二氧化碳转化制取燃料及高值化学品研究进展

二氧化碳(CO₂)的捕集及转化技术可将CO₂转化为清洁燃料和高值化学品,是未来缓解能源问题的有效途径之一。基于CO₂的转化机理,结合近几年CO₂转化技术的发展,重点介绍了催化转化、电化学还原、光化学转化、光电催化转化及生物转化技术制备CH₃OH、HCOOH、C₂H₆O、CH₃COOH等一系列高值化学品的研究进展;基于现有技术,通过进一步开发利用新型催化剂,培育优化具有CO₂转化功能的微生物等手段,将CO₂转化技术与多领域技术相结合发展,可为CO₂转化技术的大规模工业化生产及实际应用打下坚实的基础。     

盐度和水淹对短叶茳芏枯落物分解和二氧化碳释放的影响

在全球气候变暖和盐水入侵的背景下,探究湿地枯落物分解和CO_2释放对盐度和水淹的响应具有重要意义.以闽江河口湿地的短叶茳芏为研究对象,模拟不同盐度和水淹条件下枯落物分解.研究结果表明:(1)盐度升高抑制枯落物的分解(p0.01),低盐(5)、中盐(10)、高盐(15)在非水淹条件下分别比对照(0)的失重率平均减少10.83%、17.93%和29.39%,水淹条件下平均减少24.18%、31.62%和47.46%.(2)对照组的枯落物分解速率为水淹条件(0.0070 d~(-1),t_(0.95)=0.76 a)大于非水淹条件(0.0051 d~(-1),t0.95=0.94 a),而处理组的枯落物分解速率和CO_2释放速率均呈现出非水淹条件大于水淹条件.非水淹的枯落物CO_2释放通量比水淹条件的增长7.05%~86.23%.(3)在枯落物分解95%的干物质的期间内,与水淹条件相比,非水淹对照组平均每g干物质释放的CO_2高于水淹对照组34.49%;然而,随盐度升高,非水淹条件下的平均每g干物质释放的CO_2受抑制.(4)盐度和水淹对枯落物残留量的贡献率分别为24.82%和14.29%,对枯落物CO_2释放通量的贡献率分别为75.62%和6.13%.     

磷对超积累植物--东南景天生长和积累锌的影响

通过溶液培养试验,探讨了东南景天植株体内磷锌相互关系.结果表明,在一定范围内供磷(0.5-2.0mmol·L-1)能明显促进东南景天的生长,显著提高叶片、茎和根的生物量适当的增磷(0.5-1.0mmol·L-1)极显著提高东南景天叶片、茎的锌含量和地上部的锌积累量;高磷(2.0mmol·L-1)则降低地上部的锌含量和积累量.无论在何种磷锌水平处理下S(地上部的锌积累量)/R(根系的锌积累量)比值始终大于1,表明在东南景天植株体内可能存在明显的"增磷诱导锌需求(Phosphorusinduced zinc requirement)"现象.从植物修复角度来说,利用增磷手段提高超积累植物东南景天的生物量和地上部锌的积累能力具有重要的应用价值.     

长江下游河-湖系统溶解性有机碳化学组成、变化特征及其与二氧化碳分压的关系

河流、湖泊等水环境的溶解性有机碳(DOC)是流域碳循环的重要组成部分,水环境中的DOC来源、化学组成及迁移转化是碳的生物地球化学循环的核心问题.文章选择长江下游-河口区河段、巢湖、鄱阳湖,研究了DOC化学组成、荧光特征的时空变化以及其与二氧化碳分压的关系.结果表明,湖泊和河流系统的DOC浓度、化学组成和荧光特征均存在显著空间差异.巢湖与鄱阳湖水体中DOC浓度的均值分别为(3.67±1.08)和(3.50±1.63)mg·L~(-1),显著高于长江下游-河口区河段的(1.82±0.43)mg·L~(-1).在化学组成方面,巢湖DOC的化学组成以类蛋白I类和类蛋白II类物质为主,所占比例在70%以上;鄱阳湖DOC则以微生物代谢物、腐殖酸类物质为主,比例达55%以上;而长江下游-河口区河段DOC中各组分所占比例比较接近.巢湖DOC的荧光指数均值为2.03,新鲜度指数均值为1.19,表明巢湖主要为内源性DOC,降解程度较低;而长江下游-河口区和鄱阳湖的荧光指数均值分别为1.78和1.73,新鲜度指数均值分别为0.91和0.96,表明陆源DOC的贡献较大,降解程度较高.长江下游-河口区河段DOC化学组成和特性存在显著季节变化,DOC腐殖类物质比例在夏季显著高于冬季,陆源土壤侵蚀是长江夏季DOC的重要来源;荧光指数均值从夏季的1.72增加到冬季的1.87,也表明长江DOC夏季外源的贡献高于冬季.巢湖的DOC浓度在夏季高于冬季,但其各化学组成和荧光指数变化相对较小,表明巢湖DOC化学组成和来源受季节变化影响不大.新鲜度指数在长江下游-河口区河段和巢湖中均为夏季略高于冬季,表明夏季水体中新近产生的DOC多于冬季.相关分析表明,类蛋白I类和类蛋白II类的比例与荧光指数显著正相关、与新鲜度指数显著正相关,是内源性DOC和新近产生的DOC的重要成分;二氧化碳分压与微生物代谢物的比例正相关,与类蛋白II类比例负相关,反映了微生物代谢活动及类蛋白II类物质的分解消耗对二氧化碳分压的重要贡献.微生物代谢产物和类蛋白II类物质可能是反映DOC降解过程以及水体二氧化碳分压的关键化学组成.     

Diel and seasonal variation of methane and carbon dioxide fluxes at Site Guojiaba, the Three Gorges Reservoir

In order to investigate the CH4 and CO2 fluxes across the water-gas interface and identify their controlling factors, four diel field campaigns and one monthly sampling campaign during June 2010-May 2011 were carried out at a site near the Three Gorges Dam, China. The averaged CH4 and CO2 fluxes across the air-water interface from the site were much less than those reported from reservoirs in tropic and temperate regions, and from the natural river channels of the Yangtze River. CH4 Fluxes at the site were very low compared to most other reservoirs or natural lakes. One of the most important reasons may be due to the oxidation of CH4 in the water column owing to the great water depth and high DO in water in the Three Gorges Reservoir. The averaged monthly CH4 and CO2 fluxes at the site during the observation year were 0.05 mg/（m^2·hr） and 104.43 mg/（m^2·hr） respectively with the maximum occurred in July 2010. The monthly CO2 fluxes during the observation year were positively correlated to the surface water temperature, and negatively correlated to the air pressure and the surface water pH. The CO2 flux showed a positive correlation with DOC to some extent, although not significantly, which indicated that allochthonous organic C was a major source of CO2 and biogeochemical processes in this reservoir were C-limited. The significantly positive correlation between the reservoir outflow and the seasonal gas flux indicate the disturbance condition of the water body dominated the seasonal gas emission.     

退耕植茶对川西低山丘陵区土壤活性有机碳组分的影响

为探讨退耕植茶对土壤活性有机碳组分的影响,选取退耕2~3年(RT 2~3)、9~10年(RT 9~10)和16~17年(RT 16~17)的茶园为研究对象,以邻近撂荒地为对照(CK),测定其土壤颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)、可矿化有机碳(MOC)含量,并分析其分配比例随退耕植茶年限推移的变化.结果表明,POC、MBC和WSOC对退耕植茶的响应较为一致,与对照相比,退耕植茶初期(RT 2~3),各组分含量均降低,但随着植茶时间的推移,各组分含量逐渐增加,在植茶9~10或16~17年后显著高于撂荒地;退耕植茶后MOC含量显著降低,总体表现为CKRT 16~17RT 9~10RT 2~3,0~10 cm土层,RT 2~3、RT 9~10和RT 16~17土壤MOC含量分别较对照显著下降35.25%、23.89%和16.87%,10~20 cm土层中分别下降32.31%、13.09%和23.22%,20~40 cm土层中分别下降36.43%、28.79%和30.76%.植茶后,土壤活性有机碳在总有机碳中的比例整体现为0~10 cm高于20~40 cm,相较于表层土壤,深层土壤碳库的稳定性更强.退耕植茶有利于土壤肥力的保持,对提升土壤有机质水平起到积极作用,且随植茶时间的推移,土壤对碳的固持作用增强,土壤质量得到提升.     

类群划分方法对南亚热带水库夏季浮游植物群落与环境响应关系的影响

浮游植物群落对环境变化敏感,常用于评价水质和生态系统健康状态,但其对环境响应受类群单元的影响.为了解不同类群划分方法对浮游植物群落与环境响应关系的影响,以南亚热带地区8座水库的夏季浮游植物群落为研究对象,比较了分别以种（species）、属（genus）和门类（phyla）、形态功能群（morphology-based functional groups,MBFG）和生境模板功能群（functional groups,FG）为类群单元下浮游植物群落与环境因子的响应关系的差异.结果表明,8座水库均为中营养水体,以水温高（32.6±1.1）℃和有效光场弱（Z_eu/Z_m为0.48±0.28）为特征,水库间环境差异主要体现在溶解性营养盐的梯度上,溶解性营养盐的梯度显著高于总营养状态、温度和有效光照强度的环境梯度（P<0.05）.群落中种和属水平的类群单元多但生物量低,MBFG功能群和门类类群单元少但生物量高,导致虽然种属归类法的群落距离大于其他归类法,但种和属类群划分法的物种梯度（SCBD）和样点梯度（LCBD）均小于MBFG功能群和门类归类法.统计分析表明,5种类群划分法中只有MBFG和门类归类法的群落梯度对溶解性营养盐梯度有显著的响应关系,尤其是对pH值和PO₄^3--P浓度变化的响应;只有MBFG和门类归类法的群落梯度与营养状态指数（TSI）变化有显著回归关系.以上结果表明,当环境变化主要体现在营养盐的供应差异时,MBFG和门类类群划分法对环境识别的灵敏度高于其他方法.     

江西省不同农田利用方式对土壤碳、氮和碳氮比的影响

基于江西省16582个农田耕层(0~20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、数理统计与地统计学等分析方法,探讨了不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)对土壤有机碳(SOC)、氮含量(TN)和碳氮比(C∶N)的影响.结果表明,江西省耕层土壤SOC、TN含量和C∶N比分别为5.22~34.56 g·kg~(-1)、0.26~3.06 g·kg~(-1)和2.98~52.67,均处于中等偏上水平.经半方差函数分析,江西省土壤SOC、TN和C∶N比的空间变异主要是由随机性因素引起的;方差分析显示,不同土地利用方式下耕地土壤中SOC、TN和C∶N比存在显著差异,土壤SOC和TN含量表现为两季水田水旱轮作一季水田一季旱地两季旱地,而土壤C∶N比则表现为两季水田两季旱地一季水田水旱轮作一季旱地,土壤C∶N比对估测区域土壤有机碳储量具有良好的指示作用,因此,从土壤C∶N比角度考虑,水田更有利于SOC的贮存,有利于增加土壤汇集碳氮的能力.Pearson相关性分析表明,5种利用方式下经度、纬度和海拔与土壤SOC、TN含量和C∶N比具有显著的相关关系.     

Effects of land use, climate, topography and soil properties on regional soil organic carbon and total nitrogen in the Upstream Watershed of Miyun Reservoir, North China

Soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) contents as well as their relationships with site characteristics are of profound importance in assessing current regional, continental and global soil C and N stocks and potentials for C sequestration and N conservation to offset anthropogenic emissions of greenhouse gases. This study investigated contents and distribution of SOC and TN under different land uses, and the quantitative relationships between SOC or TN and site characteristics in the Upstream Watershed of Miyun Reservoir, North China. Overall, both SOC and TN contents in natural secondary forests and grasslands were much higher than in plantations and croplands. Land use alone explained 37.2% and 38.4% of variations in SOC and TN contents, respectively. The optimal models for SOC and TN, achieved by multiple regression analysis combined with principal component analysis (PCA) to remove the multicollinearity among site variables, showed that elevation, slope, soil clay and water contents were the most significant factors controlling SOC and TN contents, jointly explaining 70.3% of SOC and 67.1% of TN contents variability. Only does additional 1.9% and 3% increase in the interpretations of SOC and TN contents variability respectively when land use was added to regressions, probably due to environment factors determine land use. Therefore, environmental variables were more important for SOC and TN variability than land use in the study area, and should be taken into consideration in properly evaluating effects of future land use changes on SOC and TN on a regional scale.     

土地利用变化对喀斯特水体溶解无机碳、总氮和总磷输出的影响——以贵州普定沙湾模拟试验场为例

耦联水生光合作用的碳酸盐岩风化碳汇是全球碳循环研究的关键问题,生物碳泵效应不仅能够稳定碳酸盐风化碳汇,也有利于改善水环境,而过量输入氮、磷会导致水环境变差。土地利用变化作为全球变化重要内容之一,对流域碳氮磷的输出具有重要影响,但关于土地利用变化对喀斯特水体溶解无机碳、总氮和总磷输出影响的研究有待进一步加强。本研究以贵州普定沙湾喀斯特试验场为研究对象,以研究土地利用变化对水文、水化学、溶解无机碳汇通量、总氮通量和总磷通量的影响。结果表明,流量、径流深、土壤CO₂浓度、pCO₂、HCO^-₃浓度和电导率呈现出夏秋季节高、春冬季节低的变化特征,与pH变化相反。样地间,土壤CO₂浓度、pCO₂、HCO^-₃浓度和电导率表现为草地>灌丛地>农耕地>裸土地>裸岩地,与pH变化相反。参与岩溶作用的土壤CO₂是造成水化学变化的主要原因。溶解无机碳汇通量和总氮通量呈现出夏秋季节高、春冬季节...