大气N_2O的稳定氮同位素质量平衡探讨

地表释放源释放的N2 O均比对流层大气N2 O贫15N ,对流层N2 O的氮同位素质量由平流层回流的富15N的N2 O来平衡 ,若全球N2 O源汇质量估算结果是平衡的 ,则地表释放源对对流层N2 O的氮同位素质量的贡献量应与平流层回流的贡献量相等。本文根据全球N2 O释放源最近的年释放量估算值 ,在考虑土壤N2 O生成过程中的氮同位素分馏效应后 ,推论出全球N2 O释放源最近的年释放量估算值能使对流层大气N2 O稳定氮同位素质量接近于平衡。     

NO_X大气化学概论及全球NO_X释放源综述

NOX 在全球大气环境、气候变化和地圈N生物地球化学循环中起着极其重要的作用。本文综述了NOX 大气浓度增长对对流层大气O3污染、大气氧化能力和酸沉降及平流层O3消耗的影响 ;同时探讨了全球NOX 释放源组成、年释放总量和人类活动的贡献 ,并与N2 O的源组成进行了对比。     

渗滤液灌溉土壤N_2O释放及氨挥发的研究

选用2种供试土壤(S1和S2),通过培养试验研究了渗滤液投加土壤后N2O释放、氨挥发及矿物氮的转化,并讨论了土壤理化性质对上述过程的影响.土壤pH值较大程度地决定了氨的挥发,仅投加渗滤液的碱性土S1在培养期的前5 d内测到氨挥发,通过氨挥发共损失了约3.0‰的渗滤液氮.投加同等含量的渗滤液后,不同土壤可导致N2O释放量近20倍的差异(P<0.01).土壤含水率(WFPS)影响了土壤中硝酸盐氮的生成速率,从而制约了N2O释放通量的高低.与WFPS为46%时相比,投加蒸馏水的土壤S1、投加渗滤液的土壤S1和土壤S2在WFPS为70%的条件下N2O的释放通量均值分别提高了6.5(P>0.05)、1.8(P>0.05)和2.2倍(P<0.05).渗滤液投加土壤在10 d培养期内,土壤S1和S2因N2O释放分别损失了41.1‰和2.3‰的渗滤液氮.为此,控制灌溉土壤的含水率(<70%WFPS),并选用酸性土壤可有效地控制渗滤液灌溉下N20的释放和氨挥发.     

控制污水生物处理过程中N_2O的释放

文章通过对国内外污水生物脱氮过程中氧化亚氮(N2O)产生途径最新研究成果的总结,着重讨论了污水生物处理过程中N2O释放的控制措施。在硝化过程中,N2O由氨氧化菌(AOB)的中间产物羟胺(NH2OH)和硝酰基(NOH)的分解以及AOB还原亚硝酸盐的过程产生;反硝化过程中,N2O还原酶(N2OR)的活性受到抑制,使得N2O不能被及时被还原而导致N2O积累。基于上述N2O产生途径提出了控制N2O释放量的控制措施:控制曝气量避免好氧硝化过程中DO浓度过低和缺氧反硝化过程中存在DO;通过延长污泥龄、增大内回流比和分段进水等措施控制硝化和反硝化过程中的亚硝酸盐浓度:缩短初沉池停留时间或投加外碳源,并选取甲醇或乙醇等易降解有机物作为碳源。今后可通过深入研究N2O产生机理和优化污水处理厂N2O释放量的准确检测,充分认识污水处理厂中N2O的产生环节,进一步指导污水厂N2O的释放控制。     

以化学抑制法研究污水生物处理过程中N2O的释放源

采用化学抑制法,研究了不同曝气量下污水生物处理过程中N2O的释放源.结果表明,缺氧段中, N2O的主要释放源为硝酸盐异化成氨反应,而反硝化反应消耗N2O.好氧段中N2O释放源受曝气量的影响很大,当曝气量适中时(65L/h), N2O释放源主要为硝化细菌反硝化作用;而当曝气量偏高(105L/h)或偏低(25L/h)时,同步硝化-反硝化反应是主要的N2O释放源.同时硝化细菌反硝化反应也能够产生少量N2O.     

应用DNDC模型估算区域农业土壤N2O释放通量和释放量——以贵州省为例

根据ＤＮＤＣ模型能较好地拟合贵州省玉米－油菜轮作田、大豆－冬小麦轮作田和休耕地的N₂O释放通量及其影响因子的季节变化模式,采用ＤＮＤＣ模型估算了以县为空间分辨尺度的贵州省农业土壤１９９５ 年N₂O释放通量和释放量;定量评估了施肥和耕作农业活动对该地区N₂O释放量的贡献． 本工作将为准确估算我国农业土壤的N₂O释放量和提出科学的减排措施提供研究基础和方法参考．     

简易生活垃圾填埋场温室气体的排放研究

采用静态箱/气相色谱法对一座典型简易生活垃圾填埋场的CH4、N2O和CO2释放通量进行了为期1a的监测,讨论了相关影响因素和通量的季节变化。研究发现:该填埋场CH4、N2O和CO2年平均释放通量分别为(43.93±129.99)mgC/(m2·h)、(622.68±1215.54)μgN/(m2·h)和(132.57±158.90)mgC/(m2·h),即19.64kgCO2-eq/(m2·a)。CH4和N2O占温室气体年排放总量的比例分别为65.31%和13.01%,而在夏季和秋季N2O可占到当季温室气体排放量的20.23%和27.30%。统计分析显示:CO2释放通量与CH4(p0.01)和N2O释放通量(p0.05)显著正相关;N2O释放通量与气温显著正相关(p0.05);CH4和CO2释放通量呈现一定的季节差异,而N2O释放通量四季无显著差异。     

污水生物处理实际工艺中氧化亚氮的释放：现状与挑战

介绍了污水生物处理过程中N2O的产生途径,重点分析了污水厂典型脱氮工艺的N2O释放差异及其原因,提出了城市污水脱氮处理过程N2O减排的具体措施,并估算出全国城镇污水处理厂2011年N2O释放总量约为1.26×109g(以N计),对今后关于城市污水脱氮处理过程N2O产生及减排的研究趋势进行了评估.     

不同有机物料对土壤N2O排放的影响与调控

通过向土壤施加15N标记的莴笋残体(处理R)、废纸浆(处理P)及二者混合物(处理RP),并利用不同的压力使其成为3种不同容重处理的土壤样本,进行密闭培养,定时测定土壤N2O排放量及土壤溶液中NO3-与NH4 的动态变化,以探讨N_2O的产生与调控机制.结果表明,8d N2O释放量为R处理最大,RP处理其次,P处理最小.短期内(8d)R处理N2O释放最大量为空白对照(CK)的15倍,增加了土壤反硝化作用;P处理在同期内不能增加N2O释放量,证明这种废纸浆可少量(<2.5%)施用于农田中.RP与CK、P处理比较,可以刺激微生物活性和增加土壤反硝化作用;与R处理相比较,可以增加氮的固定.增加有机质的添加量使同一容重水平的RP处理N2O释放量高于R处理.70%的土壤样本随容重增加N2O释放量增加.土壤容重的增加同时影响了废纸浆的分解速率和土壤溶液中NO3-与NH4 浓度.     

生活垃圾填埋场CH4及N2O释放规律及影响因素研究

对生活垃圾填埋场5个操作平台开展了为期1年的CH_4和N_2O释放通量监测,分析了填埋场CH_4和N_2O释放通量变化规律,并对CH_4和N_2O释放通量与CO2释放通量之间相关关系及其影响因素进行了探讨.结果表明,生活垃圾填埋场是CH_4和N_2O释放的源,CH_4释放通量范围为(9.16±7.46)~(21287.03±128.70)mg·m-2·h-1CH_4-C;N_2O释放通量范围为(31.74±16.00)~(17089.31±7599.24)μg·m~(-2)·h~(-1)N_2O-N;整个填埋场5个平台中CH_4和N_2O年释放总量分别约为86.17 Gg·a-1、0.81 Gg%a-1CO2当量,填埋场温室气体的减排主要是控制CH_4释放.生活垃圾填埋场是高度异质性体系,不同平台释放通量变化规律并不统一,N_2O与含水率呈显著负相关(p0.05),两种气体释放通量与土壤温度均呈显著正相关关系(p0.01),而与其他因素无明显相关关系.     

N2O emissions from agricultural soils in the North China Plain:the effect of chemical nitrogen fertilizer and organic manure

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅ (Ｎ2 Ｏ)ｉｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｉｎｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ.ＩｎｔｅｒｅｓｔｉｎｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＮ2 ＯｈａｓｂｅｅｎｒｅｃｅｎｔｌｙｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈａｔＮ2 Ｏｇａｓｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｏｚｏｎｅｌａｙｅｒｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ.Ｔｈｅｒａｄｉａｔｉｖ…     

DNDC模型在长江三角洲农田生态系统的CH4和N2O排放量估算中的应用

长江三角洲是我国农业发达地区之一,其农业生产所排放的CH₄和N₂O,早已引起了研究者的重视.本研究在分析总结现有的野外观测结果的基础上,验证了估算区域痕量气体排放量的生物地球化学模型DNDC,估算出长江三角洲地区的CH₄和N₂O排放量分别为1.69(1.29～2.09)Tg·a^-1和0.019(0.014～0.024)Tg·a^-1,分别占全国农田CH₄和N₂O排放量的16.7%和6.1%.     

中国地区氧化亚氮排放量及其变化的估算

对我国大气中氧化亚氮的排放源及其大小进行了分析和计算,中国地区氧化亚氮的年排放置为950G_9N_2O-N,约占全球总排放量的6％.天然源和人为源各占我国氧化亚氮排放量的71％和29％.在天然源中以海洋排放为主,人为源中则以煤炭燃烧释放的贡献最大.计算显示今后几年内氧化亚氮排放的年增加量是6G_9N_2O-N.     

氮肥管理措施对黑土玉米田温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了不同氮肥管理措施(农民常规施肥、减氮20%、添加硝化抑制剂、施用控释肥)对黑土玉米田温室气体排放的影响.结果表明:黑土玉米田施肥(基肥和追肥)后1~3d出现N2O排放峰,施肥后16d内N2O排放量占生育期总排放量的28.8%~41.9%.减施氮肥20%显著降低土壤N2O排放,生育期内的N2O累积排放量减少了17.6%~46.1%,综合温室效应降低30.7%~67.8%,温室气体排放强度降低29.1%~67.0%.等氮量投入时,添加吡啶抑制剂土壤N2O排放量、综合温室效应和温室气体排放强度最低.玉米拔节~乳熟期出现了较强的土壤CO2排放,黑土玉米田是大气中CH4的一个较弱的“汇”,施氮和添加硝化抑制剂对黑土玉米田CO2排放和CH4吸收没有显著影响.添加硝化抑制剂和施用控释肥不影响玉米产量.在本试验条件下,减氮20%并添加吡啶抑制剂在保证玉米产量的同时, 减排增收效果优于其他施肥措施,适宜在黑土区玉米种植中推广使用.     

Managing the nitrogen cycle to reduce greenhouse gas emissions from crop production and biofuel expansion

Public policies are promoting biofuels as an alternative to fossil fuel consumption in order to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions. However, the mitigation benefit can be at least partially compromised by emissions occurring during feedstock production. One of the key sources of GHG emissions from biofuel feedstock production, as well as conventional crops, is soil nitrous oxide (N₂O), which is largely driven by nitrogen (N) management. Our objective was to determine how much GHG emissions could be reduced by encouraging alternative N management practices through application of nitrification inhibitors and a cap on N fertilization. We used the US Renewable Fuel Standards (RFS2) as the basis for a case study to evaluate technical and economic drivers influencing the N management mitigation strategies. We estimated soil N₂O emissions using the DayCent ecosystem model and applied the US Forest and Agricultural Sector Optimization Model with Greenhouse Gases (FASOMGHG) to project GHG emissions for the agricultural sector, as influenced by biofuel scenarios and N management options. Relative to the current RSF2 policy with no N management interventions, results show decreases in N₂O emissions ranging from 3 to 4 % for the agricultural sector (5.5–6.5 million metric tonnes CO₂?eq.?year^?1; 1 million metric tonnes is equivalent to a Teragram) in response to a cap that reduces N fertilizer application and even larger reductions with application of nitrification inhibitors, ranging from 9 to 10 % (15.5–16.6 million tonnes CO₂?eq.?year^?1). The results demonstrate that climate and energy policies promoting biofuel production could consider options to manage the N cycle with alternative fertilization practices for the agricultural sector and likely enhance the mitigation of GHG emissions associated with biofuels.     

异养硝化/好氧反硝化菌的分离鉴定及其在不同培养条件下产N_2O研究

以乙酰胺为唯一碳氮源分离纯化出2株既能异养硝化又能好氧反硝化的菌株XM1和HX2,革兰氏阴性,分别为链状杆菌和球状菌.在富集培养基中,菌株HX2产N2O量为XM1的76倍;两菌株均能分别以葡萄糖、甘露醇、酒石酸钠为唯一碳源进行生长;也可分别以硝酸钠和硫酸铵为唯一氮源进行硝化和反硝化作用,但菌株XM1生长速率快于HX2,且有较多的NO2-积累.部分长度的16S rDNA序列分析表明,菌株XM1与HX2的序列与Pseudomonas sp.具有99%的相似性,定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).两菌株27d反接种培养实验结果表明,在添加外源N的条件下,HX2菌株更适合在30%的土壤水分(WFPS)条件下生长,N2O产生量为(36.01±2.48)ng/g,为60%WFPS条件下N2O产生量的1.9倍;而菌株HX1则适合在60%的水分条件下生长,在该条件下几乎不产生N2O.     

电生成羟基自由基及其对染料降解脱色的研究

以电化学循环伏安法和红外光谱分析 (IR) ,研究了茜素红及酸性铬蓝在电解槽中处理前后的电化学行为的变化 ,进一步阐明Fenton试剂的作用机制。电解生成的过氧化氢与阳极溶解的Fe2+ 进行随后反应 ,生成羟基自由基 (Fenton试剂 ) ,进而对有机染料进行氧化反应 ,使其不饱和的—N＝N—双键断裂 ,分解成萘胺与氨基苯酚磺酸两个部分 ,从而达到有机染料降解、脱色的效果。测试结果表明 ,电解处理15min内 ,脱色率和COD_cr的去除率变化较大 ,电解处理 1h ,COD_cr的去除率达 80 % ,脱色率达 98%.      

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。