土壤CO2浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响

为探究土壤CO₂浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响,于2018年6—12月对重庆市南川区后沟泉水化学及泉域上覆土壤CO₂(监测点土地利用类型为玉米-油菜轮作地)进行为期7个月的连续监测和采样,并结合1—5月的监测数据,定量分析旱雨季土壤CO₂浓度与岩溶碳汇量的季节性演变特征及二者的相互关联性. 结果表明:①土壤CO₂浓度具有显著的季节性变化特征,主要表现为雨季较高、旱季较低,其最高值和最低值分别出现在9月(13 316 μmol/mol)和1月(2 262.63 μmol/mol). ②温度与土壤CO₂浓度之间存在较强的正相关关系(R2=0.82,0.0012浓度之间不具相关性(R2=0.17,P>0.5),说明土壤CO₂浓度主要受温度的影响. ③泉水Ca2++Mg2+、HCO₃?浓度在雨季明显高于旱季,而水体CO₂净消耗量在旱雨季无较大差异,这可能是由于受土壤CO₂效应、降水稀释效应和H₂SO₄/HNO₃释放CO₂的共同影响. 研究显示,土壤CO₂浓度的变化特征表现为季节性差异,但在土壤CO₂浓度及外部环境的多重影响下,岩溶碳循环的季节性变化并不明显.      

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。     

21世纪源排放与大气CO2体积分数预测

简要介绍了IPCC在2000年3月正式公布的21世纪温室气体排放方案,利用一维全球碳循环模式及7种代表性方案对21世纪的大气CO₂体积分数进行预测.研究发现:21世纪,大气CO₂体积分数增长速率将高于20世纪,化石燃料源仍然是引起大气CO₂体积分数增长的主要原因;如果化石燃料仍为主要能源且它的碳排放量逐年增加,大气的碳吸收比例将不断升高,21世纪末大气CO₂体积分数可能超过1 000×10-6;只有积极开发新能源,使化石燃料源源强逐年减小,才有可能使大气的碳吸收比例下降,若进一步改善土地利用状况,21世纪末大气CO₂体积分数有望出现下降趋势.      

喀斯特山区筑坝河流水-气界面CO2通量变化特征及影响因素分析

水库是内陆水域生态系统的重要组成部分,在调节区域和全球碳循环中发挥着重要作用,为了解喀斯特山区筑坝河流水-气界面CO₂扩散通量的变化特征及影响因素,本研究以贵州省黔中水利枢纽工程区平寨水库为对象,于2020年1月、5月、7月和11月对其水体理化指标进行系统监测,运用TBL模型法计算水-气界面CO₂扩散通量。结果表明,平寨水库水化学类型为HCO₃+SO₄-Ca型,水化学特征主要受碳酸盐岩风化控制;表层水体pCO₂与CO₂扩散通量变化范围分别在124.64～558.76μatm和-18.85～15.90 mg/(m²·d)之间,1月表现为大气CO₂的源,5月、7月、11月均表现为大气CO₂的汇;垂向上水体pCO₂变化范围为124.64～5 409μatm,表现为表层低、底层高的差异特征。分析认为,影响平寨水库水-气界面CO₂扩散通量的因素主要是：碳酸盐...     

唐山上空CO2和CO浓度特征的飞机探测研究

为研究唐山城市上空CO₂与CO浓度时空分布,进一步定量其碳排放,于2018年11月~2019年3月,利用运十二飞机搭载高精度温室气体分析仪和相关辅助设备,对唐山市上空（200m~4600m）CO₂与CO浓度进行飞机探测.探测期间共取得6组CO₂和CO浓度垂直廓线数据.结果表明：探测期间CO₂浓度变化范围406×10^-6~453×10^-6,CO浓度变化范围27×10^-9~1135×10^-9.夜间探测有明显的混合层存在时,CO₂与CO浓度分布在混合层内有向上聚集现象,且在混合层顶均达到最大值;白天探测无明显的混合层存在时,浓度整体随高度增加而减小.在探测期间整层的平均风力小于4级时,CO₂和CO浓度极显著相关,CO₂和CO浓度比变化范围32.2~43.9.以2019年2月23日白天的架次为案例进行分析,微风条件下空气团经过城市后,CO₂和CO浓度均有所增加,显示当日唐山是CO₂和CO的源,结合质量平衡法或大气反演模式可以进一步估算城市CO₂和CO排放量.     

基于多源碳卫星融合产品的中国地区XCO2与人为CO2排放时空变化

准确评估大气CO₂浓度和人为CO₂排放时空变化对于减缓温室气体排放导致的气候变化至关重要,因此,本文基于GOSAT和OCO-2卫星数据融合生成的全球长时间序列、时空连续的Mapping-XCO₂产品,研究2010～2020年中国大气CO₂柱浓度(XCO₂)时空变化特征以及卫星监测人为CO₂排放能力.结果表明:Mapping-XCO₂与中国大气本底站观测存在较高的一致性,具有良好的适用性;2010～2020年中国XCO₂呈现东高西低的空间分布,年均XCO₂为400.4×10^-6,年增长速率为2.47×10^-6;非生长季XCO₂异常可刻画人为CO₂排放时空变化,各省级行政区非生长季XCO₂异常与人为排放清单EDGAR和ODIAC的相关系数分别为0.71、0.67;2010～2020年京津...     

NaOH修饰Ru/TiO2对CO2活化及甲烷化性能研究

采用溶胶-凝胶法合成NaOH修饰的Ru-TiO₂催化剂(Ru/NaOH-TiO₂),在对其详细结构表征后将其应用于CO₂甲烷化反应.活性测试结果显示,以Ru/NaOH-TiO₂催化剂进行CO₂甲烷化反应,在7 h反应时间内生成300.8μmol CH4,其产量相较于Ru/TiO₂提高了30.2%.CO₂-TPD、H2-TPR.FTIR等测试结果证实NaOH修饰能提高催化剂对CO₂的吸附和活化,从而有效提高其催化CO₂甲烷化效率.这一研究工作为提供高效CO₂转化催化剂提供了理论基础.     

微流控在二氧化碳捕集、利用与封存的研究

二氧化碳(CO₂)捕集、利用与封存(CCUS)是解决全球变暖问题的关键技术。CCUS通过捕集与封存减少大气中的CO₂含量，并利用CO₂代替化石原料的使用进一步减少CO₂的净排放。CCUS技术的实施基于微尺度下CO₂物理和化学过程的综合研究。微流控技术可以在微米甚至纳米尺度操控流体并揭示流体运动规律，在CO₂捕集、利用与封存等各个环节中均发挥了重要的作用。本文概述了微流控技术的优势，包括精确的流体操控、大比表面积和增强的传热传质能力。系统介绍了与CCUS相关的微流控研究，包括CO₂捕集吸收剂的快速筛选、配方优化和材料制备，CO₂高效转化利用的电催化反应、光催化反应、催化剂制备和光合作用检测，CO₂地质封存的流体分析和地质建模等。最后，总结了微流控技术在CCUS中所扮演的重要角色，提出了微流控技术在CCUS领域的机遇和挑战。     

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.     

卫星遥感监测海南地区对流层CO2浓度时空变化特征

为了探索海南地区对流层CO₂浓度[以φ(CO₂)计]时空变化特征,采用2002年9月—2012年2月AIRS反演的对流层中层CO₂产品,利用北半球全球本底站瓦里关站和飞机观测φ(CO₂)对该产品进行验证,结合统计分析方法对海南地区φ(CO₂)的月、季、年平均值的时空变化特征进行了研究.结果表明:AIRS反演φ(CO₂)与地基和不同纬度带海洋上空飞机观测数据对比均具有很好的一致性,并且与飞机观测验证偏差更小,二者相关系数均在0.9以上,总体月均值偏差小于2×10-6;全国φ(CO₂)呈现北高南低的分布规律,并且存在较为明显的分界线,形成4个高值中心(塔克拉玛干沙漠、塔里木盆地、内蒙古西部和东北平原)和2个低值中心(青藏高原西南部和云南地区),海南地区平均φ(CO₂)为382.67×10-6,略高于云南低值中心的381.45×10-6;全国φ(CO₂)呈现明显逐年增加趋势,其年均增长速率为2.16×10-6,而海南地区亦呈现显著增加趋势,年均增长速率为2.11×10-6,低于全国水平;φ(CO₂)呈季节性波动特性,全国φ(CO₂)最高值出现在春季,而海南地区为夏季,最低值均出现在秋季;海南地区西部海域、陆地和东部海域上空φ(CO₂)年增长速率分别为2.09×10-6、2.14×10-6和2.11×10-6,表明海南陆地上空增速略大于海洋地区,西部和东部海域上空增长速率基本保持一致.      

地幔源气体的CO_2/~3He特征及其地质意义

全球范围内的洋中脊玄武岩 (MORB)玻璃及气泡具有均一的CO2 /3He比率(CO2 摩尔数与3He摩尔数之比 ) ,为 ( 2～ 7)× 1 0 9,这表明通过洋中脊体系释放的幔源气体具有基本恒定的CO2 /3He比率。地幔脱气的机理研究表明 ,MORB中的该比率反映的是初始MORB岩浆的挥发份特征 ,而气泡在MORB岩浆中的成核、生长和上升的活动过程所造成的CO2 -3He的分离是很有限的 ,这说明幔源气体具有特征的CO2 /3He比率。匈牙利潘诺尼亚盆地等一系列的研究实例表明 ,幔源气体的CO2 /3He比率特征能够可靠地估计地幔脱气的通量 ,并为大陆地区构造拉张背景下的地幔脱气研究提供了一个可靠的约束条件。     

CH_4火焰中CO_2对NO行为影响的实验研究

针对CH4 火焰中CO2 浓度对于NO降解的影响进行了详细地分析研究。结果表明 :过量空气系数对于NO的降解有着很大的影响。和氧化性气氛相比 ,还原性气氛更有利于NO的降解。同时还原性气氛中CO2 的存在降低了NO的降解率 ,而氧化性气氛中CO2 的存在能够促进NO的降解。在还原性气氛中 ,随着CO2 浓度的升高 ,其继续减少NO降解率的作用也越来越不明显     

Effect of TiO2 surface properties on the SCR activity of NOx emission abatement catalyst

NOx emission abatement catalysts V2O5 supported on various TiO2 including anatase, rutile and mixture of both were investigated with various physico-chemical measurements such as BET, NH3-TPD, NARP, XRD and so on, and the effect of TiO2 surface properties on the SCR (selective catalytic reduction) activity of V20s/TiO2 catalysts was studied. It was found that the TiO2 surface properties had strong affect on the SCR activity of V2Os/TiO2 catalysts. The stronger acidic property resulted in the higher exposure of active sites as well as the higher SCR activity.     

调质碳酸钙硫化机理的实验研究

对经Na2CO3溶解调质后石灰石煅烧、硫化特性进行了研究，发现调质后石灰石比未经调质石灰石具有更快的煅烧分解速率。CO2浓度变化对调质CaO硫化效果的影响程度要比未经调质CaO更为明显。调质CaO比调质前具有更高的最终钙转化率，但脱硫剂微观结构测定表明，调质CaO比表面积和孔隙率均小于同等条件下获得的未经调质CaO比表面积和孔隙率。利用X－衍射技术对CaO晶体结构进行了测定，对比晶格畸变度等参数并综合煅烧、硫化及脱硫剂孔特性，提出了调质CaO硫化反应机理为：前期为化学反应控制阶段，后期为离子扩散控制阶段。应用分形理论对CaO分形维数进行了计算，发现随CO2浓度的增加，无论调质与否得到的CaO，分形维数均呈下降趋势。     

谭裕沟隧道CO,SO_2和NO_x排放因子研究

通过 1997年 7月谭裕沟隧道内CO ,SO2 和NOx 的连续分析 ,研究了其污染状况和特征 ,根据分析结果计算了机动车排放CO ,SO2 和NOx的平均排放因子。结果表明 ,机动车能排放出较高水平的CO和NOx,在城市中CO和NOx 有相当大的部分来源于机动车排放 ,而SO2 的排放量则非常小     

全球N_2O年释放总量及各类源相对贡献率初步分析

根据国际上最近确定的全球N2 O各释放源及其释放量估算值 ,推算了全球N2 O年释放总量及各类源的相对贡献率。得出全球N2 O年释放总量约 1 4 .7TgN2 O -N ,其中自然源和人为源分别占 57%和 4 3 %。年释放总量中N的生物地球化学过程约贡献92 %、非生物作用过程仅贡献 8% ;与土壤有关的释放源约贡献 70 %、农业土壤贡献2 0 %。控制土壤尤其是农业土壤和热带森林土壤的N2 O释放量是控制全球大气N2 O浓度上升的关键     

雷电过程中SO2产生COS的模拟研究

采用火花放电的方法研究大气对流层中雷电反应产生COS的可能，以气相色谱、红外光谱为主要分析手段，对SO2－CH4－O2体系的反应进行了研究。结果表明，该体系在火花放电条件下会生成COS。原料气的初始强、放电时间和外加气体对COS的生成量都有影响。生成的COS也会在放电条件下分解。基于此，对该放电反应的机理作了探讨，并估算了清洁及污染大气中可能生成的COS的浓度。     

济南市大气燃煤污染诊断

根据对济南市大气环境质量的分析,通过多源数值模式的模拟试验,导出不同污染源类型对污染物浓度的贡献率,作出大气SO₂污染来源分析,得出如下结果:济南市SO₂浓度空间分布表现为2个高中心的特点,主要由中架源与低矮源共同作用造成的;低矮源与中架源SO₂排放量之和约占排放总量的1/3,对SO₂浓度贡献之和占主要地位;高架源污染物排放量大,但对整个研究区域的质量浓度贡献较小,如果考虑城市污染对周边的影响,高大的污染源应引以重视;防治和规划济南市SO₂污染最主要的是对中架源和低矮源加以控制.      

白银市二氧化硫目标控制点选择与总量控制研究

针对白银市SO₂空气污染较严重并日益加重的情况,笔者引入总量控制方法,谋求从总体上控制白银市SO₂大气污染,达到该区空气质量的改善.研究分析表明,点源占总排放量的88.65%,在44个点源中,只需对20个点源进行削减;为了实行质量目标总量控制,应以控制点源排放为主,并且在点源中,只需要控制部分重点点源,就可以从根本上控制SO₂污染.      

δ~(15)N和δ~(18)O指标识别环境中N_2O生成机理

δ15N和δ18O指标在识别环境N2 O生成机理中具有重要的作用。本文主要讨论δ15N指标在识别海洋、土壤和污染水体N2 O生成机理中的作用 ;分析硝化和反硝化作用引起的同位素分馏特征 ;并对δ18O指标的应用进行了探讨。