二氧化碳和生物圈的关系

生物圈和CO₂有极其密切的关系,它是CO₂的一个极其重要的汇。大气中CO₂浓度的增加将直接对生物圈构成影响。本文介绍了CO₂在生物圈中,特别是植物圈中的分布和循环。由于森林的生产量和碳的含有量均在植物生态系统中占有压倒性优势,因此本文还重点讨论了大气中CO₂浓度的变化和热带雨林中碳含量和分布的变化,同时还介绍了一些模式模拟的重要结果。      

合肥科学岛低对流层二氧化碳时空分布特征

依据合肥市科学岛2013~2016年的CO₂体积比浓度廓线,分别从夜间、季节和年度分析了亚热带季风气候的CO₂分布特点和合肥科学岛的CO₂源汇特征.（1）大气CO₂体积比浓度随高度增加而减小,390m的CO₂浓度约为15m浓度的95%,夜间随时间推移浓度增加幅度约5%,天亮时CO₂浓度有减小的趋势;（2）测量点高度大于100m时,季节特征较明显,CO₂体积比浓度夏季最低,冬季最高,浓度相差约10×10^-6;（3）测量点高度大于100m时,2013~2016年CO₂体积比浓度的年分布随高度变化的梯度相关系数大于0.9,体积比浓度年增长约2.1648×10^-6.通过三个时间尺度的CO₂体积比浓度廓线分析得出,CO₂浓度特征是动植物活动和大气运动等共同作用的结果;CO₂长期循环过程中,存在近地面CO₂向高空的传输效应.     

长江三角洲地区CO2浓度本底特征及来源分析

二氧化碳(CO₂)是引起全球变暖的最主要的温室气体(GHGs),直接观测大气CO₂浓度对于研究人类活动和自然活动对大气温室气体的贡献至关重要,而在多个高度上观测大气CO₂浓度则有助于明晰CO₂浓度的时空变化规律,确定其影响机制.本文利用临安区域大气本底站2018-12—2020-11不同高度(距地面21 m、53 m)处的CO₂在线观测数据,结合日变化及地面风的影响,对观测数据进行筛分,采用HYSPLIT后向轨迹模型和潜在源贡献因子法,初步探讨气象因素以及大气远距离传输对长江三角洲地区大气CO₂浓度的影响.结果表明,临安站高低层大气CO₂日变化呈夜间高于白天的特点;低层CO₂浓度大于高层,冬季高低层浓度差小于其他三季;日较差呈夏季>春季>秋季>冬季的特点;大气CO₂本底季节变化由于受到风向和气团传输的影响呈现出冬季>春季>秋季>夏季的特点;潜在源贡献分析得...     

长三角地区大气NO2和CO2浓度的时空变化及驱动因子分析

以长三角城市群为研究对象,利用卫星遥感观测数据协同分析长三角地区大气NO₂和CO₂浓度的时空变化特征和驱动因子,揭示了长三角地区污染物和CO₂高浓度地区空间格局.结果表明长三角城市群地区大气NO₂和CO₂浓度的时空分布及变化特征呈现了受化石燃料燃烧和机动车排放等人为活动以及区域地形、地表覆盖、气候等自然条件的综合影响结果.大气NO₂和CO₂高浓度值围绕太湖明显呈口对西南向的U字形分布,一致于围绕太湖分布的杭州、上海、苏州、无锡、常州和南京等大型城市区域,以及安徽铜陵地区的工业排放区.大气NO₂浓度值呈现秋冬时期较高,夏季最低的季节分布特征.大气CO₂浓度受植被CO₂吸收和CO₂的积累影响,8~9月最低,4~5月最高.此外,随着人为排放活动的急剧减少,2020年1~3月的大气NO₂浓度比2019年同时期降低了50%以上,其中分布了以钢铁厂、燃煤厂为主的大型工业热源的城市NO₂浓度下降最多,如镇江、南京、马鞍山.     

中国大陆CO2浓度时空分布特征及驱动因素

以中国大陆地区为研究区域,基于全球变化大数据云共享平台的CO₂浓度时空连续数据集、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、MODIS以及中国年鉴筛选的驱动因子数据集(人口总数、GDP、能源消费数据),借助相关性分析方法及地理加权回归分析方法对2015～2019年CO₂浓度分布时空特征与驱动因子之间的关系进行分析.结果表明:CO₂浓度按年周期持续上升,其增长率呈明显的空间聚集性,同时重新标度极差法分析结果表明CO₂浓度仍呈增长趋势;驱动因子敏感性分析显示人类活动是导致CO₂浓度增长的主要因素;自然和人类活动对区域CO₂浓度的影响呈现出明显的空间异质性,区域位置不同,自然和人类活动等驱动因子对区域的影响作用有差异.     

全球气候变化下的海洋颗石藻生理生态学响应研究进展

海洋颗石藻是一类重要的浮游植物功能群,可同时进行光合作用和钙化作用,在全球海洋碳循环中起到重要作用。海洋是人类排放CO₂一个重要的汇,大气CO₂浓度迅速上升导致海洋酸化、升温、营养盐浓度及混合层内光照强度变化。这些复杂的环境变化与人类活动对海洋环境的其他扰动相叠加,同时作用于海洋浮游植物,对海洋颗石藻的生长施加多重压力,进而对海洋碳循环产生复杂的反馈效应。本文主要综述单一环境因子（CO₂浓度、温度、营养盐及光照水平）以及全球气候变化下多重环境因子的复合作用对海洋颗石藻的生理生态学效应及其对海洋生物地球化学循环的潜在影响,并结合近年来的研究进展,分析这一热门研究领域未来的发展方向。     

基于多站对比的南昌地区大气CO2浓度变化特征分析

基于南昌高精度温室气体浓度观测站(南昌站)及南昌城市加密观测站(加密站)2020年8月—2021年8月大气CO₂在线连续观测资料,分析了南昌地区大气CO₂浓度变化特征、区域大气输送的影响及潜在排放源区分布特征,并对加密站数据可用性进行研判.结果表明,研究期内南昌站CO₂的平均浓度为444.2×10-6,大气CO₂浓度日变化呈日间低、早晚高的特征,且夏季大气CO₂浓度日振幅最大;季节变化呈现冬季>春季>秋季>夏季的规律.南昌地区的气团输送主要受盛行风向及大气层结稳定度的影响,即夏季南方、东方气团带来较高CO₂浓度,其它季节则由北方气团造成CO₂浓度升高;长三角地区、武汉地区是南昌大气CO₂持久稳定的潜在贡献源区.加密站与南昌站数据季节变化特征和日变化特征基本一致,可以反映局地CO₂浓度变化特征,在年尺度上构建回归方程能够校正加密站数据;近地面CO₂浓度与...     

海洋中二氧化碳的循环及其与大气中二氧化碳的关系

本文在调研了大批文献资料的基础上,比较系统全面地介绍了海洋中碳的来源、分布和循环机理,揭示了海洋贮库中碳的行为和迁移转化过程,并着重讨论了海洋表层水中CO₂分压的变化,海洋与大气之间CO₂的交换以及海洋对大气中CO₂的吸收作用,以便使读者对海洋中碳分布、循环和海洋在温室效应中的作用有一个较为清楚的认识。      

五台山大气CO2本底浓度及源汇特征

基于五台山站2017年1月~2020年12月的大气CO₂连续观测资料,采用平均移动过滤法（MAF）和后向轨迹分析方法,对五台山大气CO₂本底浓度及源汇特征进行研究.结果表明：五台山大气CO₂浓度受到区域或局地源汇的影响,筛分后的CO₂本底小时浓度振幅为44.9×10^-6,小于未经筛分的CO₂浓度振幅94.7×10^-6.2017~2020年CO₂本底浓度呈逐年上升趋势,但增幅放缓;抬升浓度占比有所下降,吸收浓度占比波动较小,表明人类活动对CO₂浓度的影响逐年减弱,而五台山周边地区陆地生态系统碳汇作用相对稳定.CO₂本底浓度夏季最低,秋冬季次之,春季最高;日变化夏季最明显,峰谷值分别出现在05：00和16：00,其他季节日振幅仅在0.7×10^-6~1.8×10^-6之间.与本底浓度相比,抬升浓度的差异值自10月至翌年3月明显增大,而吸收浓度的差异值在6~9月最显著,分别反映出人为活动排放源以及陆地生态系统吸收汇对CO₂本底浓度的影响.源汇浓度日变化均为单峰结构,抬升浓度白天高、夜间低,吸收浓度刚好相反.春、秋和冬季造成CO₂浓度明显抬升的地面风向主要为西南风,且随风速的增加CO₂浓度能够保持较高水平,而夏季主要为东北偏东风;春、夏季,2~4m/s的风速有利于进一步降低CO₂吸收浓度.后向轨迹分析表明,气团远距离输送对源汇浓度的影响除了取决于气团途径区域的CO₂排放情况,还与气团的空间垂直输送路径有关.     

金沙江河谷大气二氧化碳浓度变化特征及影响因子

大气CO₂是重要的温室气体,其浓度变化与气候变化、植物生长、人类活动等密切相关.为了解高原地区近自然状态下大气CO₂浓度变化及其影响因子,选取气象要素变化较明显、人为干扰较少的金沙江河谷为研究对象,在谷底江岸边的稀树草坪上设置观测点,对大气CO₂浓度和主要气象要素进行连续对照观测,经数据计算并采用Pearson相关系数对其相关性进行分析.结果表明:①研究区大气c（CO₂）日变化和年变化均具有波动性,日最高值（316.2 μmol/L）和最低值（291.0 μmol/L）分别出现在09:00和13:00左右,年最高值（338.9 μmol/L）和最低值（228.5 μmol/L）分别出现在10月和7月;季节性变化呈春、夏两季低于秋、冬两季的特征.②研究区大气c（CO₂）与温度呈显著负相关（r=-0.97,P < 0.01）,即白天温度高而大气c（CO₂）低,夜间温度低而大气c（CO₂）高.研究区大气c（CO₂）与相对湿度呈显著正相关（r=0.97,P < 0.01）,00:00-07:00大气c（CO₂）和相对湿度均缓慢上升,09:00-12:00大气c（CO₂）和相对湿度均快速下降.研究区大气c（CO₂）与风速呈显著负相关（r=-0.93,P < 0.01）,其与风对大气c（CO₂）有扩散作用相关;不同季节大气c（CO₂）最高值或最低值所对应的风向有所不同.研究显示,金沙江河谷大气c（CO₂）的时间变化特征明显,其与温度、相对湿度、风速、风向等气象要素的变化密切相关.      

隔河岩水库二氧化碳通量时空变化及影响因素

随着气候变化研究的深入,大型河流拦截工程对水域碳循环及温室气体交换的影响引起越来越多的关注.为了评估河流拦截工程对水域生态系统碳循环和二氧化碳交换通量时空分布模式的影响,选择清江隔河岩水库作为典型案例,采用在线分析仪与浮箱相结合的方法,在2015年3月至2016年2月期间开展了完整水文年连续观测实验,获取了水库坝前、上游、支流、消落带与库湾等典型区域二氧化碳通量数据.数据分析结果表明隔河岩水库水气界面二氧化碳平均通量为(55.691 8±66.332 9)mg·(m2·h)-1,呈现年内冬季高其他季节低的时间变化规律,空间上则表现为水库消落带坝前较低、典型库湾区域较高的分布格局.作为水库背景的库尾断面渔峡口区域二氧化碳通量季节变化非常稳定,在大部分时间内反而高于坝前和消落带断面的二氧化碳通量.数据分析表明二氧化碳通量时空分布格局受到水温、pH值和水体碳浓度的显著影响,但其相关程度受到季节和蓄水的双重影响.     

地质时期的CO2及其温室效应

本文对当前流行的人类活动导致CO_2增加使未来气候变暖的温室效应的说法提出质疑,研究表明,自大气圈形成以来,CO_2已由原始大气主要成分(91％)波动下降到现在的微量组分(0.034％),其演化过程主要受自热因素控制,当前CO_2浓度增加是人为因素与自然作用叠加的结果,并不一定是人类活动或工业革命的产物,与此同时已经证实,冰期降温不是因为CO_2减少、温室效应减弱,而近年CO_2增加,温室效应加强又未得到确证,因此,以未来人为活动导致的CO_2变化趋势预测气候变化及可能的环境影响还为时尚早。     

生态系统固碳特征及其研究进展

生态系统固碳是人类应对气候变化以及全球系统变化过程的研究热点。论文结合生态系统固碳和碳汇概念,探讨生态系统自然固碳、人为工程固碳措施对生态系统功能的影响并分析生态系统固碳特征及风险。研究得出如下结论:陆地生态系统对CO₂的自然吸收与封存是相对安全有效的固碳措施,对人类与生态系统健康的影响要小于地质层与海洋层固碳。海洋生态系统固碳容易导致海水酸化以及生态系统不可逆的损害;由于地壳运动很难预测,所以地质层固碳可能面临不可预知的风险。因此,利用生态系统自然固碳能力、发展绿色固碳技术是降低人为工程固碳生态风险和减少CO₂排放到大气中的最佳选择。     

现行脱硫技术存在排放温室气体的隐患

工业革命以来,由于人类活动持续大量排放温室气体,使得全球出现了持续性的气候变暖趋势,而为了治理局部的和区域的SO2污染问题,大规模的脱硫活动在我国急速增加,这势必大幅增加CO2的排放,加剧气候变暖的进程,如果我国大型火电厂的脱硫率达到80%,按照2005年全国SO2排放量已经达到0.2549Gt计算,采用现行脱硫方法将每年向大气中排放0.088Gt的CO2。将占我国CO2年排放量的10%,对人类赖以生存的地球形成严重威胁。因而,需要研究脱硫的无碳工艺,以及碳捕集、碳储存、碳利用技术,树立综合的环境意识,在控制大气污染、减排温室气体与保护臭氧层方面寻找结合点。     

石油化工烟道废气中CO_2高效节能回收利用新型模式的构建

近年来,随着石油化工行业的迅速发展,随之产生的大量温室气体的处理和收集耗费了巨大的能源,因此高效节能回收石油加工中产生的CO2具有重大意义。对国内外CO2的分离技术发展现状进行了综述,并结合石油化工烟道废气的特点,提出一套适合石油化工烟道废气中CO2高效节能回收利用的新型模式。     

The Kyoto Protocol could make a difference for the optimal forest-based CO2 mitigation strategy: some results from GORCAM

The Kyoto Protocol was agreed on by more than 150 nations in December, 1997 and (if and when ratified) will establish international commitments to reduce emissions of greenhouse gases to the atmosphere. Under the Kyoto Protocol, some of the carbon emissions and removals within the land-use change and forestry sector can be counted toward a country's commitments for greenhouse gas emissions reductions. In addition to the impacts that land-use practices have on CO₂ emissions from fossil-fuel combustion, changes in the carbon stocks of forests (possibly including forest soils) caused by the direct human activities afforestation, reforestation and deforestation and taking place in the `first commitment period' (2008–2012), are to be accounted for under the Kyoto Protocol. Credits for carbon sinks in the biosphere are limited to projects initiated since 1990. A modified version of the model GORCAM has been used to assess eligible emission-reduction credits under the Kyoto regime and to illustrate how the optimal forest-based strategy for carbon dioxide mitigation might change under the provisions of the Kyoto Protocol. The Kyoto Protocol offers rewards for only some of the changes in carbon stocks that might occur and hence the forestry project that produces the most emission reduction credits under the Kyoto Protocol is not necessarily the same project that produces the greatest benefit for net emissions of carbon dioxide to the atmosphere. Supplementing the Protocol with appropriate definitions, interpretations and agreements could help to make sure that it does not provide incentive for activities that run counter to the objectives of the Framework Convention on Climate Change.     

气相色谱法观测本底大气中的甲烷和二氧化碳

根据世界气象组织全球大气监测（ＷＭＯ／ＧＡＷ）开展全球温室气体监测的要求，建立了气相色谱（ＧＣ）法甲烷和二氧化碳（ＣＨ４／ＣＯ２）连续观测系统，概述了该系统厍拿大大气环境局（ＡＥＳ）５个月的组装调试，以及在中国大气本底基准台（ＣＧＡＷＢＯ＿一年多时间里的业务运行和标定情况，且装调试和运动标定，与红餐吸收（ＮＤＩＲ）法，气瓶采样－实验室分析（ＦＬＡＳＫ）法数据，以及与上其它台站观测资料的对比结果表明     

Potential world garbage and waste carbon sequestration

To offset the carbon dioxide released by fossil fuels, a proposed sequestration strategy relies on burying garbage and waste in landfills. This paper roughly estimates the current annual world supply of carbonaceous waste to be 35.5 billion metric tons and to contain about 18 billion metric tons of carbon. If landfills received all of this waste, sequestration of more than 5.6 billion metric tons of carbon seems theoretically possible—an amount well in excess of the 3.3 billion metric tons which the atmosphere is currently gaining.