矿物燃料排放CO_2的情况

二氧化碳能够让阳光的短波辐射渗过大气层,但能吸收地球表面散发出来的长波辐射。因此,大气中的二氧化碳能使地球表面变暖,产生温室效应。大气中的温室气体除二氧化碳外,还有水蒸汽、甲烷、氟氯烃(CFCs)、一氧化二氮(N_2O)与对流层中的臭氧(O_3)。大气中的这几种气体浓度上升后,会使地球表面气温变暖,并在下一个世纪中引起全球气候变化。     

大气中的氧化亚氮

在气中的氧化亚氮(N_2O)浓度每年以0.3％的比率增加,而且这种N_2O在大气中极其稳定,其平均寿命约达150年,从对流层进入平流层。在平流层这种N_2O起化学反应并破坏一部分臭氧,使到达表地紫外线量增加。同二氧化碳、甲烷一样,N_2O浓度增加产生的温室效应也会使地表温度升高。 为评价氮气给环境造成的影响,最重要的是获得由于施肥引起土壤产生N_2O的可靠数据。为此,将大气中微量的N_2O进行浓缩,并用送带超声波检测器或电子捕获检测器(ECD)的气相色谱仪进行检测,以此来确立N_2O的微量含量。超声波检测仪分析法的关键在于把1升大气样品中的N_2O和Xe捕获到以冻结戊     

大气中CO_2等微量物质对全球变暖的影响

二氧化碳(CO_2)、氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH_4)、氟氯烃类(CFCs,即氟里昂气体)、对流层中的臭氧(O_3,即产生光化学雾的物质)等,在大气中存在的量尽管很少,但具有在地表附近将太阳能以热的形式截留下来的作用。这种作用称作“温室效应”,具有这种作用的气体,即上述的CO_2、N_2O、CH_4、CFCs、O_3等称作温室气体。当前,温室气体在大气中的浓度虽然很低,但观测到其浓度有增加的趋势(见表1)。而这种增加已使地表及包围地球的大气下层逐渐变暖,其结果很可能使气候发生变化。     

简讯

大气中 N_2O 浓度上升后,既可使同温层中臭氧(O_3)浓度降低,又可使地球表面气温变暖,引起气候变化。所以,N_2O浓度上升对增加阳光对地面的紫外线辐射与气候变化都会引起不良影响。在过去100年(1880～1980年)中,排入大气中的N_2O,已由1880年的9×10~3吨/年(以 N计),增加至1980年的14×10~6吨/年(以 N     

汽车排放N_20对大气环境的影响

N_2O排放对温室效应和平流层臭氧减少都产生影响.有研究报导,N_2O增加一倍会导致温度上升0.3℃,臭氧量减少12%.由于一系列天然合成物对N_2O含量产生的影响,目前N_2O的平均大气浓度是310PPb.然而,其大气浓度正以每年0.2～0.3%的速度增加.这种增加人们认为是由于人类排放所造成的.N_2O的排放源包括矿物燃料燃烧和使用化肥.直到最近,人们认为最重要的燃烧源是煤和燃油.对汽车排放N_2O的重要性的评价工作做得不多,尤其是忽略了机动车排放N_2O对温室效应的评价,这主要是因为与煤和石油燃烧比较起来,机动车排放物似乎显得不太重要.然而,机动车排放物在某些领域正逐渐受到注意.     

气相色谱法对本底大气氧化亚氮浓度的标气定量方法研究

利用气相色谱-电子捕获检测器法(GC-ECD)测量大气中氧化亚氮(N_2O)浓度是目前广泛使用的方法,但ECD分析N_2O时存在线性范围较窄的缺点,因此,标气数量和定量方式是决定分析结果的关键因素.基于此,本文对比分析了单点线性校正法(S)、多点线性拟合法(D)、单瓶标气近似校正法(SA)、单瓶标气比值校正法(SC)对N_2O检测分析结果的差异.结果表明,SA定量相对误差最小,对测试使用的6瓶标气定值平均误差为0.09×10~(-9).根据本底大气N_2O观测精度要求,以及我国大气N_2O浓度变化范围较大的特征,推荐选用SA法对大气中N_2O浓度进行定值.依据所选方法对黑龙江龙凤山本底站大气N_2O浓度进行观测(2015年1—12月),结果显示,黑龙江龙凤山站大气N_2O浓度最高值出现在4—5月,平均值超过330×10~(-9).该站大气N_2O浓度主要受人为活动排放的影响.     

土壤微生物还原N2O机制及其研究进展

氧化亚氮(N_2O)的产生和消耗对气候变化有着重要影响。土壤是大气N_2O的重要来源,占全球N_2O总产量的60%左右,土壤表面的N_2O排放是N_2O产生和还原过程的结果。近年来发现土壤不仅能够产生和排放N_2O气体,还具有吸收和消耗N_2O的能力。土壤中N_2O通过被动扩散和气体对流在土壤结构中移动,然后经过物理、化学、生物等多种途径被消耗,相比较于其他消耗途径,由微生物介导的生物途径才能真正将N_2O还原转化为无害的N_2,这一过程只有反硝化菌中的nosZ基因编码的氧化亚氮还原酶(N_2OR)才能催化进行。近年来部分研究者揭示了一类新型nosZ基因(非典型nosZⅡ基因),其丰度和类型也影响着N_2O还原潜力。土壤微生物需要在适宜的环境条件下活动,土壤环境的改变也会影响土壤N_2O还原和消耗的能力。文章以土壤微生物消耗N_2O过程为核心,论述了土壤水分含量、土壤碳/氮含量、土壤深度、土壤类型、土壤pH值等关键因子对土壤中N_2O还原微生物活性的影响机理,以及对N_2O消耗能力和排放过程的调节机制。从而深入认识N_2O微生物消耗能力及其调控机制,并为控制土壤温室气体N_2O的排放、氮转化过程和提高氮素利用效率提供参考依据。     

热带森林的破坏:大气化学所产生的影响

通过亚马逊河流域的土壤排入大气中的二氧化碳、一氧化二氮和甲烷含量的测定表明,在不同时期对热带森林的破坏加剧了大气温室效应的严重性。热带森林的土壤和人类耕种土地对大气中碳循环的影响具有全球性的重要意义。解决人类改变地球气候的方法是控制能源燃烧、保护现有热带雨林、大大减少已在退化的热带森林地区的生产性活动。     

湖泊和水库氧化亚氮通量分析

内陆水体中,湖泊与水库作为重要的N_2O潜在排放源,在氮循环中扮演着重要的角色.通过调研文献,在获取全球479个湖泊和83个水库N_2O通量数据的基础上,主要分析了湖泊和水库所处的纬度、面积、深度以及营养状况4个因素对N_2O通量的影响,并估算全球湖泊和水库N_2O年总通量.结果表明,湖泊和水库表现为N_2O的源,湖泊N_2O平均通量[(3.21±5.71)μmol/(m~2·d)]低于水库N_2O平均通量[(20.82±113.94)μmol/(m~2·d)].在全年尺度上,湖泊和水库N_2O通量随纬度增加呈下降的趋势;湖泊N_2O平均通量随着面积的增加而增加,水库N_2O平均通量随着面积的增加而下降;深水湖泊的N_2O通量大于浅水湖泊;富营养湖泊及水库的N_2O通量高于贫营养湖泊及水库.湖泊和水库N_2O年平均总通量分别为0.12和0.06Tg N/a,占到内陆水体N_2O排放的12%和7%.     

气相色谱法测定氮氧化物混合气体中的N2O

氮氧化物是污染大气的重要毒物。空气中的N_2O会破坏同温层臭氧的厚度,从而影响气候,给人类带来危害。 N_2O通常用气相色谱法或红外光谱进行测定。由于CO_2、H_2O等干扰,所以红外测定难以实现。色谱法测定低浓度样品时(<200     

环境中的氮氧化物

大气中的氮氧化物(NO_x)主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO_2),当它们在大气中的含量和存在时间达到对人、动物、植物,以及其他物质产生有害影响的程度,就将形成污染。大气中还有其他形态的氮氧化物,如氧化亚氮(N_2O)和三氧化二氮(N_2O_3)等,由于它们含量少,对其生物学作用研究不够,所以本文主要涉及一氧化氮和二氧化氮。     

设施菜地N_2O释放特征及其土壤环境影响因素

设施菜地是农田生态系统N_2O排放的重要来源。本试验选取设施番茄菜地为研究对象,探讨在不同形态氮肥以及温度和季节变化时,N_2O的释放规律及影响其释放的相关主要因子。结果表明:施肥对N_2O排放影响显著,N_2O通量随施肥量增加而增加,且不同氮肥处理的N_2O释放速率为UN(酰胺态氮)AN(铵态氮)NN(硝态氮)。随着温度从5℃上升到30℃,N_2O排放峰值由73.07 mg·h-1·m-2增加到133.43 mg·h-1·m-2,但温度继续增加,N_2O排放量有所下降。此外,与无作物种植的设施菜地相比,番茄设施菜地的N_2O排放通量较低,该现象在施加NN时尤为明显,说明番茄对N_2O有一定的吸收作用。     

搅拌速率对异养反硝化过程N_2O产生过程的影响

为揭示搅拌速率对异养反硝化过程N_2O产生过程的影响,选用经全程和短程反硝化序批式反应器驯化的活性污泥,基于N_2O连续监测技术,研究了搅拌速率分别为200、300和400 r/min时不同进水C/N比条件下异养反硝化过程N_2O的产生特征。研究结果表明,搅拌速率变化对全程反硝化过程和短程反硝化过程N_2O产生的影响结果不尽相同。在全程反硝化过程中,N_2O的生成速率和降解速率随着搅拌速率的增加而增加;在短程反硝化过程中,N_2O的生成速率和降解速率不会随着搅拌速率的增加而增加;短程反硝化过程N_2O的产生量和排放量大于全程反硝化过程。在保证混合效果的前提下,异养反硝化过程应在尽可能低的搅拌速率下运行,可以使反硝化过程产生和排放的N_2O量达到最小。     

地膜覆盖对菜地生态系统N2O排放的影响

为了探讨地膜覆盖对菜地N_2O的排放通量、土壤剖面N_2O浓度以及土壤温度和湿度的影响,选取西南地区常见菜地(辣椒-萝卜轮作)为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,进行了为期1 a的野外观测实验.结果表明,在辣椒季,常规处理(不覆膜)N_2O的平均排放通量为1000.0μg·(m~2·h)~(-1),覆膜处理为400.6μg·(m~2·h)~(-1),覆膜显著低于常规处理(P0.05);而在萝卜季,N_2O的平均排放通量则表现为覆膜处理[128.1μg·(m~2·h)~(-1)]高于常规处理[107.8μg·(m~2·h)~(-1)],但两者差异未达到显著水平(P0.05).覆膜和常规菜地土壤中N_2O含量均基本随土层深度的增加而增加,表现为:30 cm20cm10 cm,相同处理各层次土壤N_2O含量间均呈显著相关,不同处理相同深度处的土壤N_2O含量间也存在显著的正相关关系.对不同土层中的N_2O含量与地表N_2O排放通量的相关性分析可得出,常规处理各土层处的N_2O含量与地表N_2O排放通量呈显著正相关关系.覆膜处理的N_2O排放通量仅与30 cm深土壤中的N_2O含量存在显著正相关关系.通过对土壤湿度和温度的观测可以得出,地膜覆盖对土壤的增温效应在夏季更加明显,对土壤的保水作用在秋冬季更加突出.相关性分析和主成分分析结果表明,土壤中氮素形态是决定农田N_2O排放最重要的因素,其中常规菜地N_2O排放主要受土壤中总氮含量的影响,而覆膜菜地N_2O的排放对土壤中无机态氮含量的变化更加敏感.     

水肥气耦合对温室番茄地土壤N2O排放及番茄产量的影响

为揭示水肥气耦合对温室番茄地土壤N_2O排放的影响,提出适宜的温室番茄增产减排措施,采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤N_2O的排放,分析水肥气耦合条件下土壤温度、灌溉水利用效率(WFPS)、NO~-_3-N、O_2含量的变化规律以及N_2O排放的影响机制.加气条件下设两个灌水水平0.6 W和1.0 W(分别代表亏缺40%灌溉和充分灌溉,W代表充分灌水时的灌水量)和3个施氮水平(120、 180和240 kg·hm~(-2),分别代表低、中和高氮,以50%F、 75%F和F表示,其中F为当地推荐施氮量),以不加气充分灌溉(O为加气灌溉,CK为常规滴灌)条件下3种施肥水平为对照,共9个处理.结果表明,充分灌溉(W2F1O、W2F2O和W2F3O)的N_2O累积排放量较亏缺灌溉(W1F1O、W1F2O和W1F3O)处理平均增加了55.7%(P0.05);高氮条件下(W1F3O、W2F3O和W2F3CK)土壤N_2O排放较中氮和低氮平均增大13.4%和43.8%(P0.05),充分灌溉条件下加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较相应不加气处理(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)N_2O排放平均增加11.2%(P0.05).加气、施氮量和灌水量的增加可增加番茄产量和单产N_2O排放量.高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较中氮处理分别增加了12.5%(P0.05)和3.9%(P0.05),高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较低氮处理显著增加了30.4%和9.6%(P0.05),加气充分灌溉较加气亏缺灌溉处理番茄产量和单产N_2O排放量分别显著增加了29.7%和18.7%(P0.05),加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较不加气处理产量(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)平均增加了10.4%(P0.05),单产N_2O排放量增加但不显著.灌水量增加、施肥量降低、加气均可显著增大肥料偏生产力,减小灌溉水分利用效率(IWUE).综合考虑N_2O累积排放量、作物产量、氮肥利用效率、IWUE和单产N_2O排放量,得出加气低氮充分灌溉为较优的管理模式.本研究结果为温室番茄的增产减排提供了一定的参考.     

不同盐度反硝化过程N2O积累及还原特性

利用体积为3 L的SBR反应器,以NO~-_3为电子受体,乙醇为电子供体,控制初始COD/N=5.0,考察不同盐度条件下反硝化过程NO~-_2和N_2O积累及还原过程,并对N_2O还原过程进行Monod方程拟合。结果表明:盐度增加导致系统还原速率降低。NaCl盐度由0增至20 g/L时,NO~-_3、NO~-_2和N_2O的还原速率分别由17.67,14.15,139.33 mg/(g·h)降至6.57,7.41,33.17 mg/(g·h)。N_2O还原半饱和常数随盐度的增加而增加,低盐度下氧化亚氮还原酶与底物的结合能力较强,表现出高的还原速率。反硝化初始阶段,N_2OR(N_2O还原酶)的合成速率小于NaR(NO~-_3还原酶)和NiR(NO~-_2还原酶)合成速率,导致N_2O积累。高盐度对N_2O还原的抑制远大于其对NO~-_3和NO~-_2还原活性的抑制,是导致高盐度下反硝化过程N_2O积累的主要原因。     

循环流膜接触器分离污水中N_2O及影响因素

为提高污水中可再生能源 N_2O 的回收率,该文利用循环流膜接触器研究了 N_2O 的分离性能及影响因素。结果表明,随着N_2O初始浓度、操作压和液体流量的增加,N_2O的分离效率呈升高趋势。当水溶液中N_2O初始浓度为35 mg/L,操作压为0.05 MPa,液体流量为7 L/h时,10 min可获得92.12%的分离效率,水溶液中N_2O浓度可降至3 mg/L以下。在污水p H为5～9、盐度为0～10 g/L范围内,低浓度N_2O的分离效率受二者影响不显著。     

竹炭和猪炭对空心菜-小青菜轮作土壤N2O和CO2排放的影响

以动物源的猪炭和植物源的竹炭为试验材料,通过田间小区试验,研究生物质炭的种类(竹炭和猪炭)、施用方式(一次施用和分批施用)对空心菜-小青菜轮作土壤N_2O和CO_2排放的影响,结果表明:空心菜季土壤N_2O和CO_2排放显著高于小青菜季,土壤N_2O和CO_2排放与土壤pH、温度呈显著相关(p0.01).与不施炭对照相比,竹炭处理可使两季空心菜和小青菜土壤N_2O累积排放量减少16.9%~39.9%,同时CO_2排放量减少9.2%~15.7%,且一次施用处理优于分批施用.猪炭处理在土壤N_2O减排效果上没有竹炭显著,且一次性施用猪炭处理明显增加了两茬空心菜土壤CO_2排放量,与对照相比,分别增加了13.3%和12.9%.与猪炭相比,一次性施用20 t·hm~(-2)竹炭处理在抑制土壤N_2O和CO_2排放上效果更佳.     

单级和多级A/O工艺中氮的去除效果及N2O的产生特性

利用SBR反应器模拟单级和多级A/O工艺,在进水水质、水力停留时间(HRT)、泥龄(SRT)、温度、缺氧好氧时间比(A/O比)均相同的条件下,考察了两种脱氮系统中氮的去除效果及N_2O的释放情况.结果表明,对于与城市污水水质相当的进水水质,单级A/O工艺和多级A/O工艺对COD、氨氮的去除率均在95%以上,二者无明显区别,但是前者对TN的去除效率高于后者,二者的总氮去除率分别为72.1%和52.2%.在氮素的转化过程中,典型周期内(3 h)单级A/O工艺和多级A/O工艺中N_2O的产生量分别为16.95 mg和3.59 mg,其转化率(即N_2O的产量与TN的去除量之比)分别为11.47%和4.11%,且N_2O的产生和释放主要发生在好氧段(硝化阶段),缺氧段(反硝化阶段)基本无N_2O释放.单级A/O工艺比多级A/O工艺更有利于硝化细菌(AOB、NOB)的生长,在相同的运行条件下,两工艺中AOB的优势菌种皆为Nitrosomonas,但前者的相对丰度高于后者;单级A/O工艺中NOB的种类和相对丰度也明显多于多级A/O工艺.在实际运行中采用合适的A/O分区或供氧方式既可以较好地去除污水中氮素污染,又可以减少N_2O的释放对大气造成二次污染.     

盐度水平对不同盐渍化程度土壤氧化亚氮排放的影响

选取内蒙古河套灌区3种不同盐渍化程度土壤(盐土、重度盐渍化土壤和轻度盐渍化土壤),采用室内培养方法,用不同浓度KCl溶液调节不同盐渍化程度土壤盐含量分别为原土壤盐含量(对照)的2倍和3倍,研究盐分对不同盐渍化程度土壤氧化亚氮(N_2O)排放的影响.结果表明,盐分含量显著影响不同盐渍化程度土壤N_2O排放.无外源盐分加入时,不同盐碱程度土壤中盐土N_2O排放量最高,重度盐渍化土壤次之,轻度盐渍化土壤最低.外源盐加入后,随盐度梯度升高,与其对照相比,盐土N_2O排放量降低;重度盐渍化土壤N_2O排放量呈现先增加后降低趋势;轻度盐渍化土壤N_2O排放量升高.与其对照相比,土壤的盐分含量增加2倍时,盐土N_2O排放量减少90%;轻度盐渍化土壤N_2O排放量增加9倍.外源盐加入不同盐渍化程度土壤对N_2O排放的影响程度取决于土壤培养前后铵态氮含量差值,加入外源盐后,N_2O累积排放变化量的94.6%由土壤NH_4~+-N含量差值解释(R2=0.95,p0.01).