大气中CO2与O3浓度升高对植物光合作用影响研究

随着工业化进程的加快,两种温室气体CO2和O3在大气中浓度不断升高,对植物光合作用产生重要影响.通过从气体交换参数、光合色素含量、叶绿素荧光特性、光合酶、生物量及产量等多方面分析国内外CO2O3单独作用及复合作用对植物光合过程和机理、光合作用物质基础及光合产物的影响,深入了解两种污染气体作用下植物光合响应机制,以期为植物光合作用分子水平的研究以及有效应对未来全球大气变化提供理论依据.     

模拟大气 CO2水平升高对春季太湖浮游植物生理特性的影响

基于2012年春季在太湖梅梁湾进行为期27 d的不同CO2水平(大气CO2体积分数([CO2,g])梯度为270×10-6、380×10-6、750×10-6)的野外培养实验,揭示了大气CO2水平升高对太湖浮游植物的碳源选择、生长速率、光合作用、净初级生产力和细胞化学元素组成等生理过程的影响,结果表明,大气CO2浓度的升高首先会显著改变太湖水体的pH值和碳化学环境,减弱浮游植物碳浓缩机制(CCM)的必要性.大气CO2浓度加倍后,浮游植物的最大生长速率(Umax)、净初级生产力(NPP)、单位叶绿素a(Chl-a)含量的NPP会分别增加63.1%、69.6%、33.8%.大气CO2浓度的升高会促进太湖绿藻和硅藻的最大光合作用效率并且其对硅藻的促进作用比绿藻更显著,但并没有改变春季蓝藻光合作用活性极低的现状.大气CO2浓度的升高在提高浮游植物细胞中C、N含量的同时,却减少了P的吸收.本研究结果将为预测和揭示太湖浮游植物对未来气候变化的响应提供理论基础.     

基于CO_2的代谢调控及其对微生物耐盐性的影响研究进展

大气CO2浓度升高会通过植物生理的变化对根系土壤微生物量、活性及种群产生间接影响,但此类研究影响因素复杂,结论差异较大。CO2对微生物耐盐性的影响主要集中于对盐藻耐盐性的研究,影响原理与植物相似,其对盐藻的调渗原理主要基于其作为光合作用的原料可促进有机相容性溶质的合成,但CO2对异养细菌等原核生物耐盐性的影响尚未见文献报道。在生物耐盐中已发现CO2、HCO-3及碳酸酐酶参与渗透调节,因此CO2对异养原核生物耐盐性的影响将是一个值得探索的研究方向。     

东莞市城区大气二氧化碳浓度模型及模拟

基于GIS及CO2实测数据,根据系统动力学原理,运用STELLA软件,构建东莞市城区大气CO2浓度模型,对城区CO2浓度进行模拟,探索城区CO2浓度变化规律及影响因素,为改善城区大气质量提供科学依据。模型由3个模块构成:大气交换模块、人类活动模块和绿地植被模块。反馈环主要有3个:大气交换与大气CO2浓度的负反馈,植被光合作用与大气CO2浓度的负反馈,以及植被呼吸作用与大气CO2浓度的负反馈。模型模拟结果显示,东莞市城区大气CO2浓度日平均值为483.62μmol/mol,越靠近市中心,大气CO2浓度越高。城区大气CO2浓度晚上高、白天低。人口密度和汽车尾气排放是城市大气CO2浓度的主要影响因素。仅增加城区绿地面积对城区CO2浓度影响不大。降低城区大气CO2浓度的有效措施:目前重点应为推广公共交通,并应逐渐转向推广清洁能源汽车。     

硅橡胶复合膜富氧性能研究

O2的富集成本是O2/CO2燃烧技术能否成功大范围应用的关键.为了检验富氧膜在CO2/O2烟气再循环煤燃烧技术中的可能性,对商业硅橡胶富氧复合膜的操作条件及不同支撑层的富氧膜进行系统的研究.结果表明:膜的原料气侧加压,渗透侧抽真空的组合不仅节能而且延长膜的寿命,低温有利于富氧浓度的提高和膜寿命的延长,当膜器串联时,面积可逐渐减小;聚砜是较理想的富氧基膜材料,但聚醚酰胺是一种可提高O2选择性的基膜材料;现有的商业富氧膜不能达到O2/CO2燃烧技术所需要的O2浓度,开发新的低成本的富氧方式是O2/CO2燃烧技术应用的必然要求.     

环境科学一般问题

X-1X171200601867大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展/李德文(中科院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室)…∥应用生态学报/中科院沈阳应用生态研究所.-2005,16(12).-2454～2458环图Q-61对流层大气中CO2和O3浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响。文中总结了大气CO2和O3浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响。并对今后植物VOCs排放规律及多…     

大气CO2浓度升高对水稻生理生态效应的影响

目前大气中CO2浓度在逐步上升,以CO2为主的温室气体浓度增加而引起的温室效应对人类农业生产可能产生很大影响。本文介绍了大气CO2浓度升高对水稻一系列的生理生态效应的影响。未来高CO2浓度下,水稻的生育期会缩短;光合作用有所提高;干物质积累增加,产量显著提高;含N量降低,P吸收增加;促进了根系生长和土壤呼吸等。并对未来的研究作了进一步探讨。     

北京斋堂黄土剖面主要温室气体组分初步研究

全球碳循环研究表明．在北半球中纬度地带可能存在一个陆地生志汇（植被和土壤）。中国黄土分布在北半球中纬度，在CO2未知汇的研究中很可能具有重要作用。通过自制钻机对北京斋堂黄土剖面（L2上部～L1）进行了不同层位（深度）的垂直或水平打钻，利用毛细管负压原理采集到游离气体并进行了主要温室气体CP2、CH4、N2O的浓度和CO2的碳、氧同位素组成分析。此外，还分析了土样的碳酸盐含量及其碳、氧同位素组成。初步研究结果表明，黄土剖面中主要温室气体浓度远比大气中高：CO2浓度为1434．4×10－6～2458．6×10－6，是大气中的3．8～6．5倍；N2O浓度为472．2×10－9～763．9×10－9，是大气中的1．3～2．1倍；CH4浓度在剖面上部与大气中相似，但在下部为13．1×10－6～24．8×10-6，为大气中的5．4～10．2倍。斋堂黄土剖面中的破酸盐含量为1．55％～9．75％，CO2浓度与碳酸盐含量成正比关系。尽管黄土－古土壤序列富含碳酸盐，但需进一步开展黄土中的CO2浓度及碳同位素工作，以便了解黄土中CO2在全球碳循环中的地位和作用。     

淮安市大气CO_2浓度变化规律及影响因素的探索

采用二氧化碳自动分析仪和气象资料一套监测了淮安市区大气中的CO2,通过分析采集的数据探索CO2浓度和各种气象条件、季节之间的变化规律。结果表明,淮安市大气CO2浓度一年四季都存在明显的日变化,每天CO2浓度最低值均出现在北京时间15:00时前后;大气CO2浓度随季节变化明显,夏季出现最低值,浓度范围为369.0～395.0μmol/mol,最高值多出现在冬季,浓度范围为420～455μmol/mol。其原因与光合作用的强弱、人为因素、风向等有关。     

樟树对14CO2的吸收和积累

为了探明14CO2在环境中的行为,采用同位素示踪技术研究了樟树对14CO2的吸收和积累动态,并探讨了樟树作为监测大气14CO2污染指示植物的可能性和优越性.结果表明,通过叶片光合作用从空气中吸收的14CO2会在樟树叶片中积累,检测到的14C比活度数值较大,表明空气中的14CO2易于通过叶片的光合作用而进入樟树叶片组织中;在污染前期14CO2主要被新叶组织中吸收,后期主要积累在老叶中,反映出新叶对空气14CO2污染比较敏感,而老叶积累效应明显.樟树叶片的这一特性可用于监测大气14CO2污染.     

怀俄明州积雪场CO_2、CH_4和N_2O的通量及其对全球预算的指示意义

三种主要的温室气体——CO2、CH4和N2O——在大气中日益升高的浓度总共占所预期的全球变暖效应的约70％，但是对于其中的任何一种气体来说，生产-消耗预算都是不平衡的。积雪可覆盖北半球陆地面积的44％～53％，并且在高山及亚高山区，可以有好几米深的积雪厚度持续半年多。大多数微量气体预算假定：当土壤被积雪覆盖或土壤温度降至约0℃时，微量气体交换便会停止。因此，通常认为高山及亚高山区土壤是大气CO2的总汇点。然而，一些研究报告表明，积雪下的土壤微生物在温度接近0℃时仍继续呼吸。这里，我们将证明在整个积雪覆盖期间，高山及亚高山积雪场下的土壤会吸收大气中的CH4并释放出CO2和N2O．这些气体的通量代表了这些生态系统中年微量气体预算的重要部分．     

海水、大气化学演化对动物起源和进化方向的制约

动物的起源主要依赖于氨基酸等有机小分子在海水中能否进行脱水缩合反应而生成生物高分子，后者则依赖于海水pH值升高和大气CO2浓度降低的历史演化进程。有机小分子只有在海水pH值演化到近中性，即寒或纪时彼此才能发生脱水缩合反应而合成生物高分子。只有大气CO2分压降到1000Pa以下，即泥盆纪以后，陆地上才能出现稳定的土壤层和植物，动物也才能从海洋扩展到陆地。随后大气CO2浓度继续降低导致了气温下降和植物生长率的衰减，促使动物进一步演化。     

陆地与大气间的CO_2循环

准确预测将来大气中二氧化碳(CO2)浓度水平的关键是理解陆地和大气之间的CO2交换.每年陆地植物会去除(固定)大气中第8个CO2分子中的1个,同时,陆地植物的呼砐作用的土壤有机物的作用会将差不多数量的CO2返还到大气中.这样一种交换情况将决定陆地生态系统究竟是一个净的碳汇还是一个净的碳源.本期刊物中的2篇论文     

金鱼藻对14CO2的吸收和积累动态

为了探明14CO2(14C)在环境中的行为,采用同位素示踪技术研究了金鱼藻对14CO2的吸收和积累动态,并探讨了金鱼藻作为监测大气14CO2污染指示植物的可能性.结果表明,生长在水中的金鱼藻会通过某些途径吸收空气中14CO2并形成积累趋势,吸收途径主要是金鱼藻通过光合作用从水体中吸收游离14CO2和H14CO3-.金鱼...     

二氧化碳捕集技术进展研究

CO2排放主要源于化石燃料燃烧过程,减少化石燃料燃烧过程排放的CO2对于降低大气中CO2浓度具有重要意义.针对燃烧过程排放的CO2,分析了CO2捕集技术的原理、工艺流程、优劣性和适用性,并归纳了CO2捕集技术的研发趋势.结果表明:CO2捕集技术主要包括燃料燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧.为了有效缓解因CO2排放导致的一系列环境及社会问题,后续需要进一步降低CO2捕集技术的成本以及通过立法以约束企业的CO2排放行为.     

大气氮高沉降导致温带森林土壤CO2亏缺

引言 根系和微生物的呼吸表明土壤是一个CO2源,其释放的CO2占全球陆地呼吸所释放的CO2的一半,陆生植物直接释放的CO2构成了另一半[1,2].CO2从土壤表面直接释放到大气中或通过径流进入河流.即使在CO2产生受到完全抑制的土壤中,如在冻结和干燥土壤中无CO2产生的状态下,其最低CO2浓度被认为是地表大气中CO2的浓度[3].     

大气CO2浓度升高对红三叶和高丹草Cs、K竞争吸收与转运的影响

水培条件下,研究了大气CO2浓度升高对红三叶(Trifolium Pratene L.)和高丹草(Sorhum vulgare x Sorghum.vulgare var.sudanense hybrids)在不同铯(Cs)浓度(0、200、500、1000μmol·L-1)下生物量、铯和钾的竞争吸收及转运的影响.结果表明,大气CO2浓度升高显著提高了2种植物叶、茎和根各部位的生物量,其中,红三叶各部生物量分别提高了42.6%、66.2%和45.0%,高丹草分别提高了17.4%、18.9%和22.3%.大气CO2浓度升高提高了红三叶和高丹草叶片及茎中的Cs含量,提升比例最大的为红三叶的茎(达9.7%),同时显著提高了2种植物对Cs的转运系数及红三叶的茎和根中Cs/K的区别系数.对于红三叶,大气CO2浓度升高引起叶片K含量略微增加,而茎和根系中K含量显著降低;对于高丹草,大气CO2浓度升高引起叶片和茎中K含量增加,而根系中K含量降低.2种植物对Cs的吸收都与介质中Cs浓度呈显著的线性相关,溶液中Cs浓度的增加提高了红三叶和高丹草的Cs/K区别系数,并且Cs的添加不仅对红三叶和高丹草的生物量都起到了一定的抑制作用,同时还降低了2种植物对钾的吸收.在正常的CO2浓度下,1000μmol·L-1Cs处理可使2种植物叶、茎和根中的K含量分别降低10.4%、13.3%、32.5%(红三叶)和18.3%、42.1%和38.9%(高丹草);在大气CO2浓度升高的条件下,分别降低12.2%、22.0%、35.0%(红三叶)和17.9%、38.7%、34.6%(高丹草).     

崇明东滩芦苇湿地温室气体排放通量及其影响因素

通过静态箱-气相色谱法对崇明东滩芦苇群落在生长周期内的3种温室气体——CH4、N2O和CO2的排放、吸收特征进行研究.结果表明:芦苇群落湿地CH4排放通量受温度影响较大,夏季排放通量明显高于其他季节,年均排放通量为74.46μg/(m2·h);N2O年均排放通量为2.22μg/(m2·h),冬季排放通量最大;CO2的吸收率季节变化明显,年均排放通量为-101.93mg/(m2·h).温度、芦苇植株光合作用及呼吸作用是影响CH4产生和排放的主要因素;而沉积物氮素不足和限制,则是促使芦苇群落表现出对N2O吸收的原因;芦苇的光合作用及土壤呼吸作用随温度和季节的变化是控制芦苇湿地CO2的排放和吸收的主要因素.芦苇植株发达的通气组织是CH4和N2O由大气向沉积物扩散的通道,同时分子扩散过程也是沉积物产生的CH4、N2O和CO2扩散到大气中的途径和方式.     

气候变化伦理学初探

气候变化 据IPCC的排放情景分析,直到18世纪后期现代工业革命开始前,地球大气中的CO2(最主要的温室气体)浓度大约为280ppmv.时至今日,这一浓度已经上升到了380ppmv,而且按照当前温室气体的排放水平,大气CO2浓度还在以每年2%～3%的速度上升.而这仅仅是CO2一项,如果把<京都议定书>列举的其他各种温室气体(CH4、N2O、HFCs、PFCs和SF6)都计算进来,并把它们按其效应都换算成CO2的温室气体当量,其结果是1850年地球大气温室气体CO2当量为290ppmv,而今天大约是440ppmv.     

CO_2和O_3浓度升高及其复合作用对华山松生长及光合日变化的影响

以生长在沈阳市区内的5年生华山松幼树为实验材料,采用开顶箱法,研究高浓度CO2和高浓度O3下华山松生长变化、光合速率的日变化动态以及日光合总量季节变化,进而了解大气CO2浓度升高、O3浓度升高及其复合作用对华山松光合作用及生长的影响.结果表明,①高浓度O3处理后,华山松20～90 d针叶鲜重、干重增长量以及90 d针叶叶长较对照分别降低45.8%、38.9%和15.3%.主侧枝生长与对照相比无显著差异.高浓度O3降低了华山松日光合总量,处理30 d后,针叶净光合速率均显著低于对照,光合速率日变化曲线表现为双峰型,光合"午休"程度强于对照.②高浓度CO2处理后,华山松针叶鲜重、干重20～90 d增长量分别高于对照41.7%和22.2%,而针叶叶长以及主侧枝长未受显著影响.华山松日光合总量高于对照处理,处理30 d、60 d时,净光合速率普遍高于对照.CO2处理90 d时,日变化曲线由双峰变为单峰曲线,极大缓解了光合"午休"现象.③高浓度O3和CO2复合处理后,针叶干重、鲜重增量均低于对照,表明了复合处理后O3伤害的发生,但针叶干重高于O3单因子处理,这表明高浓度CO2可以一定程度上缓解高浓度O3对华山松针叶生长的抑制作用.针叶叶长,主侧枝生长未见明显效应.复合处理后,针叶净光合速率普遍低于对照,华山松日光合总量低于对照而高于O3单独处理,说明高浓度CO2可以通过减缓O3对植物光合的抑制而减少O3伤害.光合速率日变化曲线表现为双峰型.