view in publisher's site

Life cycle air quality impacts on human health from potential switchgrass production in the United States

Highlights•Life cycle air quality related health effects of switchgrass production are estimated.•Changes in atmospheric concentrations of fine particulate matter are modeled.•Considered are 2 yield rates, 3 N rates, 2 N fertilizer types, and 2694 counties.•Ammonia emissions from N fertilizer use dominate human health impacts.•Use of ammonium nitrate instead of urea can greatly reduce human health impacts.AbstractSwitchgrass is a promising bioenergy feedstock, but industrial-scale production may lead to negative environmental effects. This study considers one such potential consequence: the life cycle monetized damages to human health from air pollution. We estimate increases in mortality from long-term exposure to fine particulate matter (PM2.5), which is emitted directly (“primary PM2.5”) and forms in the atmosphere (“secondary PM2.5”) from precursors of nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), ammonia (NH3), and volatile organic compounds (VOCs). Changes in atmospheric concentrations of PM2.5 (primary + secondary) from on-site production and supporting supply chain activities are considered at 2694 locations (counties in the Central and Eastern US), for two biomass yields (9 and 20 Mg ha−1), three nitrogen fertilizer rates (50, 100, and 150 kg ha−1), and two nitrogen fertilizer types (urea and urea ammonium nitrate). Results indicate that on-site processes dominate life-cycle emissions of NH3, NOx, primary PM2.5, and VOCs, whereas SOx is primarily emitted in upstream supply chain processes. Total air quality impacts of switchgrass production, which are dominated by NH3 emissions from fertilizer application, range widely depending on location, from 2 to 553 $ Mg−1 (mean: 45) of dry switchgrass at a biomass yield of 20 Mg ha−1 and fertilizer application of 100 kg ha−1 N applied as urea. Switching to urea ammonium nitrate solution lowers damages to 2 to 329 $ Mg−1 (mean: 28). This work points to human health damage from air pollution as a potentially large social cost from switchgrass production and suggests means of mitigating that impact via strategic geographical deployment and management. Furthermore, by distinguishing the origin of atmospheric emissions, this paper advances the current emerging literature on ecosystem services and disservices from agricultural and bioenergy systems.

چرخه زندگی تاثیرات کیفیت هوا بر سلامت انسان از تولید switchgrass بالقوه در آمریکا است.

نکات برجسته * کیفیت هوای چرخه زندگی مربوط به اثرات بهداشتی ناشی از تولید switchgrass تخمین زده می‌شود. تغییرات در غلظت جوی ذرات ریز ذرات ریز مدل شده‌اند. * ۲ نرخ بازده، ۳ N، ۲ N انواع کود شیمیایی و ۲۶۹۴ است. انتشار گازهای گلخانه‌ای حاصل از استفاده از کود شیمیایی، بر تاثیرات سلامت انسان غالب است. استفاده از نیترات آمونیوم به جای اوره می‌تواند تا حد زیادی سلامت انسان را کاهش دهد، اما تولید در مقیاس صنعتی ممکن است منجر به اثرات منفی زیست‌محیطی شود. این مطالعه یکی از این نتایج بالقوه را در نظر می‌گیرد: چرخه زندگی صدمات ناشی از آلودگی هوا را به سلامتی انسان وارد می‌کند. ما برآورد می‌کنیم که میزان مرگ و میر ناشی از قرار گرفتن طولانی‌مدت در ذرات معلق ریز (PM۲)افزایش یابد. ۵)، که مستقیما منتشر می‌شود (" اولیه. ۵))و شکل در اتمسفر ("PM۲ ثانویه"). ۵ ")از precursors اکسیده‌ای نیتروژن (اکسیده‌ای نیتروژن)، اکسیده‌ای گوگرد (sox)، آمونیاک (NH [ ۳ ])، و ترکیبات آلی فرار (VOCs). تغییرات در غلظت جو PM۲. ۵ (۲ و ۲۰ میلی‌گرم)، برای دو تولید زیست توده (۹ و ۲۰ میلی‌گرم - ۱)، سه نرخ کود شیمیایی (۵۰، ۱۰۰ و ۱۵۰ کیلوگرم)، و دو نوع کود شیمیایی (اوره و نیترات آمونیوم نیترات)در نظر گرفته می‌شوند. نتایج نشان می‌دهد که فرآیندهای بر روی سایت، انتشار چرخه حیات آمونیاک، اکسیده‌ای نیتروژن و PM۲ اولیه را کنترل می‌کنند. ۵، و VOCs، در حالی که sox اصولا در فرآیندهای زنجیره تامین رو به بالا منتشر می‌شود. تاثیر کیفیت هوا بر تولید switchgrass، که توسط گازهای NH [ ۳ ] از کاربرد کود شیمیایی تحت تسلط قرار می‌گیرند، به طور گسترده‌ای بسته به مکان، از ۲ تا ۵۵۳ - ۱ (متوسط: ۴۵)of خشک در یک محصول زیست توده حاوی ۲۰ کیلوگرم منیزیم - ۱ و کاربرد کود دهی ۱۰۰ کیلوگرم - ۱ N به عنوان اوره اعمال شده‌است. تعویض به محلول نیترات آمونیوم هیدروکسید urea، آسیب‌ها را به ۲ تا ۳۲۹ دلار (یعنی ۲۸)کاهش می‌دهد. این کار به آسیب سلامت انسان از آلودگی هوا به عنوان یک هزینه اجتماعی بالقوه بزرگ از تولید switchgrass اشاره می‌کند و بیانگر وسیله‌ای برای کاهش آن اثر از طریق استقرار و مدیریت استراتژیک جغرافیایی است. علاوه بر این، با تشخیص منشا انتشار گازهای گلخانه‌ای، این مقاله به پیشرفت‌های اخیر در زمینه خدمات اکوسیستم و disservices از سیستم‌های کشاورزی و انرژی زیستی می‌پردازد.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.