基于TBL模型的闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO2扩散通量估算

扩散模型是估算水生生态系统水-大气界面二氧化碳(CO_2)交换通量的重要手段.选取多种参数化方法对闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2气体交换速率(k_x)及CO_2扩散通量进行估算,探讨闽江口围垦养虾塘k_x及CO_2扩散通量的变化特征及影响因素.结果表明:①养殖期水-大气界面CO_2气体交换速率及其扩散通量均呈现显著的时间变化特征,分别表现为10月 9月 11月 7月 8月和11月 7月 8月 9月 10月的变化趋势;②风速、pH、水体CO_2、DOC和叶绿素a(Chl-a)浓度是影响CO_2扩散通量时间变化特征的重要因素;③不同参数化方法计算得出的闽江口养虾塘水-大气界面CO_2扩散通量存在显著差异(P 0. 01),表明模型方法估算养殖塘CO_2扩散通量具有一定不确定性,综合分析认为模型RC01和CW03是估算闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2扩散通量较为合适的方法.     

国外大气 CO_2及其同位素组成研究概况

综述了美国、荷兰、日本,瑞士、澳大利亚等5国对大气CO_2的浓度及其同位素组成的变化的研究概况。发现大气CO_2的浓度和δ~(13)C值不但有年度变化,而且还有季节性变化、日变化和昼夜变化;二者成反比关系。人类活动的影响是大气CO_2的浓度增高及其δ~(13)C值降低的主要原因。     

北京上甸子站大气CO2及δ13C(CO2)本底变化

基于北京上甸子站(SDZ)2007~2013年大气CO_2及2009~2013年大气δ13C(CO_2)瓶采样观测资料,筛分获得混合均匀且未受局地污染影响、具代表性的大气CO_2及δ13C(CO_2)本底数据.2007~2013年SDZ站大气CO_2年均本底浓度变化范围为385.6×10-6~398.1×10-6,年均增长率为2.0×10-6a-1;2009~2013年其大气δ13C(CO_2)年均本底值变化范围为-8.38‰~-8.52‰,年均增长率为-0.03‰·a-1.SDZ站2007~2013年的7~9月月均浓度最低水平均出现在2008年,且2007~2008年增长率仅为0.3×10-6a-1,推测主要源于2008年奥运期间北京及其周边省市节能减排措施实施导致碳排放量减少.SDZ站大气CO_2本底浓度季节变化最低值出现在8月,最高值出现在3月,季节振幅达到23.9×10-6;大气δ13C(CO_2)与CO_2季节变化特征大致呈镜像关系,其季节振幅为1.03‰.对SDZ站CO_2源汇的碳同位素"signature"(δs)研究表明,供暖季Ⅰ(01-01~03-14)和Ⅱ(11-15~12-31)的δs分别为-21.30‰和-25.39‰,推测主要源自化石燃料与生物质燃烧的影响;其植物生长季的δbio值为-21.28‰,推测主要来自植被活动的贡献.     

南京市大气CO2浓度模拟及源贡献研究

定量研究城市区域人为CO_2通量对于控制温室气体排放具有重要意义,而基于大气CO_2浓度观测与大气传输模型方法反演区域尺度的CO_2通量是未来的一个重要发展方向,其中模型对大气CO_2浓度的模拟则是能否成功反演CO_2通量的重要基础,然而我国还未有针对城市区域CO_2浓度的长时间(1年)模拟.本研究基于高空间分辨率的人为源CO_2资料与拉格朗日大气传输模型(WRF-STILT),对南京市郊区34 m观测高度处2014年大气CO_2浓度进行模拟,并就模型模拟结果的主要影响因素和源贡献组成进行了分析,研究得出以下结论:(1)WRF-STILT模型能较好模拟出4个季节观测到的高CO_2浓度及有季节差异性的日变化特征.(2)观测CO_2浓度的足迹贡献源区(footprint)的季节变化在盛行风向影响下差异巨大,CO_2浓度增加值在前1 d的主要贡献占据总浓度贡献的90%,表明该34 m高度观测点可代表长三角区域的CO_2排放量的影响,而安徽东部和江苏中南部对其影响更大;(3)相对于排放源的日变化,边界层高度等气象因素的差异是引起CO_2强日变化的主要因素,这也是模拟的各季度浓度增加值差异的原因,其中秋季(34.97μmol·mol-1)冬季(30.07μmol·mol-1)夏季(27.28μmol·mol-1)春季(23.36μmol·mol-1);(4)浓度的主要贡献来源分别为石油生产(41%)和能源工业(26%),这和长三角区域的人为源CO_2排放通量差异巨大(石油生产:3%,能源工业:35%).     

北京市和厦门市大气 CO2 浓度及 δ13C 值变化特征

本文对北京市和厦门市大气CO_2及δ~(13)C进行观测,研究内陆城市和沿海城市CO_2浓度及δ~(13)C的季节和昼夜变化规律及影响因素,以期为政府制定碳减排政策提供科学依据。北京市和厦门市CO_2浓度均呈现秋冬季高于春夏季,而δ~(13)C秋冬季低于春夏季,季节差异原因可能是秋冬大气边界层降低,化石燃料消耗增加,贫13C的CO_2气体大量排放。观测期间,两个城市日变化模式均表现为CO_2夜间高于白天,δ~(13)C夜间低于白天;且在早晚交通高峰时段,两地CO_2浓度均有不同程度升高,而δ~(13)C有不同程度降低。冬季,北京市由于受西、北部高山阻挡,在东南风条件下使得其夜间大气CO_2浓度显著增高,δ~(13)C值则显著降低。根据两地新增CO_2的δ~(13)C值(δs)推测,北京市受到煤炭燃烧贡献较大,厦门市季节差异较大,推测受植物排放CO_2速率及气象条件等共同影响。     

利用放射性碳(~(14)C)示踪华山冬季化石源CO_2随海拔高度变化特征

放射性碳(~(14)C)是化石源CO_2最有效的示踪剂,为了更好地了解华山冬季化石源CO_2的时空变化特征,于2014年冬季在华山三个不同海拔高度——玉泉院(504 m)、北峰(1634 m)、东峰(2079 m)进行大气CO_2采样。通过放射性碳同位素分析研究发现:华山冬季不同海拔高度大气CO_2浓度随海拔升高而减小,三个海拔高度大气CO_2平均浓度依次为461.8±14.1 ppm(ppm表示μL·L–1)、414.6±2.7 ppm和413.2±3.4 ppm,皆高于我国四个大气CO_2本底站点的同期浓度水平。不同海拔高度大气CO_2浓度及其δ13C值呈显著的反相关关系,R2=0.906,表明华山大气CO_2主要受区域生态系统的时空变化和源汇特征影响,而海洋的影响较弱。三个不同海拔高度的化石源CO_2浓度均值依次为42.3±5.7 ppm、14.9±3.8 ppm和10.6±1.0 ppm,表明华山不同海拔高度大气CO_2都受到化石源CO_2不同程度的影响。华山冬季化石源CO_2浓度和海拔高度具有显著的反相关关系,R2=0.914,随着海拔的不断升高,化石源CO_2浓度逐渐减小。利用Hysplit模式分层后向轨迹分析结果表明:在采样时段内,玉泉院和北峰受到同源路径气团的影响,其化石源CO_2浓度呈现出较一致的变化趋势,东峰受到异源路径气团的影响,其化石源CO_2浓度呈现出不同的变化趋势。因此,在分析评价高海拔地区化石源CO_2浓度时,不仅要考虑到近源排放影响,同样不能忽视远源传输影响。     

北京市冬季大气化石源CO_2典型日变化的~(14)C示踪研究

城市作为化石源CO_2(CO_(2_(ff)))排放的热点区域.获得其大气CO_(2_(ff))浓度的日变化特征对于深刻理解城市地区CO_(2_(ff))的时空变化规律,进而制定合理的节能减排政策至关重要。本研究通过AMS-~(14)C技术,示踪了北京市冬季一个典型日变化事件中大气(CO_(2_(ff)))的变化过程,并探讨了其影响因素。本次日变化事件中大气δ~(13)CO_2的值为(-13.9±0.8)%。(-14.8‰—-12.7‰),△~(14)CO_2的值为(-151.6±51.3)‰((-214.2±2.9)‰-(-82.3±3.0)‰),CO_(2_(ff))浓度为104.4±44.0μL·L~(-1)(168.6±2.7-52.1±3.2μL·L~(-1)。CO_(2_(ff))浓度具有较大的曰变化,夜晚CO_(2_(ff))浓度明显高于白天,主要是由于夜间大气混合层高度较低、供暖消耗更多的化石燃料以及在东南风条件下因北京不利的扩散条件而使CO_(2_(ff))聚积。此外,在早晚高峰期间,观察到由于交通流量增加引起的较高CO_(2_(ff))浓度。同期PM_(2.5)浓度相似的日变化过程进一步验证了本次CO_(2_(ff))观测结果的可靠性。     

青奥会期间基于δ13C观测的大气CO2来源解析

开展城市冠层大气CO_2及其δ~(13)C的观测有助于解析自然源与人为源在区域碳循环中的作用.本研究于南京青奥会期间开展了大气CO_2及其δ~(13)C高频原位观测,在小时尺度至日尺度上对比了有无临时排放管制期间大气CO_2及其δ~(13)C的差异.研究发现,短期减排对降低区域尺度大气CO_2浓度有明显的短期效应(21×10-6),在整个青奥会临时管控期间长三角地区实际削减燃煤排放5%.本研究进一步采用Miller-Tans方法确定了长三角地区的CO_2排放源同位素组分;基于文献调查,提供了长三角地区主要人为源和自然源的δ~(13)C信息;量化了长三角夏季CO_2地表净通量、植被通量及人为排放通量.结果表明,水泥工业过程排放是长三角地区夏季大气δ~(13)C富集的主要人为原因(2.36‰).夏季长三角地区植被作用可以抵消23%~39%的人为CO_2排放.本文旨在通过采用自上而下的观测数据与传统IPCC的排放源清单相结合的方案,为城市区域碳源解析提供新的拆分方案.     

超高浓度CO2对主要环境介质的影响

规模化实施CO_2捕获、利用与封存(CO_2 capture,utilization and storage,CCUS)技术能够直接、有效地实现碳减排。但是由于地下地质条件的复杂多变以及技术手段的局限性,封存于地下的超临界CO_2仍会有逃逸的风险进而影响周边生态环境。回顾了国内外人工控制二氧化碳泄漏平台现状及研究内容,重点依托青海平安天然CO_2泄漏试验场地,通过模拟实验、取样测试和原位监测等技术手段,研究了超高浓度CO_2对研究基地内的土壤、水及大气环境影响程度。结论认为,受高含CO_2水体浸泡后,土壤理化性质发生了明显改变,土壤中的有机质、营养元素等大幅减少;高含CO_2气体的地下水具有较低的pH值,呈酸性水,并且含有游离CO_2;对水中的CO_3~(2-)、 HCO_3~-、Fe~(2+)、Fe~(3+)等离子影响作用较大。在开阔处,高浓度CO_2泄漏经过空气混合后不会对人体产生致命影响。不同高度大气CO_2日变化曲线趋势大致相同,随高度不同,大气中CO_2浓度也各有变化。     

中国喀斯特碳循环

<正>在2015年,全球CO_2平均浓度首次达到400×10~(-6);在2016年,多个大气观察站点的CO_2浓度持续保持在400×10~(-6)之上,最高达407.7×10~(-6)(世界气象组织WHO,2016-11-14);这意味着,因大气CO_2浓度升高而引起的全球气温升高、冰盖与冰川融化、极端气候事件频度等气候变化将更加严重。     

地铁车站空气污染物影响因素探讨

地铁交通系统内空气质量因对乘客健康具有明显影响而逐渐受到了重视,为了准确判断影响地铁交通系统空气污染物的各类因素,以上海市地铁10号线同济大学站为例,利用便携式测量仪器,分析了室外大气空气质量,客流量以及通风条件对地铁站内空气中PM_(2.5),CO_2浓度的影响。结果表明:地铁站空气中PM_(2.5)的浓度受室外大气空气质量的影响较大,室外大气与地铁站空气中PM_(2.5)的浓度具有较强的相关性,二者变化趋势一致;乘客呼吸是导致地铁站空气中CO_2浓度变化的主要原因,CO_2浓度随乘客数量的增加呈上升趋势;地铁站的通风条件显著影响空气的流动情况,通风条件越好,越有利于空气污染物的扩散,从而可有效降低空气中PM_(2.5)和CO_2的浓度水平。     

温室效应与环境保护

一、温室效应当今,世界上存在三大环境问题:酸雨、臭氧层破坏和温室效应。这三大环境问题均与能源利用和大气污染有关。温室效应还是一个与全球气候相联系的特殊问题。首先,温室效应与大气中的CO_2浓度相关性极大。大气中的CO_2,可使大量的太阳辐射能(可见光谱范围)透过大气层而辐射到地球表面,又能吸收从地球表面反射回来的红外辐射;吸热后的CO_2,再将吸收的辐射能逆辐射到地球表面。多次辐射,使近地面的大气升温。大气中的CO_2好似防止地层热能散射到宇宙的一个     

土壤硝化和反硝化微生物群落及活性对大气CO2浓度和温度升高的响应

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微生物基因丰度、群落结构和活性的影响.结果表明,在小麦分蘖期,大气CO_2浓度和温度升高对氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌丰度没有影响,而在抽穗和成熟期,CO_2浓度单独升高显著提高了氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度,升温处理对其没有显著影响.通过对T-RFLP数据分析发现,大气CO_2浓度和温度升高对土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了AOA和反硝化细菌多样性.另外,CO_2浓度单独升高处理显著提高了成熟期的土壤硝化速率,不同气候变化处理对反硝化速率没有显著影响.研究表明大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的微生物群落影响存在差异,而且功能微生物对不同气候变化因子处理的响应也各不相同.     

无电力驱动的分子筛大气CO_2采样方法的建立及其初步应用

利用~(14)C进行大气化石源CO_2示踪是目前节能减排领域的热点研究,为了更加便利、环保地对大气CO_2进行长期、积时采样,在原有排磷酸溶液集气法的基础上,西安加速器质谱中心研究组设计和建立了新的分子筛采样方法和装置。进一步的实验表明,分子筛解吸附的最佳条件为550℃下热解20 min,该条件下分子筛解吸附效率达99%以上,且重复性良好。该方法所收集的碳量随采样天数呈线性增长,碳吸附速率约为1.04—1.30 mg C?d~(-1),可以满足高精度AMS-~(14)C测定及高分辨率大气~(14)C研究的要求。在相同实验条件下,利用分子筛方法和排磷酸溶液集气法同时采集大气CO_2气体,结果表明,两者存在较好的一致性,说明分子筛法可提供可靠的数据。此外,分子筛法易于操作和运输,并具有便利环保的特性,值得推广使用。目前该方法已应用于大气CO_2的收集,数据表明从冬季供暖期到夏季,西安市大气化石源CO_2浓度以0.22μL?L~(-1)?d~(-1)的速率逐渐降低。化石源CO_2来源分析结果进一步表明,西安市化石源CO_2主要源自于煤燃料的燃烧,而冬季采暖需求导致的煤燃烧量的增加可能是导致冬季化石源CO_2浓度较高的主要原因。     

红枫水库水-气界面二氧化碳分压及扩散通量的时空变化

红枫水库是我国西南喀斯特地区典型的人工湖泊,具有特殊的水文地质特征。准确估算其CO_2排放通量,对了解该水库碳循环具有重要意义。因此,于2017年7月至2018年4月采用走航式监测对库区(南湖和北湖)水气界面二氧化碳分压(pCO_2)和水质参数的时空变化进行了调查。结果表明,红枫水库pCO_2的分布具有明显的时空差异。库区秋、冬季表层水体pCO_2均超过大气pCO_2,表现为CO_2的净排放;春、夏季则相反,表现为CO_2的净吸收。从空间分布上来看,春、秋季北湖pCO_2要明显高于南湖,特别是秋季更为明显。另外,基于高频的走航监测数据,计算得到红枫水库全年CO_2的排放均值约为613mmol/(m~2·d)。     

重庆西部山区典型湖泊水-气界面CO2交换通量及其影响因素

为了解我国西南山区湖泊水体CO_2的释放/吸收特征,于2017年7月对重庆西部山区典型9个湖泊表层水体溶解性无机碳进行调查,并同步监测关键环境因子,运用薄边界层法和静态箱法对其水-气界面CO_2通量[F(CO_2)]进行比较研究.结果表明,渝西山区湖泊夏季表层水p(CO_2)介于2.1~45.0 Pa之间,均值为(18.1±12.1) Pa;模型法和静态箱法计算的CO_2通量均值分别为(-8.0±2.9)、(-3.4±3.6)和(-7.1±22.3) mmol·(m2·d)-1,总体表现出大气CO_2汇的特征.水体p(CO_2)和F(CO_2)与关键环境因子的相关分析,表明表层水p(CO_2)和F(CO_2)与风速和ORP显著正相关,与pH显著负相关.     

黔中岩溶地区草地下土壤CO_2含量的变化特征

全球碳循环中,CO_2的未知汇可能是陆地生态系统中某一部分,如土壤。土壤中CO_2的含量是大气的几倍至近百倍,它的吸收与释放将影响大气中的CO_2浓度。岩溶地区占全球陆地面积的1/15。对典型的岩溶地区——黔中某地土壤的CO_2进行了四季及昼夜的采样测定,结果表明,该地地表大气的CO_2含量具有季节变化的特征。土壤气中的CO_2浓度为大气CO_2浓度的几倍至一百多倍;自地表向下,随着土壤深度的增大,CO_2浓度升高。土壤CO_2含量的季节变化及昼夜变化,与土壤中CO_2来源和温度等因子变化有关。     

氢氟碳化物(HFCs)和氟化物——对全球变暖不利的温室效应制冷剂

正引言我们认为温室气体二氧化碳(CO_2)的排放会导致全球变暖,事实上我们还应该担心一些虽然产生量很少的气体。这些污染物在大气中吸收热量的水平比CO_2高出一千倍。本文列出的温室气体清单着重于全部由人类产生的大气污染物——碳氟化合物。在这里,我们通过两个特点比较它们对全球变暖的影响:1.大气存留时间;2.吸收能量能力以及降低辐射效率(能量逃逸到太空的速度)能力。政府间气候变化专门委员会IPCC     

东海区海-气界面二氧化碳分压的分布变化特征

根据2015-2016年期间在东海区二氧化碳(CO_2)调查所得的表层海水二氧化碳分压(p(CO_2))、温度(t)、盐度(S)、pH值等资料,分析并讨论了东海区海-气界面(p(CO_2))的分布变化和季节变化特征,并对其变化影响因素等进行探讨分析。研究表明:东海区p(CO_2)的分布大致呈现"近岸区-陆架区-外海区"的差异,就整个调查海区表层海水的p(CO_2)平均分布而言:秋季>夏季>冬季>春季,大气的p(CO_2)水平大小顺序为:春季>秋季>夏季>冬季,且四季总体均表现为大气CO_2的汇。东海区水系情况复杂,表层海水p(CO_2)分布主要受长江冲淡水、东海陆架水、黑潮水和黄海沿岸流四大水系的影响。总体上受冬季和秋末的海水垂直混和作用和夏季、春末和秋初的生物活动的影响。     

美国能源部支援封闭CO_2的研究

要防止地球温暖化,就必须把释放到大气中的CO_2浓度降低到5.10×10~(-4)mg/L,并使它稳定。要做到这一点,就必须削减含碳量,把CO_2的年释放量降低到70亿t止。削减