木质复合材料的碳素储存与环境效应

成果号lyig10039792

项目名称木质复合材料的碳素储存与环境效应

完成人 许民 郭明辉 王成毓 李坚 王奉强

完成单位 东北林业大学

年份2020

学科分类 220.5570;林产化学加工学

地域分类 黑龙江

主题词 木材 碳储量 数据库 木质功能材料 生命周期 环境效应

获奖信息2020年 梁希林业科学技术奖 2等奖

主要内容  1、项目主要研究内容:
本项目以东北常见树种为研究对象，重点考察树种、高度、直径、生长坡向和方向等因子对活立木碳储量的影响，分析木材储碳特性，构建了东北常见树种木材储碳量数据库，实现了对木材碳储量快速、准确地查询;确立了木材储碳原理及碳储量与木材宏微观构造、物理化学特征、力学性能和气候变化的相关性，对木材碳汇的未来进行了预测;解析了高固碳量优质木材培育技术，提出延长固碳时间、控制二氧化碳循环链的观点，探索并测算了木质复合材料、热处理、防腐、阻燃、超疏水木材的固碳延伸方法与处理过程碳储量的相关性，为木材功能性改良与节能减排、育种选择、固碳能力、生态环境等科研和实践工作提供了可靠的数据支持;以建造的轻型木结构房屋为例进行了建设过程碳排放量计算，并与钢混结构和钢结构建筑进行对比，获取了单位建筑面积不同结构碳排放量的关系，通过不同生长环境的白鼠试验验证了不同室内装饰环境对生物体生长周期的影响和健康调节作用。
2、项目科学发现点:
(1）发明了活立木无损取样并准确测定碳含量方法，建立了木材储碳量基础数据库，对木材碳汇未来进行预测;
(2）揭示了木材解剖特征、化学特征、物理特征和力学特征与碳储存的关系;解析了气侯因素、立地条件和培育措施对木材碳储量的影响规律，为高碳储量优质人工林定向培育提供理论依据和实践指导;
(3）创建了延长木材生命周期和提升木质材料碳汇功能的有效途径，计算并分析了木质复合材料、功能性木材、木制品和木结构建造和处理过程原材料能耗与碳储量的相关性;
(4）分析了不同室内装饰环境下温度、湿度、挥发性气体等对生物体生长周期的影响，实验验证了木质装饰环境对生物体心理和生理的健康调节作用。
3、科学价值:
气候变化是当前全球面临的共同挑战,碳循环规律和机制以及碳储量测量是研究的热点和难点，因而研究碳汇的储存及保护具有十分重要的科学价值。该项目针对木材热处理、防腐、阻燃、疏水改性及木质复合材料加工过程中碳储量变化与储碳功能进行了开拓性研究，分析探索了不同结构建筑建造和使用期间固碳量之间的关系，通过制造产品和各种加工处理延长木制品的使用寿命达到控制二氧化碳以故态形式存在的时间，选题有很强的学术研究价值和理论创新性。该项目立项新颖、目标明确，充分利用木材资源与合理保护森林资源，达到了可持续利用和可持续经营的目标，对推进木材科学研究的步伐和促进木材工业的发展有重要的基础理论指导意义和科学价值。
4、同行引用与评价:
提出的“追寻木材的碳足迹”研究得到全国同仁的首肯和响应，国家自然科学基金、教育部博士点基金、黑龙江省重点自然科学基金等对木材碳储量的研究受到了同行认可，处于领先地位，具有很高的学术价值;率先开展的木制品制造过程中生命周期成本评价与生命周期环境效应影响评价研究，揭示了木制品制造过程中对环境效应的影响研究规律。国家林业公益行业科研专项、948项目的验收鉴定意见表明:该项目建立的环境友好型功能性木材热处理技术体系，原始性创新强，达到节省资源、环境友好、企业增效的多重目标，实现了低值木材的高附加值应用。《浅析木材循环利用的碳汇问题》获中国科协年会第五分会场全球气候变化与碳汇林业学术研讨会优秀论文，《木材品质特性的环境因素影响机制研究》获得黑龙江省科学技术(自然)奖二等奖，《疏水性材料的仿生制备》获得黑龙江省科学技术(自然)奖一等奖，《基于细胞壁反应细胞腔填充的木材单板改良功能化技术》获黑龙江省科学技术(进步类)一等奖。6篇代表性论著和相关研究成果公开发表后受到了极大关注，他引160余次;40篇SCI论文他引达800多次。
与创新点有关的论文共发表169篇，其中SCI收录40篇，EI收录10篇出版相关著作8部。