季节非对称升温对喀斯特土壤CO2释放的影响

全球变暖呈现季节非对称升温特征,若在研究全球变化对生态系统的影响时未充分考虑该特征,很可能导致研究结果失真.基于红外线辐射增温法,野外模拟不同升温情景下喀斯特土壤CO₂释放的短期（4 a）特征.升温情景包括不升温（对照）、对称升温（全年同步升温2.0℃）和非对称升温（冬春/夏秋季升温幅度为2.5℃/1.5℃、3.0℃/1.0℃、3.5℃/0.5℃和4.0℃/0℃）.结果表明,与对照相比,升温样地土壤CO₂通量显著提高,增加了0.26 μmol·（m²·s）^-1,增幅为17.41%,其中冬春季通量增加了0.23 μmol·（m²·s）^-1.在平均升温2.0℃情景下,土壤CO₂释放的温度系数（Q₁₀）变幅为1.53~3.24之间,平均值为2.23.对称升温处理中夏秋季土壤CO₂通量升温贡献率（80%）远高于冬春季（20%）;非对称升温处理夏秋季和冬春季平均升温贡献率相当（46%和54%）.5个升温情景下CO₂通量和Q₁₀呈现随升温的非对称性增加而降低的趋势,其中对称升温处理CO₂通量显著高于中度、高度和极端非对称升温处理.各处理中,夏秋季Q₁₀均大于冬春季,这可能与土壤含水量、土壤微生物、可溶性无机碳和植被生长等有关.研究揭示,基于对称升温情景可能会高估全球变暖对喀斯特土壤CO₂释放的影响.     

水稻产量、稻田CH4和N2O排放对长期大气CO2浓度升高的响应

大气CO₂浓度升高（[CO₂]_e）是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响稻田生态系统碳氮循环.深入探究长期（大于10 a）[CO₂]_e对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,对保障粮食安全和评估未来气候变化意义重大.本研究以高、低应答水稻品种为供试材料,利用连续运行14 a的[CO₂]升高（free-air CO₂ enrichment,FACE）平台,共设置2个[CO₂]处理：对照（正常[CO₂],[CO₂]_a）和在[CO₂]_a基础上升高200 μmol·mol^-1（[CO₂]_e）.采用静态透明箱-气相色谱法测定稻田CH₄和N₂O排放量,并测定水稻产量.结果表明,对比[CO₂]_a,长期[CO₂]_e分别增加高、低应答水稻品种产量29%~31%（P<0.05）和12%~14%（P>0.05）;分别减少高、低应答水稻品种稻田CH₄排放21%~59%和11%~54%;同时,分别显著减少高、低应答水稻品种稻田N₂O排放70%（P<0.05）和40%（P<0.05）.水稻产量、稻田CH₄排放对长、短期[CO₂]_e的响应具有明显差异,随着[CO₂]_e年限的增加,水稻产量和稻田CH₄排放的增幅显著下降,而稻田N₂O排放无明显变化.综合考虑,长期[CO₂]_e条件下,高应答水稻品种为优先考虑种植的"增产减排"水稻品种.     

施用不同污泥堆肥品对土壤温室气体排放的影响

通过田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品（A：含生物质炭堆肥品,B：不含生物质炭堆肥品）和不同施肥量,分析土壤CO₂、CH₄和N₂O动态变化特征和排放系数,研究施用污泥堆肥品对土壤温室气体排放的影响.结果表明,土壤CO₂和CH₄排放主要集中在生长期,生物质炭堆肥品低施用量能减少CO₂排放,而高施肥量增加CO₂排放.CH₄排放主要为负值,总体表现为土壤吸收CH₄,对照处理吸收量远高于其他处理（P<0.01）,A组处理CH₄吸收量随施肥量的增加而增加（P<0.05）.N₂O排放集中在发芽期和幼苗期,施肥量越高,排放量越大（P<0.01）.污泥堆肥品农用过程排放的温室气体主要是N₂O,施用A、B两种污泥堆肥品的土壤N₂O排放系数分别为1.02%~1.90%和1.28%~2.93%.生物质炭堆肥品具有显著的碳减排效果,其温室气体排放量比不含生物质炭堆肥品的土壤低19.49%~35.56%,且对于N₂O的减排效果较CH₄更为显著.     

基于燃料生命周期的中国铁路排放趋势

铁路运输是现代运输的主要方式之一,在空气质量改善和"双碳"目标的双重约束下,厘清铁路运输CO₂和污染物排放趋势,对于交通领域的减污降碳工作具有重要意义.基于燃料生命周期法分析了中国火车2001~2018年的CO₂和污染物排放特征,在此基础上,结合情景分析评估了2019~2030年的铁路排放趋势.结果表明,随着铁路电气化进程的推进、内燃机车新车投入使用和燃油标准的不断升级,铁路运输燃料生命周期的CO₂和污染物排放整体分别呈上升和下降趋势,而其上游阶段的排放占比逐年升高.2018年铁路运输的CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x排放总量分别为3780.29万t、11.98万t、3.94万t、0.20万t和3.08万t.情景分析表明,加快电力结构改善和降低单位运输能耗分别是降低铁路CO₂、SO_x和NO_x、BC、CO排放的最佳单一控制手段.积极应对铁路减污降碳工作的综合情景下,CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x的减排率可分别达35%、37%、39%、32%和45%.电力结构改革和铁路电气化进程的停滞均会造成铁路运输排放总量的显著增加,铁路减污降碳工作仍需高度重视.     

大气CO2摩尔分数升高对高、低应答水稻稻田N2O排放的影响

依托稻田大气CO₂摩尔分数（x［CO₂］）升高平台FACE （free-air CO₂ enrichment）,采用静态透明箱-气相色谱法研究x［CO₂］升高（正常x［CO₂］+200 μmol·mol^-1）对高、低应答水稻（产量对x［CO₂］升高的响应分别为>30%和10%~15%）稻田N₂O排放的影响.本试验设置4个处理：A-W （正常x［CO₂］+低应答水稻）、F-W （x［CO₂］升高+低应答水稻）、A-S （正常x［CO₂］+高应答水稻）和F-S （x［CO₂］升高+高应答水稻）.结果表明,对比正常x［CO₂］处理（A-S和A-W）,x［CO₂］升高条件下高、低应答水稻（F-S和F-W）稻田N₂O排放分别降低52.54%（P<0.05）和38.40%（P<0.05）,水稻产量分别增加22.96%（P<0.05）和12.11%（P>0.05）,稻田N₂O排放强度分别降低61.68%（P<0.05）和45.13%（P<0.05）.另外,高、低应答水稻稻田N₂O排放与稻田土壤NH₄⁺-N含量呈显著相关关系,而与NO₂^--N含量无显著相关.x［CO₂］升高条件下,土壤温度是影响高应答水稻稻田N₂O排放的重要因素.综合考虑,未来x［CO₂］升高条件下,高应答水稻品种的"增产减排"效果最佳.     

冬季绿肥对黄土高原旱作春玉米农田土壤温室气体排放的影响

利用田间试验研究了冬季绿肥对旱作春玉米农田土壤温室气体排放的影响.试验设燕麦、小扁豆、燕麦与小扁豆混播和裸地休闲共4个处理,采用静态箱-气相色谱法对冬闲期和春玉米生长期间土壤温室气体（CO₂、N₂ O和CH₄）排放通量进行观测.结果表明,旱作春玉米-冬季绿肥种植系统土壤是CO₂、N₂ O的排放源和CH₄的吸收汇.与裸地休闲相比,燕麦和小扁豆在冬闲期对土壤CO₂累积排放量没有影响,但在春玉米生长期间导致土壤CO₂累积排放量分别增加了7.77%和25.7%（P<0.05）,混播导致冬闲期和春玉米生长期间土壤CO₂累积排放量分别增加了19.1%和14.5%（P<0.05）.种植燕麦后冬闲期和春玉米生长期间土壤N₂ O累积排放量较裸地休闲分别降低了11.6%和14.7%（P<0.05）,而小扁豆分别增加了31.9%和14.9%（P<0.05）;混播导致冬闲期土壤N₂ O累积排放量降低了19.2%（P<0.05）,但在春玉米生长期间差异不显著.与裸地休闲相比,燕麦、小扁豆和混播冬闲期土壤CH₄累积吸收量分别降低了37.9%、23.6%和29.6%（P<0.05）,春玉米生长期间分别降低了19.4%、33.5%和31.5%（P<0.05）,其中小扁豆和混播在冬闲期和春玉米生长期间差异均不显著.燕麦较裸地休闲在农田综合增温潜势（GWP）、春玉米产量和温室气体排放强度（GHGI）差异均不显著.小扁豆和混播显著提高了GWP,其中小扁豆显著高于混播.而与裸地休闲相比,小扁豆和混播分别提高了春玉米产量的20.3%和15.4%（P<0.05）,但对GHGI没有显著影响.综合考虑GWP、春玉米产量和GHGI,本地区冬闲期间将小扁豆和燕麦二者混播能增加春玉米产量的同时有效降低土壤温室气体排放强度.     

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.     

Dramatic decline of observed atmospheric CO2 and CH4 during the COVID-19 lockdown over the Yangtze River Delta of China

The temporal variation of greenhouse gas concentrations in China during the COVID-19 lockdown in China is analyzed in this work using high resolution measurements of near surface △CO₂, △CH₄ and △CO concentrations above the background conditions at Lin'an station (LAN), a regional background station in the Yangtze River Delta region. During the pre-lockdown observational period (IOP-1), both △CO₂ and △CH₄ exhibited a significant increasing trend relative to the 2011-2019 climatological mean. The reduction of △CO₂, △CH₄ and △CO during the lockdown observational period (IOP-2) (which also coincided with the Chinese New Year Holiday) reached up to 15.0 ppm, 14.2 ppb and 146.8 ppb, respectively, and a reduction of △CO₂/△CO probably due to a dramatic reduction from industrial emissions. △CO₂, △CH₄ and △CO were observed to keep declining during the post-lockdown easing phase (IOP-3), which is the synthetic result of lower than normal CO₂ emissions from rural regions around LAN coupled with strong uptake of the terrestrial ecosystem. Interestingly, the trend reversed to gradual increase for all species during the later easing phase (IOP-4), with △CO₂/△CO constantly increasing from IOP-2 to IOP-3 and finally IOP-4, consistent with recovery in industrial emissions associated with the staged resumption of economic activity. On average, △CO₂ declined sharply throughout the days during IOP-2 but increased gradually throughout the days during IOP-4. The findings showcase the significant role of emission reduction in accounting for the dramatic changes in measured atmospheric △CO₂ and △CH₄ associated with the COVID-19 lockdown and recovery.     

氮输入对沼泽湿地碳平衡的影响

以小叶章沼泽化草甸为对象,利用静态箱-气相色谱法,在三江平原进行野外原位试验,研究氮输入对沼泽湿地碳平衡及其各分量的影响.氮素输入后,沼泽湿地生态系统总初级生产力提高,生物量增大,分别比对照处理增加了10%和26.8%.同时,CH₄和生态系统呼吸CO₂排放量提高,而生态系统CO₂净交换(NEE)和净碳(CO₂和CH₄都转化成对应的碳)交换降低,CO₂、CH₄和NEE的季节变化动态未改变.2004年整个生长季氮输入处理的CO₂和CH₄排放量分别比对照处理升高了34%和145%,NEE和净碳交换分别降低了70%和81.6%,但整个生长季2个处理仍然表现为碳的净吸收.氮输入没有改变沼泽湿地碳“汇”的功能,只是减弱了其作为碳“汇”的功能.     

生物质炭与强还原处理对退化设施蔬菜地土壤温室气体排放的影响

生物质炭和土壤强还原处理（Reductive Soil Disinfestation, RSD）可以有效地修复退化设施蔬菜地土壤,但2种修复技术联用对土壤温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）排放的影响研究报道较少.本研究采用室内培养实验,设置未修复土壤（CK）、生物质炭修复（BC）、RSD修复（RSD）和BC与RSD联合修复（BC+RSD）4个处理,35℃条件下培养15 d,研究BC与RSD单独以及联合修复对退化设施蔬菜地土壤温室气体排放和综合温室效应（Global Warming Potential, GWP）的影响.结果表明,与对照CK相比,BC处理土壤N₂O排放量显著下降了50.0%,但CO₂排放量和GWP均显著增加（p<0.05）;RSD和BC+RSD处理土壤CO₂、N₂O、CH₄排放量和GWP均大幅度增加.但与RSD处理相比,BC+RSD处理土壤N₂O排放量和GWP分别下降了71.0%和30.0%.相关分析表明,土壤CO₂、N₂O、CH₄排放量和GWP与可溶性有机碳（DOC）和铵态氮（NH₄⁺-N）显著正相关,与pH和硝态氮（NO₃^--N）显著负相关.可见,生物质炭可以减少退化设施蔬菜地RSD修复引起的GWP.     

废旧聚氨酯硬泡热解特性

采用热重分析仪对废旧聚氨酯硬泡在氮气中的热失重行为进行了研究,并对升温速率、热解终温对热解的影响进行了分析. 结果表明:在氮气气氛条件下,废旧聚氨酯硬泡热解主要发生在200～492 ℃;随着升温速率的提高,废旧聚氨酯硬泡热失重时挥发分初析温度向高温方向偏移,失重速率峰值(DTG_max)显著增大.利用热重-红外(TG-FTIR)联用方法对氮气气氛中10 ℃/min升温速率下的样品热解气体产物进行了检测. 结果表明:废旧聚氨酯硬泡热解产物有H₂O,CO₂,CO,CFC-11,以及含氯化合物、烯烃类、烷烃类和带有苯环等官能团的化合物,且主要气体产物有相似的析出规律.      

A型分子筛对WPCBs燃烧特性的影响

利用热重分析法研究不同气氛（空气和N₂）、添加不同催化剂（4A和5A）下,废电路板非金属粉末（WPCBs）的燃烧特性,计算各类综合燃烧特性曲线,并建立燃烧动力学方程。结果表明:空气气氛下,WPCBs燃烧曲线存在3个明显失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解以及固定碳热解;而N₂气氛下,WPCBs燃烧曲线存在1个明显失重峰和1个次失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解。加入催化剂（4A和5A）,WPCBs燃烧特性曲线的水分析出失重峰明显加强,挥发分析出与燃烧和难燃有机物分解失重峰强度明显减弱。在N₂气氛下,WPCBs燃烧具有较高的挥发分释放特性指数D、可燃指数C和综合燃烧特性指数S,而燃尽指数C_b较小。利用Coats-Redfern积分法计算得到不同气氛及催化剂条件下WPCBs燃烧的平均表观活化能E_av,其中E_av约为227.29 kJ/mol（空气或N₂）、72.35~115.99 kJ/mol（空气/N₂+4A/5A）。修正后的质量平均表观活化能E_m为76.38 kJ/mol（空气）、115.09 kJ/mol（N₂）、≤47.26 kJ/mol（空气/N₂+4A/5A）。WPCBs热解的挥发分1峰前反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）0.5;而其峰后、挥发分2和固定碳燃尽阶段反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）2。     

聚氯乙烯(PVC)类医疗废物的热解特性研究

为研究含聚氯乙烯医疗废物的热解特性,选取输液管和尿样盒为对象,利用差热热重分析仪,在氮气气氛下进行热重实验,探讨了二者热失重行为和机制,分析了反应过程中热量变化及热解剩余物性状,建立了反应动力学模型.结果表明,输液管和尿样盒的降解过程以主要成分PVC的热解机制为主导,分别在约200～390℃和约390～550℃区间内,呈现两段主要的热解过程,最大热解速率分别出现在315℃和470℃左右;增塑剂可降低样品脱氯的温度并增加失重率,样品复杂的成分导致失重峰不规则且不平滑;热解过程为吸热反应,呈现2个明显的阶段,分别对应试样的两段热解,热延迟的存在导致DTA峰温稍滞后于对应的DTG峰温;建立的"整体两步四反应模型"能很好地描述输液管和尿样盒的热解行为.     

O2/CO2气氛下氮反应机理的研究

选取CH4、O2、CO2、Ar、NO、NH3，等气体，作为混合气和煤粉一起送入一维沉降炉内，以模拟O2／CO2气氛下煤中燃料氮、循环NO以及二者的相互作用对NO排放的影响，结果显示，在还原性气氛下NH3、HCN、CH4、CO与循环NO间的反应是NO排放下降的主要因素，且煤焦与NO的异相反应、吸附反应对NO的降解效果要明显高于氧化性气氛，同时，CO2体积分数的增加使得燃料中氮的氧化率升高，循环NO的降解率下降；氧化性气氛下随CO2体积分数的增加，燃料中氮的氧化率也增加，但循环NO的降解率升高．当CO2体积分数不变时，其对NO降解的作用随循环NO体积分数的增加愈加明显，在循环NO也不变且CO2体积分数较低时，随过量空气系数的增加，循环NO的降解率下降，而CO2体积分数较高时则出现相反情况。     

废轮胎流化床气化特性试验研究

为了掌握废轮胎在流化床内的气化特性,利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对废轮胎在不同的过量空气系数下在400～700℃温度范围内进行了空气气化实验.分析了废轮胎气化效率、固定碳转化率、气化气热值、产气量以及气化气成分随气化温度、过量空气系数的变化规律.结果表明,废轮胎气化的最佳运行条件为气化初始温度700℃,过量空气系数α=0.4.在此条件下得到的气化气成分主要包括CH₄、CO、H₂、C₂H₆和高分子有机化合物,此时的气化效率为47.96%,气化气低位热值为4 804kJ/m³.     

典型农药废盐热处理过程动力学特征

为了探究农药废盐热处理适宜性,采用热重分析法结合动力学模型分别对3种典型农药废盐--咪鲜胺、烟嘧磺隆和草甘膦废盐进行研究.试验结果表明咪鲜胺废盐仅有一个明显失重阶段,温度高于600℃后质量基本不发生变化,烟嘧磺隆和草甘膦废盐有两个明显失重阶段,温度分别高于300℃和450℃后失重速率明显变缓,三种废盐的明显失重温度和减重率均不相同,说明不同类型废盐的热解/燃烧特性存在明显差异;3种废盐各自的燃烧和热解的失重过程均较为相似,说明氧气的存在不会对热处理过程产生影响.并结合热处理动力学参数可知,废盐的热处理是复杂的反应过程,烟嘧磺隆废盐燃烧和热解所需活化能相近为0.297~5.894kJ/mol,热处理过程最容易发生,咪鲜胺和草甘膦废盐燃烧的活化能低于热解活化能,说明氧气会促进咪鲜胺和草甘膦废盐的热处理过程,废盐的热处理在空气气氛下即可.     

唐山工业新区冬季采暖期大气污染变化特征研究

为研究唐山工业新区采暖期大气污染变化状况,2009～2010年冬季唐山工业新区的唐山市、迁安市和曹妃甸3个地区观测研究表明,唐山工业新区冬季采暖期间大气污染严重,NO、NO2、SO2、CO、PM2.5和PM10区域平均日均值分别达到（26±28）、（52±27）、（72±53）、（3 500±3 600）、（82±65...     

典型农药废盐热处理特性及适用性

随着我国农药行业的迅速发展,农药废盐的管理和无害化处置已经成为亟待解决的环境问题.为了解决农药废盐热处理适用性的问题,推进废盐热处理工业化进程,选择盐城某企业典型农药废盐开展热重试验和动力学模型研究,分析废盐的热处理特性;基于热重试验和动力模型获取的优化参数,进一步利用管式炉模拟试验研究循环流化床焚烧炉处置废盐的可行性.结果表明:该农药废盐热解和燃烧的失重过程相似,在升温过程中一直处于缓慢失重状态,但均只有一个明显的失重阶段.其中,热解的失重阶段为170~298℃,700℃时减重率达到84.08%,燃烧的失重阶段为194~315℃,700℃时减重率达到81.45%,为了使废盐充分反应,根据热重结果确定热处理温度为350℃.热处理动力学分析表明,燃烧和热解在失重阶段反应机理相同,氧气的存在可以促进废盐的热处理过程,确定了热处理的组分为空气组分,该农药废盐属于低热值成分复杂的固体废物.在上述条件下,利用管式炉模拟试验进一步优化了废盐的热处理条件为温度350℃、停留时间45 min、空气组分、空气流量40 mL/min.对热处理后的残留物及烟气进行GC/MS分析发现,热处理法可有效降低废盐中有机污染物含量,烟气中有害物质以苯系物为主,含有少量氯苯及氯代烃类有机物.研究显示,经过管式炉热处理试验后,废盐中有机污染物的去除率达82.93%,可以有效降低有机污染物含量,从而验证了该类废盐热处理的适用性.      

热分析-质谱联用分析生物垃圾热解机理

采用热分析-质谱联用技术研究了城市生活垃圾中三种生物质成分的热解过程,并采用Freeman-Carroll法定量分析了三种生物质热重动力学参数。结果表明木屑、落叶和菜叶这类生物质热解过程分为三个阶段,先是水分析出的微小失重阶段,之后是因纤维素等大分子进行交联缩聚的快速热解阶段,表现为放热效应,逸出的气体主要有H2O、CO2、C2H6/C2H4和CH4,最后是吸热脱链解聚的缓慢热解过程,逸出的小分子气体主要有CO2。     

呼吸型填埋场覆盖层技术研究Ⅱ：呼吸型覆盖层的甲烷氧化性能研究

基于前期研究构建的热动力自充氧装置,研究了模拟呼吸型自充氧覆盖层（2.4m×0.85m×3.6m,长×宽×高）对甲烷氧化性能的影响.结果表明,在垃圾快速降解期内,40cm厚自充氧覆盖层中的O2含量始终保持在15%以上,释放到外界的填埋气中CH4含量在检出限以下,与传统覆盖层技术相比,CH4含量最大可削减76.5%.通气...