2015年中国地区大气甲烷排放估计及空间分布

CH₄是仅次于CO₂的重要温室气体,也是重要的化学活性气体.定量估算我国甲烷的排放量及分析其空间分布特征,对于控制温室气体排放,减缓温室效应具有重要意义.本文以2015年中国官方统计年鉴资料为基础,利用IPCC排放清单指南、国内外排放因子研究结果及动力学模型方法,从能源活动（煤炭开采和油气系统）、农业活动（反刍动物、稻田排放和秸秆露天燃烧）、自然源排放（自然湿地和植被排放）、废弃物处理（固体废弃物、工业污水和生活污水）和人工湿地等几个主要方面,对中国地区的CH₄排放进行定量估计.结果表明：中国地区2015年CH₄排放总量为61.59 Tg,其中以农业活动和能源活动为主要排放源,排放量分别达到20.42 Tg和20.39 Tg,占总排放量比例分别约为33.2%和33.1%.CH₄自然源考虑了植被和自然湿地排放,排放量为11.77 Tg,占比为19.1%;废弃物处理产生的CH₄排放量为8.64 Tg,占比为14.0%;人工湿地排放量为0.37 Tg,占比为0.6%.从空间分布来看,CH₄排放具有较明显的不均匀性,大值区主要集中在华北、西南及东南地区,而西北地区的排放量则相对较低,主要与各地的资源环境、人口密度和经济情况密切相关.     

中国农业源甲烷和氧化亚氮排放的影响因素

基于清单方法对中国的甲烷（CH₄）及氧化亚氮（N₂O）等农业源非二氧化碳（CO₂）温室气体（GHG）排放情况进行核算研究,通过引入Tapio弹性脱钩理论和对数平均迪氏指数（LMDI）方法研究了中国农业源CH₄和N₂O排放的影响因素.结果表明：①1980—2018年中国农业源CH₄和N₂O排放量由0.56×10⁹ t CO₂-eq上升至0.73×10⁹ t CO₂-eq;②1980—2018年中国农业源CH₄和N₂O排放随着农业总产值增长而缓慢增加,整体呈弱脱钩状态,但其脱钩状态稳定性较差;③从LMDI因素分解角度看,经济因素和人口规模因素对中国农业源CH₄和N₂O排放呈正效应,经济因素影响最大;效率因素和结构因素均对中国农业源CH₄和N₂O排放有减缓作用,其中,效率因素为主要抑制因素;④结构因素、效率因素和人口规模因素对脱钩努力的影响程度为效率因素>结构因素>人口规模因素.     

节水灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响

基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH₄排放规律的影响.结果表明,控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH₄排放高峰主要出现在下午13:00,淹水处理CH₄排放峰值在1 d中各个时刻的出现具有一定的随机性.控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10 d.所以,控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH₄排放的影响至关重要.控制灌溉水稻全生育期的稻田CH₄排放总量为24.46 g·m^-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7.96 mg·(m²·h)^-1,但返青期和分蘖前期的CH₄平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田.     

四川省大气固定污染源排放清单及特征

根据收集到的四川省电厂、工业及民用部门的活动水平数据,采用合理的估算方法和排放因子,建立了四川省2010年大气固定污染源排放清单.结果表明:12010年四川省固定源共排放SO₂ 84.1万t、NO_x 44.9万t、CO 318.8万t、PM₁₀ 44.1万t、PM_2.5 25.5万t、VOC 17.9万t;2电厂和工业过程是固定源排放的主要贡献源;3燃煤是固定燃烧排放的主要贡献源,煤矸石、焦炭、天然气对污染物的贡献也不容忽视,水泥、钢铁、轻工业制造是本地区主要的工业过程排放源;4宜宾、成都及攀枝花是固定源污染物的主要贡献城市,约占四川省总排放量的20%~40%;5电厂、能源工业燃烧清单的不确定性主要来自排放因子,而工业过程涉及排放源种类繁多且复杂,排放测试研究较少,不确定性较高.     

渭南市道路移动源高分辨温室气体排放清单及特征研究

根据渭南市机动车保有量和抽样调查与观测数据,采用MOVES模型计算了渭南市2017—2019年道路移动源CO₂、CH₄、N₂O和CO 4种 温室气体的排放量,分析了机动车车型、燃料和排放标准对温室气体排放量的影响.基于ArcGIS和渭南市道路网信息,建立了高分辨率（1 km× 1 km和1 h×1 h）的温室气体排放清单.结果表明,渭南市2019年道路移动源CO₂、CH₄、N₂O和CO的排放量分别为424.322×10⁴、0.044×10⁴、0.007×10⁴和2.808×10⁴ t,以CO₂当量计,机动车温室气体的总排放量为432.843×10⁴ t. 4种道路移动源温室气体中,CO₂占总温室气体排放量的98.03%.渭南市小型客车对温室气体的贡献率最大,分别排放了43.41%的CO₂、74.78%的N₂O和57.17%的CO.大型客车排放了34.47%的CH₄, 汽油车和天然气汽车是N₂O和CH₄的主要排放源,分别排放了86.76%的N₂O和61.87%的CH₄.渭南市道路移动源温室气体排放强度24 h变化呈“双峰”分布,空间分布呈明显的“线-面”特征,这与道路分布密度高度相关,路网密集的城市中心为机动车温室气体的高排放区.     

稻油不同轮作模式对农田甲烷和氧化亚氮排放的影响

以南方稻区不同轮作模式为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究水稻-油菜轮作处理的甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放特征,并估算稻田增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）.结果表明,双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地CH₄平均排放量分别为135.25,55.64、5.05和1.89 kg ·hm^-2,稻季CH₄排放占不同轮作周年CH₄排放的91.8%~98.5%,稻田土壤水溶性有机碳与CH₄排放呈显著正相关,常规晚稻稻田CH₄排放比杂交晚稻高18.7%（P<0.05）;双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地N₂O平均排放量分别为0.94、0.64、1.38和0.24 kg ·hm^-2,油菜地的N₂O排放占周年排放的57.2%~70.2%,双季稻和一季稻处理的冬闲农田N₂O排放占周年排放的17.8%和30.6%,杂交稻和常规稻稻田N₂O排放无显著性差异;双季稻-冬闲和双季稻-油菜的GWP处理高于稻-油和稻-冬闲处理,稻季排放CH₄的GWP占轮作周年GWP排放的71.2%~90.9%;GHGI以稻-稻-油菜最高,稻-油和稻-冬闲处理较低,综合环境效益和经济效益,建议南方稻区选择杂交晚稻-油菜的种植模式,有利于南方多熟制稻田的温室气体减排.     

广东省高分辨率温室气体排放清单及特征

根据典型城市调查与统计数据收集得到的广东省活动水平数据,采用自上而下和自下而上相结合的排放因子法和GIS技术,建立了广东省2018年3 km×3 km高分辨率温室气体排放清单.估算范围包括能源活动、工业生产过程、农业活动、土地利用变化和林业、废弃物处理以及电力调入（出）间接排放等6大类CO₂、CH₄和N₂O这3种温室气体.结果表明,广东省2018年CO₂、CH₄和N₂O的排放量分别为8.5×10⁸、1.9×10⁶和1.1×10⁵ t,以CO₂当量计分别为8.5×10⁸、4.0×10⁷和3.4×10⁷ t,合计9.2×10⁸ t.CO₂是广东省主要的温室气体排放种类,占全省温室气体总排放量的92.0%,能源活动和电力调入（出）间接排放是广东省温室气体排放的主要部门,排放占比分别为77.9%和7.6%,合计占比为85.5%.从温室气体排放的空间分布情况来看,全省大部分地区温室气体表现为排放源,部分区域表现为汇;温室气体排放主要集中在珠三角地区,并呈现一定的沿路网和航道分布的特征;温室气体高排放网格主要为大型电厂、钢铁厂和水泥厂等高耗能企业所在地.     

双视角下中国畜牧业甲烷排放的温室效应

准确评价甲烷（CH₄）的温室效应是制定有效减排路径的基础.首次采用新提出的、针对短寿命气候污染物（SLCP）设计的气候指标GWP-star （GWP^*）对中国畜牧业CH₄排放的温室效应进行定量评价,并与常用的GWP指标评价结果相比较.结果表明,GWP的视角下我国畜牧业CH₄排放的温室效应持续增加.因此,畜牧业实现碳中和需要完全消除排放,或以增加碳汇、增加资源化利用的形式抵消每年稳定的CH₄排放.在GWP^*的视角下,2015~2019年间畜牧业CH₄排放的温室效应较20年前有所减少,降低的热量相当于从20年前的大气中减少2.1×10⁴万t CO₂的热量,畜牧业只需每年有效降低0.3%的CH₄排放则可在短期内实现自身碳中和.在中国畜牧业持续采取有效减排措施的情况下,采用GWP^*的标准制定减排目标比用GWP制定的减排目标更早达到,但选择GWP还是GWP^*需要综合考虑评价的目的、评价的时间尺度和实际可操作性.     

生活垃圾无害化处理大气污染物排放清单

为全面评估中国大陆地区生活垃圾处理大气污染物排放状况,系统收集和整理全国31个省市基础统计信息,采取排放因子法建立了2016年中国大陆地区生活垃圾无害化处理大气污染物排放清单.结果表明,2016年,全国生活垃圾填埋处理排放气态污染物的CH₄、VOCs、NH₃、TSP、PM₁₀和PM_2.5总量分别是3472084.50、185117.10、66.45、54.94、25.99和3.92 t,焚烧处理排放气态污染物的CH₄、SO₂、NO_x、NH₃、VOCs、CO、TSP、PM₁₀、PM_2.5和BC总量分别是25389.10、6419.30、70923.84、221.36、435.33、3025.19、221.36、221.36、2.21和2.86 t.通过对固体废弃物处理源、大气污染物时空分布特征以及对各省市焚烧厂在生活垃圾无害化处理厂数量的占比分析,确定生活垃圾焚烧源和填埋源处理排放的气态污染物总量在2010~2016年期间呈现上升趋势,2016年生活填埋处理是我国最主要的垃圾处理方式,主要集中在中部和西部等人口密度适中和土地资源较多的地区,生活垃圾焚烧处理主要集中在长三角、珠三角和京津冀等地区的发达城市.     

中国露天生物质燃烧的温室气体排放及秸秆禁燃政策的协同减排效应

露天生物质燃烧是温室气体（CO₂、CH₄、N₂O）的重要排放源之一,这些排放可影响本地、区域和全球的大气化学和气候变化,并带来一系列生态环境问题,进而对人类及其他生物的生存环境产生影响.本研究采用卫星火点排放清单（FINN）,对2010—2019年中国露天生物质燃烧温室气体排放进行研究,并分析秸秆禁燃政策对温室气体排放的影响,对后续秸秆禁燃政策的制定具有重要参考价值.结果表明,我国2010—2019年平均年温室气体排放量为1.53×10⁸ t（将CH₄和N₂O的温室效应换算为同等效应的CO₂当量单位）,总体呈波动性下降趋势.温室气体排放量最大的植被类型是森林（7.43×10⁷ t）和农作物（3.19×10⁷ t）,分别占总排放量的48.7%和20.9%.从月分布来看,露天生物质燃烧排放的温室气体集中在2—6月,3月是高峰值.从空间分布上看,排放主要集中在华南、西南和华东地区,占总排放量的72.9%.从2013年以来,秸秆禁燃政策的加强在一定程度上降低了露天农作物秸秆燃烧排放的温室气体和PM_2.5.从变化量看,28个省份实现了秸秆燃烧排放的温室气体与PM_2.5同步下降.     

微生物在生物煤层气形成中的作用及影响因素研究进展

在当今能源紧缺和环境污染严重的前提下,煤层气作为一类非常规天然气,越来越受到人们的重视。传统观点认为煤层甲烷多由高温热解产生,但是根据甲烷的同位素特征来判断,世界很多地方(包括我国鄂尔多斯、淮南等地)的煤层气多属生物成因或者生物和热成因混合。同时,越来越多的生物学证据也表明种类多样的产甲烷相关微生物广泛存在于煤层伴生地层水中或者煤层样品中。这也说明生物成因的煤层气仍然在不断地产生,这也为利用生物方法促进煤层气产生和利用提供了良好的契机。本文将介绍产甲烷微生物种群构成与功能、产气途径、影响产气速率的因素,探讨我国微生物强化产煤层气并实现产业化的应用前景。     

四川盆地气矿天然气开发过程中温室气体的排放特征

天然气开发过程是化石能源系统重要的排放源之一. 包括我国在内的发展中国家对于油气系统温室气体排放的研究尚处于起步阶段,并且也无统一的计算方法. 为研究我国天然气开发过程中温室气体排放情况,以四川盆地某较大规模(年产气量约16×108 m3)的天然气气矿为研究对象. 利用甲烷泄漏浓度检测仪对该气矿井口、集气站、配气站等场站的所有元件的潜在泄漏点进行了逐一检测,同时采集油田水和天然气样品,在实验室对油田水露天放置过程和天然气火炬燃烧过程的温室气体排放进行了模拟研究,计算了该矿2011年天然气开发过程中温室气体排放量. 结果表明:2011年研究气矿CH₄和CO₂排放量分别为1 033.32和1 295.56 t,折合CO₂当量为27 128.56 t. 与采用IPCC(政府间气候变化专门委员会)《2006年国家温室气体清单指南》第一层次方法计算的结果对比发现,IPCC方法计算结果(CH₄和CO₂排放量分别为20 287.39、12 479.74 t,折合CO₂当量为519 664.74 t)远高于实测法计算结果,因此,IPCC方法总体上严重高估了我国温室气体排放量.      

双季稻品种根际特征与甲烷排放差异及其关系

为探讨不同水稻品种间甲烷排放差异形成的机制,选取早晚稻各6个品种为供试材料进行大田试验,采用静态暗箱-气相色谱法测定CH4气体.结果表明,早晚稻甲烷排放通量品种间差异显著,全生育甲烷排放通量均值湘早籼24号最高,株两优819最低,相差34. 6%;晚稻种,T优15最高,资优299最低,相差33. 9%.不同双季稻品种间甲烷排放量、单位产量温室效应差异显著.早稻品种的CH4累计排放量介于198. 3～303. 44 kg·hm-2之间,排放量最低是株两优819;单位产量温室效应介于0. 67～1. 40 kg·kg~(-1)之间,陆两优996最低.晚稻品种的CH4累计排放量明显高于早稻,介于291. 93～388. 28kg·hm-2之间,资优299最低;单位产量温室效应介于0. 94～1. 68 kg·kg~(-1)之间,Y两优1号最低.稻田甲烷排放与水稻产量、根冠比、根系孔隙度、土壤溶液Eh值、甲烷浓度、可溶性碳浓度及铵态氮浓度的相关性均达到显著或极显著水平.双季稻品种甲烷排放与水稻根冠比及根孔隙度关系密切,降低早稻品种根系孔隙度或者根冠比可减排甲烷,而晚稻品种则与早稻相反;根际土壤溶液碳氮浓度的降低和Eh值的提高也可减少甲烷的排放.     

笼养肉鸡生长过程NH3、N2 O、CH4和CO2的排放

为确定规模化笼养肉鸡生产过程NH3、N2O、CH4和CO2的排放因子,并探讨不同生长阶段排放特征,本研究选择山东某商业化肉鸡养殖场,利用INNOVA 1312多气体分析仪-连续采样测试系统和风机风量现场测定系统(FANS),对肉鸡舍NH3、N2O、CH4和CO2的排放进行为期42 d的测定,确定了肉鸡整个生产过程气体的平均排放因子和累积排放因子.结果表明,整个肉鸡生产过程中NH3排放因子呈现出先升高后降低的趋势,变化范围在8.5～342.1 mg·(d·bird)-1,平均为137.9mg·(d·bird)-1[48.6 g·(d.AU)-1],CH4和CO2排放因子随着日龄的增加而增大,CH4排放因子的变化范围在19.5～351.9mg·(d·bird)-1之间,平均为154.5 mg·(d·bird)-1[54.4 g·(d.AU)-1],CO2的排放因子在2.2～152.9 g·(d·bird)-1之间变化,平均为65.9 g·(d·bird)-1[23.2 kg·(d.AU)-1],整个生产过程没有监测到N2O的排放;肉鸡的NH3累计排放因子为(5.65±1.02)g·(bird·life cycle)-1,第1阶段(0～17 d)、第2阶段(18～27 d)和第3生长阶段(28～42 d)氨气排放占总排放的比例分别为33.6%、36.4%和29.9%,第2阶段的NH3累计排放因子显著高于第1和第3生长阶段;CH4和CO2的累计排放因子分别为(6.30±0.16)g·(bird·life cycle)-1和(2.68±0.18)kg·(bird·life cycle)-1,第3阶段的CH4和CO2累计排放因子显著大于1和2阶段,占总排放量的50%以上.研究结果为控制气体排放提供了数据基础.     

Greenhouse gas emissions from oilfield-produced water in Shengli Oilfield, Eastern China

Greenhouse gas(GHG) emissions from oil and gas systems are an important component of the GHG emission inventory. To assess the carbon emissions from oilfield-produced water under atmospheric conditions correctly, in situ detection and simulation experiments were developed to study the natural release of GHG into the atmosphere in the Shengli Oilfield,the second largest oilfield in China. The results showed that methane(CH4) and carbon dioxide(CO2) were the primary gases released naturally from the oilfield-produced water.The atmospheric temperature and release time played important roles in determining the CH4 and CO2emissions under atmospheric conditions. Higher temperatures enhanced the carbon emissions. The emissions of both CH4 and CO2from oilfield-produced water were highest at 27°C and lowest at 3°C. The bulk of CH4 and CO2was released from the oilfield-produced water during the first release period, 0–2 hr, for each temperature, with a maximum average emission rate of 0.415 g CH4/(m3·hr) and 3.934 g CO2/(m3·hr), respectively. Then the carbon emissions at other time periods gradually decreased with the extension of time. The higher solubility of CO2 in water than CH4 results in a higher emission rate of CH4 than CO2over the same release duration. The simulation proved that oilfield-produced water is one of the potential emission sources that should be given great attention in oil and gas systems.     

2010~2015年我国水泥工业NOx排放清单及排放特征

基于我国2011~2015年水泥企业逐条生产线基础信息、活动水平及控制技术等数据,建立了水泥工业NO_x排放量计算方法和动态排放数据库.利用该方法,计算了2011~2015年逐条水泥生产线NO_x排放量,分析了2010~2015年我国水泥工业NO_x排放特征.结果表明,我国水泥工业NO_x排放量变化范围为168~199万t,自2010年的169万t增加到2012年的199万t,达到排放峰值,随后逐年下降,到2015年与2010年基本持平.水泥工业NO_x排放的地区分布不均衡,2015年安徽、四川、河南、湖南、云南、山东是排放量最大的省份,占全国排放总量的40%,上海、内蒙、山西、新疆、湖南、云南、四川是单位熟料NO_x排放强度最大的省份.从生产线规模来看,规模≥ 4000 t·d^-1的熟料生产线产量占比和NO_x排放量占比均最大,分别为68.5%和66.5%,单位熟料NO_x平均排放强度最低.水泥生产工艺结构的转变及水泥工业降氮脱硝工作的开展是影响水泥工业大气NO_x排放特征的主要因素.     

Preliminary report on methane emissions from the Three Gorges Reservoir in the summer drainage period

Considerable variations may exist in CH4 emissions from the Three Gorges Reservoir.