玉米燃料乙醇生命周期碳平衡分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,其温室气体排放的多少(净碳排放量)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期分析原理,建立了玉米燃料乙醇的碳平衡分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产为例,计算了玉米燃料乙醇生命周期的净碳排放量并对其影响因素进行了分析.研究表明:与汽油相比,目前我国夏玉米燃料乙醇的生产并不能明显减少温室气体的排放,为此玉米生产过程中氮肥施用和灌溉以及乙醇转化过程的能耗等方面有待于重点改善.     

生物液体燃料发展的环境影响研究进展

第二代生物燃料生产技术已发展起来,有关生物液体燃料发展的环境影响研究,毁誉参半、争论激烈。论文在查阅大量国内外相关文献的基础上,评述了生物液体燃料的发展进程及其对温室气体减排、水土资源及生物多样性等方面的影响,并就生物液体燃料环境影响的研究趋势与发展方向进行了讨论。研究认为:①一些学者认为,就温室气体减排来看,尽管效益不同,但生物液体燃料均在一定程度上减轻了温室气体排放。也有学者认为生物液体燃料与化石燃料相比并没有减少温室气体排放,甚至更糟。②大规模的能源作物集约种植消耗了大量水资源,污染了地下水,破坏了土壤碳库,降低了土壤肥力,加剧了水土流失。此外,土地利用方式改变造成的潜在影响具有很大的不确定性。但也有研究表示选择合适的能源物种及科学的耕作方式也有可能对水土资源带来积极的影响。③生物液体燃料发展对生物多样性产生了危害,但恰当的管理方式亦可能带来正效益。导致研究结论差异巨大的原因主要在于研究角度与尺度不同、研究方法的复杂性和数据的精度及可获得性等。明确边界、统一路径,细化指标、规范标准,系统分析、定量评价应是生物液体燃料的环境影响研究的发展方向。     

地下水灌溉对华北平原农田土壤碳库转化影响

为揭示区域尺度上地下水灌溉对农田土壤碳库转化的作用机制,选取华北平原高灌溉定额区、低灌溉定额区及无灌溉背景区为研究对象,分析土壤深度0~700 cm剖面范围内碳含量及碳储量的变化特征,并结合稳定碳同位素源解析技术,采用端元混合模型定量评估地下水灌溉条件下不同来源的土壤碳对土壤碳库的贡献率.结果表明:①地下水灌溉对土壤有机碳（SOC）储量影响不显著,但是显著增加了土壤无机碳（SIC）储量,具体趋势表现为无灌溉背景区（43.8 kg/hm2） < 低灌溉定额区（46.9 kg/hm2） < 高灌溉定额区（79.9 kg/hm2）;垂向剖面数据进一步显示,灌溉区与无灌溉区碳密度在土壤深度100~300 cm处存在显著差异（p < 0.01）.②碳含量及稳定碳同位素相关分析表明,无灌溉条件下SOC和SIC间转化关系较为明显;而在地下水灌溉区SOC与SIC相关性较弱.地下水溶解性无机碳（DIC）输入成为灌溉区土壤无机碳库的主控因素.③稳定碳同位素源解析表明,SOC以C3植物来源为主,无灌溉区DIC主要来源于SOC转化,其占比在10.6%~25.8%之间;灌溉区DIC则主要来源地下水灌溉,占比范围为74.0%~89.8%.研究显示,地下水灌溉外源输入的DIC显著提高了SIC的储量,对区域土壤碳库组成及转化过程产生重要的直接影响.      

木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放多目标优化研究

建立了木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放单目标和多目标优化模型.以生命周期CO,NO_x,PM,HC,SO_x,CO₂排放为优化目标,对木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放进行了单目标及多目标优化,并进行了灵敏度分析.结果表明:多目标优化后木薯乙醇-汽油混合燃料的混合比例为63%.与原始值相比,多目标优化后生命周期CO排放略有升高,NO_x升高15%,PM升高19%;生命周期HC、SO_x和CO₂分别降低8%、50%和21%.     

黑炭降解和氧化的温度敏感性

惰性土壤碳库的分解(矿化和碳损失的同义词)对温度的敏感性仍存争论.大量研究表明,由于气候变暖,相对于新发育的和易分解的土壤有机碳库,稳定的土壤有机碳温度敏感性持续增强.相反地,Liski等人认为惰性土壤有机碳库分解的温度敏感性弱于易分解的土壤有机碳库,Giardina和Ryan更是认为森林矿化土壤中的有机碳的分解不受温度升高的影响.     

我国第一个非粮燃料乙醇试点取得重大成果

为贯彻落实非粮生物燃料产业政策,加快燃料乙醇产业发展,经国家批准的．我国第一个以非粮为原料的燃料乙醇试点项目,广西中粮生物质能源有限公司年产20万吨木薯燃料乙醇,生产装置已由调试期转入正常负荷。目前生产运行情况平稳,主要生产指标正常,污水处理达标排放。截至3月14日,     

四川省宝兴县碳汇效应评估与碳减排

利用第三次森林清查(1984-1988年)中宝兴县数据,结合2005年TM遥感影像土地利用类型图土壤类型图,采用植被类型碳密度以及土壤碳密度经验值的方法,估算了宝兴县碳库以及自然生态系统碳汇。并收集宝兴能源消耗、土地利用变更、替代能源工程等人为因素的数据估算了宝兴县2005年的人为碳排放及碳减排放效应,从而计算出宝兴县总碳增汇效应,碳汇为452.80×106kg C,并分区定量、图形表示,为地方政府提供决策支持。     

玉米燃料乙醇生命周期净能量分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,能量效率(净能量或能量比)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期清单分析原理,建立了玉米燃料乙醇的净能量分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产条件为例,计算了玉米燃料乙醇整个生命周期的能量效率并对其影响因素进行了分析,讨论了乙醇汽油混合燃料的节能效果.研究表明:玉米燃料乙醇具有一定的能量效益,干法和湿法工艺的能量效率(能量比)分别为1.25和1.04.通过玉米燃料乙醇生命周期内的能量输入比较可知,玉米生产和乙醇转化过程的化石能输入占有最大的比例,因而玉米种植过程中的氮肥、电力、柴油消耗和乙醇生产过程中蒸馏和脱水过程的能耗是影响玉米燃料乙醇能量效益的主要因素.     

中国发展非粮燃料乙醇减排CO2的潜力评估

科学地评估中国发展非粮燃料乙醇减排CO₂的潜力对于制定应对气候变化措施和燃料乙醇发展政策具有重要的现实意义。论文提出了基于占地属性的燃料乙醇原料划分方法,并指出低质宜耕边际性土地与农作物副产品资源可作为占地型原料的种植空间和非占地型原料的来源。随后,构建了燃料乙醇替代的CO₂减排潜力的评估模型,并对2015年和2030年中国发展非粮乙醇的减排潜力进行了评估。评估结果表明,在2015和2030年我国非粮燃料乙醇可产生1 094.7×10⁴ t和4 902.7×10⁴ t的CO₂减排潜力,且形成以非占地型原料乙醇为主的减排结构。从减排潜力空间分布上看,我国在2015年和2030年将分别呈现出以微度、低度减排区为主和极高、高度减排区为主、"∏"型的空间结构。     

“碳中和”愿景下我国碳排放现状和减排路径

控制以CO₂为主的温室气体排放，“力争2030年前实现碳达峰，争取2060年前实现碳中和”是我国近年来面临的重大任务。碳排放研究是实现“双碳”目标的基础和前提，从碳排放测算、碳排放影响因素分析、行业碳排放研究三个方面对我国碳排放研究现状进行梳理，对近年来研究的重点方向、主要成果和目前存在的主要问题进行分析，并结合我国的“双碳”目标提出现阶段我国“以完善政策标准与加大政府扶持为基础，以产业结构调整与新兴产业发展、能源结构调整与新能源技术发展为核心，以探索CCUS（碳捕集、利用与封存）技术和增加碳汇及对居民低碳消费倾向的引导和培养为导向”的碳减排路径。     

Carbon dioxide release due to change in land usein China mainland

ＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｒｅｌｅａｓｅｄｕｅｔｏｃｈａｎｇｅｉｎｌａｎｄｕｓｅｉｎＣｈｉｎａｍａｉｎｌａｎｄＷａｎｇＸｉａｏｋｅ；ＺｈｕａｎｇＹａｈｕｉ；ＦｅｎｇＺｏｎｇｗｅｉ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳ...     

Carbon Management in Agricultural Soils

World soils have been a major source of enrichment of atmospheric concentration of CO₂ ever since the dawn of settled agriculture, about 10,000 years ago. Historic emission of soil C is estimated at 78 ± 12 Pg out of the total terrestrial emission of 136 ± 55 Pg, and post-industrial fossil fuel emission of 270 ± 30 Pg. Most soils in agricultural ecosystems have lost 50 to 75% of their antecedent soil C pool, with the magnitude of loss ranging from 30 to 60 Mg C/ha. The depletion of soil organic carbon (SOC) pool is exacerbated by soil drainage, plowing, removal of crop residue, biomass burning, subsistence or low-input agriculture, and soil degradation by erosion and other processes. The magnitude of soil C depletion is high in coarse-textured soils (e.g., sandy texture, excessive internal drainage, low activity clays and poor aggregation), prone to soil erosion and other degradative processes. Thus, most agricultural soils contain soil C pool below their ecological potential. Adoption of recommend management practices (e.g., no-till farming with crop residue mulch, incorporation of forages in the rotation cycle, maintaining a positive nutrient balance, use of manure and other biosolids), conversion of agriculturally marginal soils to a perennial land use, and restoration of degraded soils and wetlands can enhance the SOC pool. Cultivation of peatlands and harvesting of peatland moss must be strongly discouraged, and restoration of degraded soils and ecosystems encouraged especially in developing countries. The rate of SOC sequestration is 300 to 500 Kg C/ha/yr under intensive agricultural practices, and 0.8 to 1.0 Mg/ha/yr through restoration of wetlands. In soils with severe depletion of SOC pool, the rate of SOC sequestration with adoption of restorative measures which add a considerable amount of biomass to the soil, and irrigated farming may be 1.0 to 1.5 Mg/ha/yr. Principal mechanisms of soil C sequestration include aggregation, high humification rate of biosolids applied to soil, deep transfer into the sub-soil horizons, formation of secondary carbonates and leaching of bicarbonates into the ground water. The rate of formation of secondary carbonates may be 10 to 15 Kg/ha/yr, and the rate of leaching of bicarbonates with good quality irrigation water may be 0.25 to 1.0 Mg C/ha/yr. The global potential of soil C sequestration is 0.6 to 1.2 Pg C/yr which can off-set about 15% of the fossil fuel emissions.     

增温施肥对稻麦农田土壤有机碳及其活性组分的影响

农田是重要的陆地生态系统土壤碳库和作物生长的有机养分库.为明确气候变暖对稻麦轮作农田土壤碳库的影响,利用田间开放式增温平台,分析了增温、施肥和其交互作用对土壤有机碳和其活性组分的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,增温、施肥对土壤有机碳含量和其活性有机碳组分的影响均无显著交互作用.增温增加了土壤有机碳含量,且总有机碳(TOC)和惰性有机碳(ROC)含量差异显著.与不增温对照相比,增温处理的TOC、 ROC和活性有机碳(LOC)含量分别增加了7.72%、7.42%和10.11%.土壤微生物量碳(MBC)含量的增加(20.4%)和颗粒有机碳(POC)含量的降低(36.51%)可能是增温下土壤有机碳含量变化的主要原因.增温对土壤可溶性有机碳(DOC)含量无显著影响,但显著降低了其可溶性微生物副产物组分含量(41.89%).结果同时表明,施肥对土壤有机碳含量均无显著影响,但显著降低了活性碳组分的DOC和POC含量,增加了MBC含量.与不施肥对照相比,施肥处理的土壤DOC和POC含量分别降低了35.44%和28.33%,MBC含量增加了33.38%.此外,施肥有增加可溶性有机物中人为...     

Differences in nitrous oxide fluxes from red soil under different land uses in mid-subtropical China

Red soil may play an important role in nitrous oxide (N₂O) emissions due to its recent land use change pattern. To predict the land use change effect on N₂O emissions, we examined the relationship between soil N₂O flux and environmental determinants in four different types of land uses in subtropical red soil. During two years of study (January 2005-January 2007), biweekly N₂O fluxes were measured from 09:00 to 11:00 a.m. using static closed chamber method. Objectives were to estimate the seasonal and annual N₂O flux differences from land use change and, reveal the controlling factors of soil N₂O emission by studying the relationship of dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (MBC), water filled pore space (WFPS) and soil temperature with soil N₂O flux. Nitrous oxide fluxes were significantly higher in hot-humid season than in the cool-dry season. Significant differences in soil N₂O fluxes were observed among four land uses; 2.9, 1.9 and 1.7 times increased N₂O emissions were observed after conventional land use conversion from woodland to paddy, orchard and upland, respectively. The mean annual budgets of N₂O emission were 0.71-2.21 kg N₂O-N ha⁻¹ year⁻¹ from four land use types. The differences were partly attributed to increased fertilizer use in agriculture land uses. In all land uses, N₂O fluxes were positively related to soil temperature and DOC accounting for 22-48% and 30-46% of the seasonal N₂O flux variability, respectively. Nitrous oxide fluxes did significantly correlate with WFPS in orchard and upland only. Nitrous oxide fluxes responded positively to MBC in all land use types except orchard which had the lowest WFPS. We conclude that (1) land use conversion from woodland to agriculture land uses leads to increased soil N₂O fluxes, partly due increased fertilizer use, and (2) irrespective of land use, soil N₂O fluxes are under environmental controls, the main variables being soil temperature and DOC, both of which control the supply of nitrification and denitrification substrates.     

土地利用的碳排放效率及其低碳优化——基于能源消耗的视角

碳排放效率可以弥补碳排放总量等指标对碳排放作为成本对期望产出作用考虑不足的弱点。研究以土地利用中能源消耗产生的碳排放为基础,基于投入导向的CCR与BCC模型测算土地利用碳排放的总效率、技术效率、规模效率与规模报酬。研究结果表明:30个省份中仅内蒙古、福建、广西、青海土地利用碳排放总效率有效;技术效率与规模效率的效率值及其分布与土地利用特征存在联系,规模效率有效地区分布远小于技术有效;规模效率有效省份与规模报酬不变省份存在不一致,改善土地利用碳排放规模效率需要考虑地区规模报酬所处阶段。因此对26个碳排放非DEA有效省份的土地利用从投入与产出进行低碳优化,并给出投入冗余度与产出不足率。最后针对低碳优化结果,设计包含土地利用能源投入控制以及基于土地资源配置的产出优化的土地利用低碳排放对策,以实现碳排放效率有效。     

太原市PM10及其污染源中碳的同位素组成

通过采集太原市PM10及其主要源(煤烟尘、机动车尾气尘、土壤风沙尘)样品,结合离线分步加热氧化法和同位素质谱仪测定了颗粒物中有机碳(OC),元素碳(EC)和总碳(TC)的同位素组成, 并探讨了太原市PM10中碳的来源.结果表明,太原市冬季、春季PM10中OC、EC和TC的碳同位素组成分别是-34.7‰、-23.5‰、-23.9‰和-30.5‰、-23.1‰、-23.9‰; 煤烟尘中OC、EC和TC的碳同位素组成分别是-26.5‰、-23.2‰、-23.6‰,土壤风沙尘分别为-24.6‰、-14.1‰、-17.3‰,汽油车和柴油车尾气尘分别为-27.7‰、-25.5‰、-27.0‰和-25.7‰、-24.3‰、-24.8‰. EC和TC的同位素组成是区分土壤风沙尘较好的标识指标,TC的同位素组成是汽油车尾气尘较好的标识指标;利用二元复合计算公式结果显示土壤风沙尘中OC、EC占TC的百分含量分别为30%、70%;煤烟尘中OC、EC占TC的百分含量分别为11%、89%;汽油车尾气尘中OC、EC占TC的百分含量分别为78%、22%,柴油车尾气尘中OC、EC占TC的百分含量分别为36%、64%;太原市PM10中的TC和EC主要来源于煤烟尘,OC少部分来源于机动车尾气排放,另外还有其他的重要贡献源.     

有机无机肥长期配施对果园土壤碳库及温室气体排放的影响

有机肥的施用可以提高土壤总有机碳和活性有机碳含量,在改善土壤质量,提升土壤肥力方面有重要意义.设4个处理：不施肥（CK）、单施有机肥（M）、单施化肥（NPK）和有机无机肥配施（MNPK）,研究长期有机无机配施下土壤有机碳和其活性组分含量变化,分析不同施肥措施对温室气体排放的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,与CK处理相比,MNPK处理的土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、可溶性有机碳（DOC）、易氧化有机碳（EOC）和颗粒有机碳（POC）含量分别增加了82.84%、66.30%、21.12%、93.28%和145.80%.NPK处理对土壤总有机碳和有机碳组分含量无显著差异.有机无机配施有利于提高土壤碳库活度指数（LI）、土壤碳库指数（CPI）和土壤碳库管理指数（CPMI）,LI和CPI的增加是CPMI增加的主要原因.相关分析表明土壤有机碳组分和CPMI与温室气体排放呈显著正相关关系;有机无机配施增加了CO₂累积排放量和增温潜势（GWP）,但却能够降低温室气体排放强度（GHGI）;MNPK处理产量最高,为56365 kg ·hm^-2,较CK处理（29073 kg ·hm^-2）提高了93.87%.因此,旱地苹果园有机无机肥配施,可促进有机碳的累积,稳定土壤碳库,更有利于果园的可持续发展.