水稻土中半胱氨酸分解产生含硫气体的研究^1）

在室内培养条件下，测定了水稻土中含硫气体的释放，结果表明，该土壤中有硫化氢（H2S），羧基硫（COS），二甲基硫（DMS）三种气体释放，当土壤中加入半胱氨酸后，COS和H2S气体的浓度有了明显增加，并有CS2和CH3SH测出，而DMS的浓度变化不大，这些结果表明法胱氨酸的分解可能是COS，H2S，CS2和CH3SH的产生源之一，在好氧（正常大气）条件下，H2S，COS，CS2和CH3SH的释放量低于氧（氮气氛围）条件下的释放量，DMS则高于厌氧条件下，这表明水稻土中半胱氨酸分解产生H2S，COS，CS2和CH3SH需较强的还原条件，产生这四种气体的微生物需要严格的厌氧条件，产生DMS的微生物则比前者需要高一些的含氧量，在光照条件下，各含硫气体的释放量普遍高于无光照条件下的释放量，释放含硫气体的大多数微生物适宜的含水率为50％且对土壤的pH值有一定要求。     

陆地生态系统含硫气体释放研究进展

由自然生态系统释放的含硫气体在全球硫循环中起着重要作用。陆地生态系统主要的自然硫释放源有湿地、土壤、植被、内陆水体和火山等，由自然源释放的含硫气体主要产生于有机硫化物的降解和硫酸盐的还原，同时受温度、光照等环境因素的影响。文章主要综述了对人类有影响的几种含硫气体(DMS、H2S、COS、CH3SH、CS2和DMDS等)从各种自然源释放的情况，同时简要介绍了环境因素如温度、光照、土壤状况、氧化还原条件等对自然源释放含硫气体的影响，最后结合中国的研究现状，指出今后应开展和加强陆地生态系统含硫气体释放通量监测、释放机理及在大气中的转化等方面的研究，以及在此基础上建立含硫气体释放模型。     

稻田中有机硫气体释放的研究

分析测定了水稻生长期内含硫气体的释放通量 .分析表明 ,水稻的生理活动对含硫气体的释放有显著的影响 ,水稻主要释放二硫化碳 (CS2 )和二甲基硫 (DMS)气体 .而对羰基硫 (COS)有一定的吸收作用 .水稻田中总硫平均释放强度约为 5 0mg·m- 2 ,施肥对稻田硫的释放有影响     

水稻土中半胱氨酸分解产生含硫气体的研究

在室内培养条件下,测定了水稻土中含硫气体的释放．结果表明,该土壤中有硫化氢(Ｈ２Ｓ),羰基硫(ＣＯＳ),二甲基硫(ＤＭＳ)三种气体释放．当土壤中加入半胱氨酸后,ＣＯＳ和Ｈ２Ｓ气体的浓度有了明显增加,并有ＣＳ２和ＣＨ３ＳＨ测出,而ＤＭＳ的浓度变化不大．这些结果表明半胱氨酸的分解可能是 ＣＯＳ,Ｈ２Ｓ,ＣＳ２和 ＣＨ３ＳＨ的产生源之一．在好氧(正常大气)条件下,Ｈ２Ｓ,ＣＯＳ,ＣＳ２和ＣＨ３ＳＨ的释放量低于厌氧(氮气氛围)条件下的释放量,ＤＭＳ则高于厌氧条件下．这表明水稻土中半胱氨酸分解产生 Ｈ２Ｓ,ＣＯＳ,ＣＳ２和 ＣＨ３ＳＨ需较强的还原条件,产生这四种气体的微生物需要严格的厌氧条件．产生ＤＭＳ的微生物则比前者需要高一些的含氧量．在光照条件下,各含硫气体的释放量普遍高于无光照条件下的释放量．释放含硫气体的大多数微生物适宜的含水率为５０%且对土壤的ｐＨ值有一定要求．     

甲硫氨酸和水分对土壤挥发性有机硫化物通量的影响

通过静态箱采样和Entech7100预浓缩仪-GC-MS分析了甲硫氨酸和土壤水分对羰基硫(COS)、二甲基硫醚(DMS)、二硫化碳(CS2)和二甲二硫醚(DMDS)等4种挥发性有机硫化合物(VOSCs)吸收或释放的影响.结果表明,土壤水分主要影响土壤COS和DMS通量,含水量低时,土壤吸收COS,释放DMS;接近或超过最大持水量时,土壤释放COS和DMS,且DMS释放速率显著增加,这可能主要受土壤Eh值的影响.添加甲硫氨酸后,土壤DMDS和DMS释放量显著增加,两者释放量接近所观测四种VOSCs总释放量的100%,说明甲硫氨酸是DMDS和的DMS重要前体物,DMDS与DMS释放速率峰值出现时间相同,而COS与CS2释放速率峰值出现时间基本一致,可能是不同VOSCs受不同土壤微生物和酶的影响所致.     

羰基硫(COS)紫外光解动力学的研究

在185nm紫外光照射下,研究了COS体系、COS-O2体系以及COS-空气体系中COS的转化反应,并考察了光照时间、O2分压和水气对COS光解的影响．推导了COS光解速率方程,并计算了其表观量子产率,据此提出了185nm紫外光作用下COS在不同体系中的反应机理．实验表明,平流层紫外光解是COS的重要汇,也是平流层含硫气溶胶的主要来源之一．     

丙酸钾污泥稳定化过程中硫化氢的释放规律

作为国家规定的8种恶臭气体之一,硫化氢是污泥中微生物作用于含硫物质的终点产物,在污泥的储存和安全运输过程中控制或抑制其释放至关重要.本研究以丙酸钾作为污泥稳定化添加剂,通过测定污泥pH值的变化及硫化氢的释放情况,分析不同添加量的丙酸钾、pH与硫化氢释放量的关系,从而说明污泥稳定化效果.研究结果表明,丙酸钾对污泥硫化氢释放有抑制作用,随pH升高、储存时间延长抑制效果有所减弱;丙酸钾的添加量越大,硫化氢的释放量越小,污泥稳定的时间越长;氮气环境更有利于丙酸钾对污泥的稳定化作用.     

羰基硫(COS)在土壤中的吸收与转化

利用静态法研究了羰基硫(COS)在草坪土壤中的吸收与转化过程.土壤对COS的吸收速率与土壤的含水量和温度呈非线性关系,土壤吸收COS的最适宜温度为25℃,含水量为13%.在此条件下,大气COS的估算交换通量为184pmol·g-1(DW)·h-1或598pmol·m-2·s-1.采用GCFID,FPD和IC对土壤吸收COS可能的转化产物进行了测定,结果表明,CO2和SO2-4为主要反应产物,其中约50%的COS最终转化为水溶性硫酸盐,约50%的COS可能转化为其它非挥发性含硫化合物(可能主要为FeS).     

秋季羰基硫在植物与大气间的交换

利用静态箱法研究了秋季羰基硫(COS)在六种北京常见树种与大气间的交换．结果表明：法国梧桐、槐树、龙爪槐、玉兰、柳树对COS有吸收,油松没有吸收,树木与大气间COS的交换通量受树种、环境温度、光照、COS初始浓度等因素的影响．一般来说．温度高、光照强时,以上树种与大气间COS的交换强;空气中COS初始浓度高时,植物对COS的吸收通量高,植物对COS的吸收达到饱和较植物对CO2的吸收以及异戊二烯的排放持续时间长．     

煤热解过程中含硫气体的释放特征

利用热解炉-高分辨飞行时间质谱联用仪和热解炉-同步辐射光电离飞行时间质谱仪检测不同含硫量的煤IBC105和C22650在热解过程中释放的8种含硫气体,并对这8种含硫气体的释放规律进行了分析.实验结果表明,在200℃—400℃的热解区间内含硫气体释放相对较多,表明硫元素大部分是以有机态的形式在煤中赋存,而且芳香硫相对于脂肪硫含量较多;同时含硫量较高的煤IBC105中噻吩硫的热解释放量,较煤C22650多;由于煤中芳香性有机物的裂解多以苄基的形式出现,因此在两种煤中二苄基硫醚释放量都较噻吩或者苯并噻吩多.     

Carbonyl sulfide (COS) and carbon disulfide (CS2) exchange fluxes between cotton fields and the atmosphere in the arid area in Xinjiang,China

Due to the important roles of carbonyl sulfide (COS) and carbon disulfide (CS₂) in atmospheric chemistry, this study was designed to determine different proportions of COS and CS₂ fluxes contributed from different sources, i.e., vegetation, soil and roots, at monthly and hourly timescales in the arid area in Xinjiang, China. Results indicated that the seasonal net uptake of COS by vegetation was predominant in the growing season. The CS₂ fluxes from vegetation and soils had no significant seasonal variations compared with COS. The exchange rates of COS and CS₂ have been found to be stimulated by the addition of nutrients in the form of urea fertilizer. Compared with the results of plots that were treated only with nitrogen, the treatments with both nitrogen and sulfur displayed no significant difference in the exchange fluxes. The results of compartment experiments indicated that the aboveground plants had the highest uptake of COS and had a vital role in the uptake of COS during the main growth period. The shares of COS emissions from the soil and roots increased to 6–17% and 55–58%, respectively, in the total COS fluxes when conditions, such as drought and senescence, were unfavorable for the developmental of vegetation. Observations of the preliminary diurnal fluxes indicated that the fluxes that occurred at night, with contributions from soils and plants, accounted for 27% of the total daily uptake of COS uptake. These quantitative results may be reasonably accounted for the use of COS as a promising tracer to obtain independent constraints on terrestrial carbon exchange at regional to global scales for their response to special environmental conditions in semiarid area.

     

The disposal of flue gas desulphurisation waste: sulphur gas emissions and their control

Flue gas desulphurisation (FGD) equipment to be fitted to UK coal-fired power stations will produce more than 0.8 Mtonnes of calcium sulphate, as gypsum. Most gypsum should be of commercial quality, but any low grade material disposed as waste has the potential to generate a range of sulphur gases, including H₂S, COS, CS₂, DMS and DMDS. Literature data from the USA indicates that well-oxidised waste with a high proportion of calcium sulphate (the main UK product of FGD) has relatively low emissions of sulphur gases, which are comparable to background levels from inland soils. However, sulphur gas fluxes are greatly enhanced where reducing conditions become established within the waste, hence disposal strategies should be formulated to prevent the sub-surface consumption of oxygen.     

种稻土壤CH4排放规律的研究

通过盆栽试验研究了水稻生长期CH4排放的规律。结果表明,CH4排放存在明显的日变化,最大值出现在下午4点左右,最小值出现在凌晨4点左右。土壤温度的变化是导致CH4排放日变化的主要因素。水稻生长期CH4排放的季节变化受前茬季节作物种植及稻草还田时间的显著影响。前茬季节种植紫云英及休闲且水稻移栽前施用稻草处理在水稻生长初期即有大量CH4排放,且在水稻生长的前期、中期和后期分别出现3个CH4排放峰;前茬季节种植小麦和休闲且在前茬季节前施用稻草处理的,直至水稻生长的中期才有少量CH4排放。烤田期间CH4的排放峰值出现在土壤呈微于松软状态时;烤田至土壤干裂时,CH4排放通量降至零。     

Methane and carbon dioxide dynamics in wetland mesocosms: effects of hydrology and soils.

Methane and carbon dioxide fluxes in created and restored wetlands, and the influence of hydrology and soils on these fluxes, have not been extensively documented. Minimizing methane fluxes while maximizing productivity is a relevant goal for wetland restoration and creation projects. In this study we used replicated wetland mesocosms to investigate relationships between contrasting hydrologic and soil conditions, and methane and carbon dioxide fluxes in emergent marsh systems. Hydrologic treatments consisted of an intermittent flooding regime vs. continuously inundated conditions, and soil treatments utilized hydric vs. non-hydric soils. Diurnal patterns of methane flux were examined to shed light on the relationship between emergent macrophytes and methane emissions for comparison with vegetation-methane relationships reported from natural wetlands. Microbially available organic carbon content was significantly greater in hydric soils than nonhydric soils, despite similar organic matter contents in the contrasting soil types. Mesocosms with hydric soils exhibited the greatest rates of methane flux regardless of hydrology, but intermittent inundation of hydric soils produced significantly lower methane fluxes than continuous inundatation of hydric soils. Methane fluxes were not affected significantly by hydrologic regime in mesocosms containing non-hydric soils. There were no diurnal differences in methane flux, and carbon dioxide and methane fluxes were not significantly correlated. The highest rates of CO2 uptake occurred in the continuously inundated treatment with non-hydric soils, and there were no significant differences in nighttime respiration rates between the treatments. Implications for hydrologic design of created and restored wetlands are discussed.     

水热条件对不同坡位兴安落叶松林土壤CH4通量的影响

兴安落叶松林是我国北方最大的针叶林,在我国具有重要的碳汇地位,对我国以及全球的气候变化具有重要影响。由于独特的高寒高湿和多年冻土的特殊生态环境,兴安落叶松林土壤中 CH4的吸收与释放的规律与众不同。因此,开展对土壤 CH4动态及其与环境关系的研究,对揭示兴安落叶松林碳汇能力的形成、碳释放动态以及兴安落叶松林对气候变化的作用具有重要的理论和实践意义。作者于2011年5月到9月间在内蒙古根河国家生态站,在不同坡位的4种典型兴安落叶松林群落中布设样地,采用静态箱-红外气体分析仪收集气体并分析CH4通量的变化,同时测定不同深度的土壤温度,测定土壤含水率。借助SAS方差分析、相关性分析等统计方法,对兴安落叶松林土壤CH4通量的季节变化进行研究,同时分析土壤温度及含水率对 CH4通量的影响。结果表明,CH4的季节动态变化规律：坡顶 CH4通量为春季释放,夏季吸收,秋季释放,吸收大于释放,通量的平均值为-68.12μg·m^-2·h^-1;坡上部CH4通量为春夏秋3季均吸收,通量的平均值为-342.49μg·m^-2·h^-1;坡下部CH4通量为春季释放,夏季吸收,秋季释放,释放大于吸收,通量的平均值为67.8μg·m^-2·h^-1;坡脚CH4通量为春夏秋3季均释放,通量的平均值为263μg·m^-2·h^-1。总的来说,在生长季兴安落叶松林土壤甲烷通量吸收大于释放,说明地处寒温带的大兴安岭是CH4的汇。观测期间CH4通量与温度及土壤含水率均有一定的相关性,二者从不同角度影响CH4通量的变化,而随着坡位的变化土壤水热条件也随之改变,这同样是影响CH4通量的一个重要因素。     

外源硫输入对稻田土壤硒流失的影响

土壤中硒的甲基化可能会导致硒的挥发,加剧土壤硒的流失,而农田土壤硒的缺乏会造成农作物中硒含量偏低.施用硫肥是保障作物增产、增收的一种重要农艺措施,外源硫输入对土壤硒的含量可能产生重要的调控作用.本研究模拟稻田淹水环境,通过添加典型有机硫(甲硫氨酸)和无机硫(硫酸钠),测定硒的挥发量以及土壤中残留的硒含量,以揭示外源硫输...     

施肥与不施肥措施下小麦田的CO2、CH4、N2O排放日变化特征

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）是对全球气候变化影响最大的温室气体。由于土壤与大气之间的水热交换需要一定的传导平衡时间,因此土壤温室气体与温湿度之间的关系存在不同的表现形式。目前,有关温室气体研究多集中于季节性排放特征,而关于CO2、CH4、N2O的日变化研究却少见报道。以北京小麦（Triticum aestivuml）农田土壤为研究对象,对施肥和不施肥条件下CO2、CH4、N2O交换通量和气温、土壤温度进行连续观测,来探讨3种温室气体的日变化特征。采用人工静态暗箱法对小麦田土壤进行连续48 h原位观测,每2 h测定1次,每次盖箱时间为30 min。气体样品中的CO2、CH4、N2O用气相色谱仪（Agilent 6890A,FID/ECD）测定。结果表明：施肥与不施肥条件下小麦生育后期麦田土壤CO2、CH4、N2O交换通量具有明显的日变化特征。土壤表现为CH4的吸收汇、CO2和N2O的排放源。CH4的吸收通量、CO2和N2O的排放通量均表现为施肥区＞对照区。CO2、CH4的交换通量的70%以上出现在白天,而施肥区和对照区的N2O白天排放通量分别达到全天的81.8%、91.1%。另外,相关性分析表明,CO2、N2O交换通量的日变化与气温和5 cm地温呈极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）的正相关关系,且N2O交换通量日变化与10 cm地温呈现极显著的正相关关系,说明温度是影响CO2、N2O交换通量日变化的重要因素;而气温、5 cm地温、10 cm地温对CH4交换通量日变化不存在显著性影响。