球性挑战。应对气候变化是全人类共同的事业，为应对气候变暖，各个国家纷纷提出了碳中和目标。作为世界上最大的发展中国家，我国承诺2060年前实现碳中和，展现了负责任大国的使命和担当，这是着力解决资源环境约束突出问题的必然选择，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。实现碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要把碳中和纳入我国生态文明建设整体布局。基于目前的碳排放现状和发展趋势，必须清醒地认识到，实现碳中和目标并非易事。而作为能源高效生产和利用、产业节能降耗的关键，碳中和技术的发展和应用在实现碳达峰、碳中和进程中将起到至关重要的作用。
国家主席于2020年9月在联合国生物多样性峰会上发表重要讲话，表达了中国积极参与全球环境治理的决心，同时确定了中国力争于2030年二氧化碳排放达到峰值、争取2060年前实现碳中和的坚定目标。本书的编写基于我国碳排放现状以及碳中和方面的研究成果和实践，期望为实现“双碳”目标起到推动作用。本书主要从“双碳”政策、生态系统碳汇和重点产业碳减排三个方面，分为八个章节，对各个领域碳中和的基本原理和技术特点进行概述。第1章追溯了全球“双碳”目标发展历程，总结了欧盟、英国、日本和美国等主要经济体的碳中和政策，并结合国外碳中和发展现状，系统阐述了我国的“双碳”目标和政策体系。第2章阐述了大气碳排放现状，系统介绍了大气碳排放监测和低碳控制技术的基本原理和技术特点，结合示范工程项目阐明了低碳控制技术的应用效果。第3章和第4章结合我国森林、农业等生态系统碳汇现状，阐述了生态系统碳汇研究方法及其影响因素，系统介绍了森林、农田生态系统固碳增汇技术措施。第5章从材料的研究现状、发展方向、机遇与挑战着手，系统阐述了以生物质、CO2为原料生产新材料的技术方法，以化工新材料、新型建筑材料、超导材料为例展现了新材料在碳中和发展中的作用，且从材料碳减排角度概述了废弃材料的回收与利用技术。第6章回顾了我国交通运输行业的发展和碳排放现状，进一步总结了我国采取的交通运输低碳发展政策与关键路径，并探讨了国内外交通运输行业中实现碳减排的技术措施。第7章介绍了建筑领域碳排放现状、建筑领域碳中和政策与实施路径，阐述了绿色建筑的概念和设计要点，总结了绿色建筑节能技术方法，并结合国内外绿色建筑案例阐明了节能技术的应用效果。第8章系统地介绍了污水处理碳排放和运行能耗，从污水处理节能降耗措施、低碳工艺、能源回收利用三个角度阐述了污水处理中的碳中和理念和技术方法，并结合国内外先进污水处理厂的工艺、技术和工程实践阐明了污水处理碳中和技术的应用效果。
本书由西安建筑科技大学环境与市政工程学院、理学院与西北农林科技大学林学院、资源环境学院共同编写。具体分工如下：第1章由西安建筑科技大学环境与市政工程学院陈兴都编写；第2章由西安建筑科技大学环境与市政工程学院张倩编写；第3章由西北农林科技大学林学院庞军柱编写；第4章由西北农林科技大学资源环境学院张阿凤编写；第5章由西安建筑科技大学理学院高当丽编写；第6～8章由西安建筑科技大学环境与市政工程学院刘小燕编写。全书由西安建筑科技大学环境与市政工程学院张海涵教授负责修改和统稿。
碳中和技术涉及多学科、多领域，由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请各位读者批评指正，促进我们不断修改、完善，加快推进我国碳中和学科专业建设和人才培养。
编者
2024年8月
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