利用高通量测序对封存CO2泄漏情景下土壤细菌的研究

全球CO2浓度不断升高的背景下,地质封存CO2为控制大气CO2浓度上升提供了全新的思路,但封存CO2潜在的泄漏风险也对生态系统产生重大威胁.土壤微生物与土壤健康密切联系.鉴于目前地质封存CO2泄漏对土壤微生物影响的研究鲜有报道,本研究通过模拟地质封存CO2泄漏情景,利用Miseq平台Illumina第二代高通量测序土壤细菌16S rRNA基因,结合相关生物信息学分析,初步探讨了封存CO2泄漏情景下农田土壤细菌群落丰富度、多样性和群落结构的变化.试验共获得15个土壤样本的43 017个OTU共486 645条读数,生物学分析结果表明,封存CO2泄漏通量和时间不同的情景下,农田土壤细菌丰富度和细菌群落多样性的变化存在差异,初步推测CO2泄漏量增大和泄漏时间持续更长的情景下,土壤细菌丰富度和多样性下降幅度较大,土壤细菌群落中优势菌群向若干细菌集中,其中土壤酸杆菌门细菌相对增多可能作为地质封存CO2泄漏对土壤生态系统影响的生物监测指标.     

中国神华煤制油深部咸水层CO_2地质封存示范项目监测技术分析

中国神华煤制油深部咸水层CO_2地质封存示范项目(以下简称"神华CO_2封存项目")是国内首个以封存为目的的CO_2咸水层封存示范工程。CO_2封存监测是保证该工程顺利进行,确保后续无CO_2泄漏的重要举措。通过长期的监测,从地下CO_2运移和潜在泄漏风险的角度,开展了全面监测工作,形成了完善的监测体系。其中,浅层地下水监测是国际上监测CO_2泄漏的重要手段,也是封存区周边居民最为关心的问题。通过对封存区周围地下水长期的监测,未发现CO_2泄漏的存在,初步证实了封存的安全性。同时环境保护部2016年发布了《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》,为后续监测提供了重要依据。     

封储二氧化碳泄漏监测技术的研究进展

二氧化碳(CO_2)的持续排放被认为是目前全球变暖的主要原因之一,而CO_2捕集与封存(CCS)技术是近年来提出的一种大规模、低成本的碳减排技术。在CCS技术中,由于封存在地下的CO_2可能会发生逃离封存区域、向封存位置以外的区域泄漏或渗漏的现象,一旦发生泄漏,将会对环境以及周围生物造成影响,甚至破环生态环境平衡,所以对于可能泄漏或渗漏CO_2的监测与识别是CCS系统安全保障的重要环节。概述了CCS技术及其发展历程,分析了CO_2地质封存潜在的泄漏风险,并总结了目前国内外在封储CO_2泄漏监测技术或方法方面的研究进展,为CO_2以及天然气等其他气体封储安全监测提供理论支持。     

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。     

不同类型二氧化碳地质封存项目的环境监测问题与监测范围

针对CO_2地质封存的环境监测范围与泄露风险评价的目标,提出根据不同的CO_2地质封存项目类型和地质构造特征,需要采用不同的环境监测范围与关键监测数据。环境监测方法需要结合地质封存项目的可测量、可报告、可核查技术体系与监测数据,评价CO_2的实际封存量、泄漏量及环境风险。     

泄漏情景下碳封存项目的风险强度评估方法初探

应对全球气候变化是21世纪人类社会面临的最复杂挑战之一,而规模化实施二氧化碳捕获、利用与封存(CCUS,carbon capture,utilization and storage)技术能够直接、有效地实现碳减排。二氧化碳地质封存项目的环境影响评价工作中需着重考虑的一项风险评估情景是封存于地下的CO_2发生泄漏。但是我国现有的评价CO_2泄漏量和风险强度的方法仅用来界定环境风险的可能性和泄漏事故对环境风险受体的影响程度,未给出二氧化碳泄漏量的核算方法,无法指导对泄漏引发的环境风险进行定量预测和评价,进而影响项目的决策和管理。通过总结归纳国内外二氧化碳地质封存项目环境风险源强的研究成果,识别影响二氧化碳地质封存项目环境风险源强的关键因子,给出了二氧化碳地质封存项目环境风险强度的计算方法。为修订和完善《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》,引导中国CCUS的健康发展提供技术支撑。     

CO_2地质封存项目环境监测评估体系初步研究

作为中国第一个较大规模的CO_2咸水层封存项目,中国神华煤制油深部咸水层二氧化碳地质封存示范项目(以下简称"神华CO_2封存项目")的封存安全性是评价该项目成功与否的重要标志。为了解释封存项目的安全性,该项目采用了包括Vertical Seismic Profile(VSP)地震监测等地下、地表与地上空间内的各种监测手段。但目前得到的监测数据零乱分散,缺乏系统科学的归纳与解释。基于该项目采用的监测手段,开发了包括地下、地表与地上空间的多维度CO_2地质封存过程中的环境监测评估体系。采用该体系对某时典型监测数据进行评估的结果表明,该封存项目属于非常安全的状态,没有发现CO_2泄漏风险。     

地质封存CO_2泄漏对土壤真菌群落结构影响

以鄂尔多斯二氧化碳地质储存地的土壤和典型植被小麦为研究对象,通过模拟试验,采用PCR-DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)技术对不同浓度CO_2施加条件下土壤真菌多样性进行了研究。结构表明:土壤CO_2浓度由对照区的990 mg/m~3增加到35 990、71 980、107 970 mg/m~3时,真菌多样性指数(Shannon's method)依次为1.609、1.386、1.609、1.609。随着土壤CO_2浓度升高,Chaetomium sp.(毛壳菌属)等真菌丰度显著降低,990 mg/m~3条件下Pseudallescheria boydii(波氏假阿利什菌)菌种消失;优势菌群Ascobolus crenulatus(粪盘菌科)具有很高的同源性。土壤CO_2浓度升高至107 970 mg/m~3对土壤真菌群落结构有一定影响,但其主要建群种未变;高浓度CO_2对一些真菌生长有刺激作用,对另一些真菌生长有抑制作用甚至会导致土壤真菌遗传基因发生改变;尖端赛多孢子菌Pseudallescheria boydii(波氏假阿利什菌)对CO_2浓度升高反应敏感,可能用于地质封存CO_2泄漏微生物监测与甄别指示菌种。     

CO2泄漏对稻田水基础水质指标的影响研究

碳捕集与封存（CCS）技术是当前抑制大气中CO₂过快增长的有效方法,但在CCS项目实施过程中仍存在CO₂泄漏而影响地表环境及生态的风险.本研究以龙粳31号和龙稻18号为实验对象,模拟研究地质封存CO₂以不同速率泄漏对稻田水环境基础水质指标D_CO2、pH、DO和ORP的影响,探讨稻田水对地质封存CO₂泄漏的响应规律.结果表明：CO₂泄漏对稻田水的D_CO2、pH、DO和ORP长期影响显著,不同CO₂泄漏速率对稻田水质指标的影响差异显著.在各指标平衡后,稻田水各水质指标均呈现明显的日变化规律,其中D_CO2呈早晚高、午间低的先减后增规律,而pH、DO和ORP均呈早晚低、午间高的先增后减规律.根据各指标差异性分析,建议将稻田水D_CO2作为稻田系统CO₂泄漏监测的主要指标,将pH、DO、ORP作为CO₂泄漏监测的辅助指标.     

山西省二氧化碳捕集利用及封存(CCUS)技术应用选址初探

二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)技术广泛应用于温室气体CO_2规模减排,目前国内外已开展大量CCUS技术示范项目,其现有地质封存选址标准存在不统一和量化度不高等问题,这对于大规模推广CCUS项目产生不利影响。山西省拥有丰富的煤炭及煤层气资源,是适宜开展CO_2地质封存及驱替煤层气(CO_2-ECBM)技术的主要区域,本文主旨为山西省开展CO_2地质封存选址及建立CO_2地质封存标准及政策提供基础依据。     

土壤中元素磷的地球化学

土壤磷素包括无机磷和有机磷。由于生物有效性的不同 ,无机磷和有机磷又可分为各种形态的无机磷和有机磷组分。土壤磷素的生物地球化学行为受多种因素的影响。为此本文概述了土壤中元素磷的地球化学行为及其影响因素。     

华北地区土壤中硫的赋存特征

主要讨论了华北地区土壤中硫的分布及赋存特征，结果表明华北地区不同省市土壤中硫的含量有差异；土壤中硫的含量与土壤类型及土母质等有一定关系，土壤中不同形态硫的含量结果表明，尽管该地区土壤中总硫在大部分土壤中含量较高，但植物有效硫的含量相对较低，土壤中的硫主要是以难溶无机硫和有机硫形式存在。     

水中亚硝酸根的现场测定及在地下水污染调查中的应用

以对氨基苯磺酸为重氮组分,α-萘胺为显色剂,采用便携式分光光度计,建立了环境水体中亚硝酸盐氮的现场快速测定方法,并将其用于玛纳斯河流域地下水污染调查评价。结果表明:亚硝酸盐氮在0.010~0.200 mg/L时有良好的线性关系,方法检出限为0.003 mg/L,加标回收率(n=5)为90.0%~104.0%,相对标准偏差为0.54%~1.27%,测定结果能够准确反映不同位置环境水体中亚硝酸盐的污染程度。该方法测试成本低,操作简便、快捷,尤其适用于地表水及地下水水质污染调查评价及污染事故的应急监测分析等领域。     

京津地区地下水中有机物的研究

本文在大量实验数据基础上,提出运用总峰面积值,特征有机污染物、有机污染物存在几率、有机污染系数及环境水文地质与地下水污染关系等方法,结合实际研究了京津地区地下水中有机物种类、含量和分布规律与特征。     

我国垃圾渗滤液处理存在问题及对策分析

分析了垃圾渗滤液的特点以及在垃圾渗滤液管理方面存在的问题。指出了我国垃圾渗滤液处理面临的技术难点。从环境技术管理以及工程技术开发方面进行了分析,以期为我国垃圾渗滤液的管理与控制提供支持。     

汞的甲基化研究进展

汞的甲基化是汞生物地球化学循环中的一个重要过程,并且与人类的健康有着密切联系。本文全面总结了汞的甲基化机制及其影响因素的研究进展,包括汞甲基化的主要场所、汞的生物甲基化过程、非生物甲基化过程以及影响汞甲基化的因素。并指出研究低纬度带(热带亚热带)湿地生态系统中汞的甲基化机制及其环境生态影响对汞全球循环的贡献,是今后汞研究的重要方向之一。     

焦作市土壤重金属污染状况分析

用原子吸收分光光度法测定了焦作市解放区、山阳区、马村区、中站区四个地区48个样品中Cr、Cu、Pb、Zn、Cd5种重金属的含量分布厦污染状况。结果表明，土壤尚未受Cr污染，Cu和Cd污染程度较轻，Pb和Zn的污染较严重，并进行了污染源分析，提出建议反对策。     

铁同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪的使用,近年来Fe同位素地球化学研究有了很大进展,成为国际地学领域的一个热点研究方向。Fe在自然界广泛存在,分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。自然界中各类无机过程(从高温到低温)、生物及有机过程均能使Fe同位素发生分馏,δ56Fe值约为-1.62‰～+0.91‰。文章系统介绍了Fe同位素研究的最新进展,包括Fe同位素测试方法简介、样品前处理、质谱测定、Fe同位素分馏机理和应用前景展望等,着重对该技术在环境地球化学、生物示踪、古海洋学研究等领域中的应用及前景做了阐述。     

黔西北土法炼锌区典型植物体内重金属的积累研究

对黔西北土法炼锌导致的重金属严重污染地区生长茂盛的自然植被及其根部土壤进行了重金属分析测试。土壤重金属形态用连续提取法区分为有效态和强结合态,结果发现植物体内的重金属含量与土壤中有效态的重金属含量成正比。所分析的4种植物体内的Pb、Zn、Cd含量表现为Zn>Pb>Cd。接骨草(SambucusChinensis)和柳叶苦荬菜(Ixerisgracilis)在体内富集、运输重金属元素的能力很强,是对污染区生态重建非常有前景的植物。     

南京城区与郊区秋季大气PM_(10)中水溶性离子的特征研究

对南京市城区与郊区秋季PM10中水溶性离子的浓度水平,变化规律及其相关性进行分析。结果表明:水溶性离子是南京市PM10的重要组成部分,占PM10总量的26.8%～49.5%;NO3-、SO24-为南京PM10中离子的主要成分同时SO24-与PM10的相关性高,在郊区与城区相关系数分别为0.97与0.98;土壤源对Mg2+的贡献多于海洋气溶胶。郊区与城区非海盐Mg2+和Ca2+的比值分别为0.0308～0.0557与0.0314～0.0558,与中国北方沙漠地区相异,说明观测期间南京大气PM10主要受局地源影响;南京城、郊NO3-/SO24-均值分别为0.74和0.80,说明南京市城郊PM10中NO3-与SO24-更多地来自于机动车尾气排放。