基于正交试验的臭氧及其前体物的非线性响应及控制方案

臭氧浓度与其前体物排放在不同地区、不同时刻具有高度非线性关系,如何精准防控臭氧污染成为了目前研究的难点.本文基于WRF-Chem空气质量模式和自建的乌海市2018年大气污染物排放清单,以2018年8月17~20日乌海市海勃湾市区的一次臭氧污染过程为例,利用有交互作用的正交试验研究臭氧及其前体物之间的非线性响应,揭示臭氧生成敏感性并确定最优控制方案.结果表明,NO_x、VOCs与CO的交互作用、CO、排放的污染物和气象场的交互作用是影响海勃湾市区臭氧浓度的主要因素,在臭氧超标日的12：00~18：00臭氧生成对NO_x排放量最为敏感,当NO_x、VOCs和CO协同削减60%、30%和30%时,臭氧平均浓度下降最为显著,为12.6 μg·m^-3（7.8%）;通过对化学反应机制分析得出,VOCs和CO通过与·OH和HO₂·等自由基反应进而影响整个光化学反应,是导致VOCs与CO对臭氧生成存在显著交互作用的原因.该方法为研究臭氧及其前体物的非线性响应和制定臭氧污染控制方案提供了一种新的思路.     

城市污水处理行业污染物减排与CO2协同控制研究

明确污水处理中COD去除量与CO2排放的关系,有助于提高污水处理厂COD去除率的同时减少CO2排放量.从系统优化的角度对污水处理节能减排开展研究,以城市污水系统费用最小化为目标,各个污水厂的日处理量和回用水量为系统变量,构建城市典型污水处理系统规划模型,根据参数COD排放标准和二氧化碳排放限值的变化进行优化,调整污水运营,实现经济效益和环境效益的“双赢”.COD排放标准分别为二级、一级B、一级A时,总CO2排放量分别为13408.74,15304.47,15900.81t/a.结果表明,COD排放标准越高,COD去除率增大,CO2排放量也随之增大.     

不同特性的多孔炭对CO2的吸附研究

分别用苯胺和糠醇为碳源、NaY分子筛为硬模板在碳化温度为700与900℃下合成了多孔炭(MC-AN-700、MC-AN-900、MC-FA-700和MC-FA-900),并对材料进行了结构表征,研究了低浓度CO2在这些材料和商业活性炭(AC)上的动态吸附.结果显示,MC-AN-700的氮和氧的含量均最高,分别为6.59%和8.71%;MC-FA-900的总孔容居于首位,为0.73cm3/g,但微孔体积中,AC的最大,为0.35cm3/g.在常温常压下,初始浓度为10%的 CO2在5种材料上的饱和吸附量的顺序为:MC-AN-700(2.20mmol/g)>MC-AN- 900(1.72mmol/g)>AC(1.59mmol/g)>MC-FA-900(1.45mmol/g)>MC-FA-700(1.09mmol/g),吸附差异受吸附剂的微孔孔容和氮含量共同影响.在2%~10%的范围内,CO2吸附量随初始浓度增加而增加;在20、45和65℃3个温度下,CO2吸附量随温度升高而降低.经4次脱附再生后,MC-AN-700的吸附量仍保持了原有吸附量的91%,高于MC-FA-900(86%)与AC(85%).     

凋落物处理对森林地表CO2通量的影响及其调控机理

全球变化和森林演替可以导致森林地表凋落物数量和质量的变化,从而对森林地表 CO2通量产生影响。本实验对亚热带不同演替阶段的3种,即马尾松林（前期）、混交林（中期）和季风林（后期）进行地表凋落物去除、加倍与置换处理,利用静态箱气相色谱法测定地表CO2通量,并同步测定气温、土壤温度和湿度,分析凋落物质量和数量变化对森林地表CO2通量的影响及其调控机理。结果表明,（1）去除凋落物处理显著降低了不同演替阶段的3种森林地表CO2通量,而加倍凋落物处理可以增加森林地表CO2通量,但不同演替阶段增加的幅度不同,依次为：季风林＞马尾松林＞混交林。（2）置换凋落物对不同演替阶段的森林地表 CO2通量的影响不同,在演替后期的季风林中,置换混交林和马尾松林凋落物处理均增加地表CO2通量;在演替中期的混交林中,置换季风林和马尾松林凋落物均降低地表CO2通量。在演替前期的马尾松林中,置换季风林凋落物增加地表CO2通量,而置换混交林凋落物降低了地表CO2通量（3）结合测定的土壤温度和水分数据分析得出,凋落物处理引起森林地表 CO2通量的变化是通过处理凋落物质量和数量后改变森林地表水热条件来实现的。（4）3个林型的各种处理,地表 CO2通量与土壤温度均呈显著的指数相关关系,但不同处理不同地改变了森林地表土壤 CO2通量对温度的敏感性,即Q10值。     

水稻根系生长发育对CO2浓度升高的响应及其品种间的差异

Minirhizontrons是一种非破坏性、定点、可直接观测和研究植物根系的新方法。利用微根管Minirhizotrons在试验田的温室大棚内研究CO2浓度升高作用下的水稻根系生长发育,试验采用完全随机处理,探讨CO2浓度升高（800μmol·mol-1）对水稻（Oryza sativa L.）生物量和根系形态的变化差异。结果表明,与CO2对照相比,CO2浓度升高显著增加4个水稻品种（2种杂交籼稻和2种常规籼稻）的地上部生物量,增幅为8.58%-12.66%,平均增加10.61%。CO2浓度升高条件下,根的生物量分别增加了3.16%-12.13%,平均增加8.64%。高CO2浓度对根系形态的影响表明,4种水稻根系对CO2浓度升高都有积极的响应。CO2浓度升高条件下,各根系指标在水稻不同生育期都有显著增加,根长密度、表面积、体积和根数的平均增幅分别为10%-27%、21%-24%、20%-58%和4%-18%。但在水稻生长发育过程中,品种间也存在着差异。CO2浓度升高和对照处理,籼型杂交稻威优644（V644）和金优207（JY207）的根长密度和根数表现出相似的变化趋势;高CO2浓度处理时其根长密度平均都增加了10%,根数平均增加4%和8%。CO2浓度升高和对照处理,2种籼型杂交水稻的根体积和表面积表现出较快的增长幅度,都呈现出近线性的生长趋势;CO2浓度升高处理下其根体积平均增加40%和25%,表面积平均都增加了24%。CO2浓度升高和对照处理,籼型常规稻湘晚12号（XW12）和丰华占（FHZ）的生长变化趋势表现一致,生长发育后期达到一个近似饱和的拐点。CO2浓度升高条件下其根长密度、根数和根体积分别平均增加27%和24%、18%和11%、58%和20%,根表面积平均都增加了21%。     

利用侧光光纤优化生物反应器固定CO_2的研究

为了研究Chlorella sp.固定CO2的效果,降低能耗,采用自制生物光照反应器并选用侧光光纤作为光源。实验结果表明,在适宜条件下,通入浓度为10%CO2后,Chlorella sp.的生长明显加快。当选择红光和蓝光作为侧光光纤的光源交替运行,2 mm与3 mm光纤各28根耦合于16 W的光源发生器,较120 W LED外置光源而言,每瓦可提升6倍的生长速率。     

基于遥感技术的人工速生林二氧化碳吸收量估测

选择宁夏中卫市中冶·美利纸业集团的林纸一体化人工速生杨基地作为研究对象,以CBERS/CCD影像和同步实测样地数据为基础,利用相关分析方法筛选出相关系数分别为0.939和0.936的NDVI和RVI两个变量,构建了基于NDVI、RVI及NDVI和RVI的3个人工速生林地叶面积遥感回归估测模型,R2分别为0.882、0.877和0.885,并通过相关检验,估算出研究区不同林龄速生杨林地的叶面积。结合样地的实测净光合速率（PN,Net Photosynthetic Rate,μmol·m-2·s-1）,推算出不同林龄的速生杨单位叶面积的年二氧化碳净吸收量,最终估算出整个研究区的年固定碳（CO2）的净增量分别为326 648.66、315 688.73和322 509.04 t。通过与常规方法测得结果的比较,表明遥感结合地面实测数据估算林木固碳是可行的;从建立模型的R2值分析,根据不同植被指数建立的多元模型的精度要优于单一植被指数建立的一元模型;根据估测结果,随着林龄的增长,林木的固碳能力不断提高,但受不同生境的影响,增长速度存在空间差异。     

贸易隐含CO2测算及影响因素的结构分解分析

根据中国2002年、2005年和2007年非竞争型投入产出表,OECD的国外投入产出表和GTAP Version 7.0的CO2排放强度等数据,利用多国投入产出模型方法测算了中国对外贸易中的隐含CO2,分析了隐含CO2在主要贸易伙伴国中的贸易流向,并通过结构分解方法分析了出口规模与结构变化、投入产出表中间结构变化及单位产值CO2排放量三大因素对出口贸易隐含CO2的贡献.结果表明:2002—2007年,中国对外贸易创造了巨大贸易顺差,同时也带来了大量隐含CO2顺差,2007年CO2顺差达1 381.06×106 t;迅速增长的贸易规模是出口贸易隐含CO2增加的主要因素,CO2排放强度下降带来的技术效应是抑制出口贸易隐含CO2增加的重要因素.      

基于粗糙集与灰色SVM的中国CO2排放量预测

从我国CO2排放量的不确定性、不完整性、小样本等特征出发,以灰色系统(GM)模型和支持向量机(SVM)模型为基础,建立基于粗糙集的组合预测模型.利用该模型以我国1990~2011年CO2排放量的数据以及同期的人口数量、GDP和能源消耗总量数据为基础对我国同期CO2排放量进行预测来验证其有效性,最后对我国2012~2017的CO2排放量进行预测.结果表明,灰色系统理论与支持向量机模型仅能够反应我国CO2排放的长期变化趋势,在预测精度上存在一定缺陷而基于粗糙集与灰色SVM的组合预测模型在预测精度上明显优于以上两种方法,能够对我国未来CO2排放量进行准确有效的预测分析.     

A risk assessment methodology for high pressure CO2 pipelines using integral consequence modelling

This paper presents a risk assessment methodology for high pressure CO₂ pipelines developed at the Health and Safety Laboratory (HSL) as part of the EU FP7 CO2Pipehaz project. Until recently, risk assessment of dense phase and supercritical CO₂ pipelines has been problematic because of the lack of suitable source term and integral consequence models that handle the complex behaviour of CO₂ appropriately. The risk assessment presented uses Phast, a commercially available source term and dispersion model that has been recently updated to handle the effects of solid CO₂. A test case pipeline was input to Phast and dispersion footprints to different levels of harm (dangerous toxic load and probit values) were obtained for a set of pipeline specific scenarios. HSL's risk assessment tool QuickRisk was then used to calculate the individual and societal risk surrounding the pipeline. Knowledge gaps that were encountered such as: harm criteria, failure rates and release scenarios were identified and are discussed.