Trend and seasonal variations of atmospheric CH4 in Beijing

The atmospheric CH4 in Beijing is still increasing, even though its increasing rate has significantly decreased from 1.76 ％/a during 1985-1989 to 0.50 ％/a during 1990-1997. The seasonal variation of CH4 concentration showed a double-peak pattern, one peak appearing in winter and the other in summer. It is evident that the annually seasonal variations of atmospheric CH4 in Beijing are different. From 1986 to 1997, the atmospheric CH4 increased by 185 ppbv, 37％ and 21％ of which were due to the increase in winter and in summer, respectively. After 1993, the annually seasonal increasing rate of CH4 concentration in summer (due to emission from biogenic sources) is negative while the increasing rate in winter (due to emission from non-biogenic sources) is positive about 25 ppbv/a. As a result, the increase of CH4 emission from non-biogenic sources in winter is the major reason that caused theannually seasonal increasing rate from 1993 to 1997. The biogenic sources in Beijing are shrinking while the non-biogenic ones (such as fossil fuel combustion) are enlarging.     

Trend and seasonal variations of atmospheric CH_4 in Beijing

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｅｔｈａｎｅ (ＣＨ4 )ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｒａｃｅｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ.ＢｅｃａｕｓｅＣＨ4 ｈａｓｓｔｒｏｎｇａｂｉｌｉｔｙｔｏａｂｓｏｒｂｉｎｆｒａｒｅｄ ｒｅｄｌｉｇｈｔａｎｄｔｈｅｎｗａｒｍｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ,ｉｔｓｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｈｏｓｅｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ (ＣＯ2 ) .Ｔｈｅｍａｉｎｂｉｏｇｅｎｉｃｓ…     

氮输入对三江湿地小叶章不同生长阶段土壤产生CH_4能力的影响

在小叶章(Deyeuxia angustifolia)不同生长阶段,用室内鲜土培养法对土壤CH4的产生能力进行了研究.结果表明,氮输入后,植物各生长阶段的土壤CH4产生率均随时间的推移发生了明显的波动.从生长季(6月7日～8月24日)CH4产生率均值来看,不同氮输入水平对土壤CH4产生起促进作用;不同氮输入水平对植物不同生长阶段CH4产生率影响明显.第一(6月7日～7月2日)、第二(7月2日～7月20日)阶段适量的氮输入(6g.m-2)对CH4产生起促进作用,但过量氮输入(12g.m-2)会对CH4产生起抑制作用;而第三(7月20日～8月7日)、第四(8月7日～8月24日)阶段不同氮输入均对CH4产生起促进作用;氮输入后,土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤基础呼吸(BR)、土壤代谢熵(qCO2)、土壤诱导呼吸(SIR)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和植物地上生物量与土壤CH4产生的动态关系存在差异.土壤CH4产生与qCO2呈显著正相关(p0.01),与土壤MBN、TOC和地上生物量呈显著正相关(p0.05).     

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%.     

内蒙古农牧交错带土地利用变化对CH4吸收的影响

于2008~2010年,根据邻近样地采样原则,选择位于内蒙古农牧交错带的天然草地和不同开垦时间的农田作为研究样地(G-草地; C5-开垦5a的农田;C10-开垦10a的农田;和C50-开垦50a的农田),利用静态箱法通过3a的野外试验,研究土地利用类型变化对CH4吸收的影响.结果表明:天然草地转变为农田后,不同开垦年限的农田土壤和草地土壤CH4吸收存在显著差异2008年(FCH4=273.7, P<0.001), 2009年(FCH4=264.8, P<0.001)和2010年(FCH4=362.4, P<0.001).草地转变为农田促进CH4吸收,2008, 2009 和2010年生长季的生长季(4~10月),草地CH4吸收量最低分别为141.4,210.0,236.0mg/m2.2008~2010年农田土壤CH4累积吸收量与草地土壤相比增加20%~280%.农田开垦年限影响CH4吸收,随着农田开垦年限的增加从开垦5~50a,CH4累积吸收量降低.相关分析表明,不同土壤CH4吸收与土壤水分含量和NH4+-N 含量呈负相关关系(R2=0.7380, P<0.01).草地转变为农田后,土壤水分含量和NH4+-N 含量驱动不同开垦年限的农田土壤和草地土壤CH4吸收差异.     

中国滨海湿地CH4通量研究进展

滨海湿地严格的厌氧环境造成与其面积不成比例的碳储量,同时有利于CH₄的产生。探讨滨海湿地温室气体通量,尤其是CH₄通量,对确定滨海湿地究竟是温室气体的“源”还是“汇”,评估滨海湿地对全球变化的影响具有重要的作用。论文通过对中国滨海湿地CH₄通量的排放机制、时空变化以及影响因素进行阐述总结得出：闽江河口CH₄通量明显大于长江口和黄河口,主要原因在于温度和生物量的差异;江苏滨海湿地CH₄通量的研究相对薄弱,南方红树林湿地CH₄通量的空间差异较大。潮汐对滨海湿地CH₄通量的影响呈“M”型：涨潮开始时,CH₄通量逐渐增加,随着水位的加深,逐渐减少;当落潮到最适宜产生CH₄的水位深度时,大量原先产生的CH₄开始排放出来,待水位继续下降,产生的CH₄极容易被氧化,开始减少。目前缺乏研究滨海湿地CH₄通量的标准方法,而且针对潮汐变化,微生物以及酶活性对CH₄排放的影响研究比较薄弱,在此基础上,提出了利用箱法进行CH₄通量的研究需因地制宜,依据研究目的以及植被、土壤、水文的差异选择不同的样点布设原则和采样方法。     

覆草旱作稻田CH4和N2O的排放

通过田间试验比较水稻覆草旱作常规施氮肥、覆草旱作推荐施氮肥和常规水作水稻全生育期内稻田土壤微量气体的排放.结果表明,旱作稻田N2O排放总量比水作稻田高1.5~3.7倍,在旱作覆草处理中常规施肥N2O排放较推荐施肥高2.4倍.水作稻田CH4排放总量比旱作稻田多5~6倍,而两旱作处理间差异不显著.水作稻田CH4的排放与水稻生育期关系密切,以分蘖盛期的2.2mg/(m2h)为最大;旱作稻田CH4的排放与施氮关系不明显.施氮是影响旱作稻田N2O排放的关键因素,每次施氮后,旱作稻田均会出现剧烈的排放高峰.水稻不同栽培方式的增温潜势的高低顺序为:覆草旱作常规施氮肥>常规水作>覆草旱作推荐施氮肥.     

耕作制度对川中丘陵区冬灌田CH4和N2O排放的影响

采用静态暗箱/气相色谱法连续2 a田间原位测定,研究川中丘陵区冬灌田CH₄和N₂O的排放特征和不同耕作制度对冬灌田CH₄和N₂O排放的影响.结果表明,1a只种1季中稻冬季灌水休闲的冬灌田(PF),在水稻生长期,CH₄平均排放通量为(21.44±1.77)mg·(m²·h)^-1,非水稻生长期为(3.77±0.99)mg·(m²·h)^-1,分别大大低于以前文献报道的在西南其它地方观测值;全年CH₄排放量以水稻生长期CH₄排放量为主,非水稻生长期CH₄排放量仅占全年总排放量的23.2%.冬灌田N₂O排放通量年均值为(0.051±0.008)mg·(m²·h)^-1,且主要集中在水稻生长季,非水稻生长期N₂O排放量仅占全年总排放量的8.1%.在采用水旱轮作制后,冬灌田CH₄排放量大大降低,稻-麦轮作(RW)和稻-油菜轮作(RR)全年CH₄排放量分别为PF的43.8%和40.6%.但冬灌田改为水旱轮作制后,N₂O排放量显著增大,RW和RR的N₂O年排放量分别是PF的3.7倍和4.5倍.综合考虑冬灌田在采用不同耕作制度后排放CH₄和N₂O的全球增温潜势(GWP),无论是短时间尺度还是长时间尺度,采用3种耕作制度全年所排放的CH₄和N₂O所产生的综合GWP都为:PF RW≈RR.在20a、100a和500a时间尺度上,PF分别约是RW和RR的2.6、2.1和1.7倍.冬灌田改为水旱轮作制度后能大大减少CH₄和N₂O所产生的综合GWP.     

厨余垃圾厌氧消化产甲烷速率经验模型的修正研究

分别通过单相和两相厌氧消化实验,对厨余垃圾产甲烷累积产量曲线进行了拟合.结果表明,单相厌氧消化产甲烷累积产量曲线符合二次函数关系,相关系数(R2)为0.9982;两相厌氧消化产甲烷累积产量曲线符合线性函数关系,相关系数(R2)为0.9972.以拟合函数为基础,在考虑系统负荷的前提下,建立了基准状态下的产甲烷速率经验模型,通过引入pH抑制系数和氨氮抑制系数对建立的产甲烷速率经验模型进行了修正.对经验修正模型预测结果进行了实验验证及误差分析.结果表明, 在检验水平a=0.01条件下,单相厌氧第1组和第2组试验数据试验数据与模型预测值的显著性检验统计量F分别为486.22和268.63,均远大于临界值(F0.99(1,58)=7.12);两相厌氧第1组试验数据和第2组试验数据与模型预测值的显著性检验统计量F分别为421.69和372.56,也远高于其临界值(F0.99(1,58)=7.12).说明该模型能很好地预测单相和两相厌氧消化产甲烷累积产量,且计算过程简单.     

我国4个WMO/GAW本底站大气CH4浓度及变化特征

利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术自组装的大气CH4在线观测系统,于2009～2010年在青海瓦里关、浙江临安、北京上甸子和黑龙江龙凤山这4个世界气象组织全球大气观测网(WMO/GAW)大气本底站对大气CH4进行了在线观测.临安站在所有季节中CH4浓度都表现出类似的日变化趋势,即浓度在每日～05:00(北京时间)达到最高值,在～14:00为最低.夏季龙凤山站CH4浓度表现出类似的规律,但其日变化振幅较大,达到216.8×10-9(摩尔分数,下同).上甸子站春、秋、冬季CH4浓度呈现类似变化趋势,但夏季日平均值较高,在晚间～20:00达到最高值,瓦里关站四季CH4浓度日变化均不明显.3个区域本底站(临安、上甸子和龙凤山)全年CH4本底浓度存在明显的变化,临安站CH4本底浓度在7月达到全年最低水平.龙凤山站则表现出相反的趋势,在8月达到全年最高值,其全年浓度表现出"W"型变化.冬季龙凤山和上甸子站CH4浓度高于春季和秋季.瓦里关站全年浓度变化较小,月平均浓度振幅仅为11.5×10-9.临安、上甸子和龙凤山3个区域本底站夏季CH4非本底数据占总数据的比例>70%.为分析气团传输的影响,对4站夏季高浓度时刻(瓦里关:CH4>1 870×10-9,龙凤山CH4>2 100×10-9,临安CH4>2 150×10-9,上甸子CH4>2 050×10-9)对应的气团轨迹进行聚类分析表明,夏季出现的高浓度CH4观测数据可能主要由气团传输所引起.     

氮输入对小叶章不同生长阶段土壤CH4氧化的影响

用盆栽法对小叶章不同生长阶段土壤CH4氧化能力随时间变化进行了研究.结果表明,氮输入后,植物各生长阶段的CH4氧化率均随时间推移发生了明显的波动变化.从生长季(6月7日~8月24日)CH4氧化率均值来看,只有12g/m2处理对CH4氧化起促进作用,且12g/m2和24g/m2处理之间存在显著性差异(n = 4, P < 0.05).不同氮输入水平对植物不同生长阶段CH4氧化率影响明显.第一阶段(6月7日~7月2日)适量(6g/m2)氮输入对CH4氧化起促进作用,但过量(12g/m2)氮输入则起抑制作用.第二阶段(7月2日~7月20日)只有12g/m2处理起促进作用.第三(7月20日~8月7日)、四(8月7日~8月24日)阶段氮输入对CH4氧化起抑制作用.氮输入后,土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤基础呼吸(BR)、土壤代谢熵(qCO2)、土壤诱导呼吸(SIR)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和植物地上生物量与土壤CH4氧化的动态关系存在差异.土壤CH4氧化仅与MBC呈极显著负相关(P < 0.01),与其他影响因子相关性较小.     

耕作方式对紫色水稻土农田生态系统CH4和N2O排放的影响

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内1990年设立的长期免耕试验田为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,对传统的冬水田平作（CT）及由其改良而成的水旱轮作（CTR）、厢作免耕（NTP）和垄作免耕（NTR）等农田生态系统CH4和N2O的排放进行了连续1 a的田间原位观测研究.结果表明,传统的CT处理中,CH4和N2O主要排放时期为水稻种植季,该时期的持续时间仅占全年的27.1%,但2种温室气体的总排放量分别占全年的77.6%和55.0%;耕作制度改良后,CH4排放降低而N2O排放增加.不同耕作方式下CH4的年平均排放通量[以CH4计,mg.（m2.h）-1]为CT（2.96±0.04）〉NTR（1.83±0.21）〉NTP（1.42±0.01）〉CTR（0.96±0.09）,CT处理的CH4排放极显著高于CTR和NTP处理（P〈0.01）,显著高于NTR处理（P〈0.05）;N2O的年平均排放通量[以N2O计,μg.（m2.h）-1]依次为CTR（123.6±47.1）〉NTR（115.2±22.1）〉NTP（100.5±25.8）〉CT（81.3±13.5）,CTR处理N2O的排放显著高于CT（P〈0.05）.通过对不同时间尺度（20、100及500 a）2种温室气体综合全球增温潜势（global warming potential,GWP）的计算,可以发现,改良后的3种耕作方式对CH4和N2O的综合GWP有一定的减排作用,无论时间尺度长短,4种耕作处理全年所排放的CH4和N2O所产生的综合GWP均为CT〉NTR〉NTP〉CTR.因此,耕作方式的改良对紫色水稻土农田生态系统中CH4和N2O综合GWP减排有着明显的效果.     

环境因素对芦苇湿地CH4排放的影响

用封闭式箱法对辽河三角洲芦苇湿地温室气体CH₄ 排放进行了长期观测 .结果表明 ,CH₄ 排放有明显的季节变化规律 ,平均通量为 520μg·m^-2·h^-1.土壤产CH₄ 活性主要发生在0～5cm土层中 ,并随土层深度的增加而显著下降 .CH₄排放受环境因素影响很大 ,土壤氧化还原电位在 -110mV时就有CH₄排放 ,其排放量随氧化还原电位的下降而增加 .另外 ,随着淹水深度的增加 ,CH₄ 排放反而减少 .在测定期内 ,CH₄ 排放与温度呈明显的正相关 (R²=0196,n=21,P<0.05).     

Fluxes of CH4 and N2O from soil under a tropical seasonal rain forest in Xishuangbanna, Southwest China

CH4 and N2O fluxes from soil under a tropical seasonal rain forest in Xishuangbanna, Southwest China were measured for one year using closed static chamber technique and gas chromatography method. Three treatments were set in the studied field: (A) litter-free,(B) with litter, and (C) with litter and seedling. The results showed that the soil in our study was a sink of atmospheric CH4 and source of atmospheric N2O. The observed mean CH4 fluxes from treatments A, B, and C were -50.0±4.0, -35.9±2.8,-31.6±2.8 μgC/(m2·h),respectively,and calculated annual fluxes in2003 were -4.1,-3.1,and -2.9kgC/hm2,respectively.The observed mean N2O fluxes from treatments A,B,and C were 30.9±3.1,28.2±3.5,50.2±3.7μgN/(m2·h),respectively,and calculated annual fluxes in 2003 were 2.8, 2.6, and 3.7 kgN/hm2, respectively. Seasonal variations in CH4 and N2O fluxes were significant among all the three treatments. The presence of litter decreased CH4 uptake during wet season (P ＜ 0.05), but not during dry season. There was a similar increase in seedlings-mediated N2O emissions during wet and dry seasons, indicating that seedlings increased N2O emission in both seasons. A strong positive relationship existed between CH4 fluxes and soil moisture for all the three treatments, and weak relationship between CH4 fluxes and soil temperature for treatment B and treatment C. The N2O fluxes correlated with soil temperature for all the three treatments.     

光离子检测器测定大气中溴甲烷

用Ｔｅｎａｘ作为吸附剂捕集大气中的痕量溴甲烷,用气相色谱法和光离子检测器,对其进行检测,相对偏差为０．０５２１,最小检测限为１０ｐｇ。室内外大气中的浓度分别为２４×１０（－１２）（Ｖ／Ｖ）和７７．４×１０（－１２）（Ｖ／Ｖ）,污染在１０（－１１）（Ｖ／Ｖ）水平。     

淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量年际变化及其对氮输入的响应

利用静态暗箱-气相色谱法自2002～2004年连续3a观测了三江平原淡水沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放特征及外源氮素输入条件下温室气体通量的变化.结果表明,三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放具有明显的季节及年际变化规律.其中生态系统呼吸CO₂排放的最大值[779.33～965.40 mg·(m·h)^-1]出现在7、8月份,CH4通量最大值[19.19～30.52 mg·(m·h)^-1]出现在8月,N₂O通量最大值[0.072～0.15 mg·(m·h)^-1]出现在5月和9月,3种温室气体通量最小值CO₂为2.36～18.73 mg·(m·h)^-1;CH₄为-0.35～0.59 mg·(m·h)^-1;N₂O为-0.032～-0.009 mg·(m·h)^-1大都出现在冬季,且冬季淡水沼泽湿地表现为N2O的吸收.对气候因子的分析发现,温度条件是影响淡水沼泽湿地温室气体排放通量季节性变化的主要因子,而降水和积水水位变化是影响其排放年际变化的关键因素,特别是降水对CH₄排放通量的影响较其它2种温室气体更显著,且冬季雪融水对夏季CH₄的排放起重要作用.CO₂和CH4排放与土壤温度(5cm)呈显著的指数相关关系,而N₂O排放通量与土壤温度和水深相关性不显著.氮输入促进了三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体的排放,与对照处理相比,其排放通量分别升高了34%,145%和110%.     

沼泽湿地生态系统土壤CO2和CH4排放动态及影响因素

湿地在全球陆地生态系统碳循环中具有重要的作用,沼泽湿地温室气体排放特别是CO₂和CH₄排放具有明显的时空变化特征.沼泽湿地CO₂和CH₄的产生和排放与土壤有机碳、溶解有机碳及氮素含量有密切关系,同时受土壤温度和水文条件的影响.三江平原沼泽湿地土壤中CO₂和CH₄具有较高的浓度值,浓集中心位于植物根层(10～35cm), 9月下旬到10月中旬沼泽湿地植物地上部分枯死后,土壤中CH₄和CO₂浓度有阶段性增加的趋势,且土壤中CO₂与CH₄间呈显著正相关关系.沼泽湿地生态系统呼吸及土壤呼吸对CH₄排放通量也有较大的影响,二者间呈显著正相关关系.     

江苏省温室气体排放研究

根据IPCC Guidelines(1995)提供的方法,对1990年江苏省温室气体排放清单统计计算,分析该地区能源、工业及农业CO_2、CH_4等温室气体排放量的状况.江苏省年人均排放CO_2为1970kg、CH_4为22.65kg、N_2O为0.11kg,与全国平均水平接近、为全球均值一半.能源消耗是江苏省各项活动中CO_2的排放主要因素,占总排放量的91.6%;CH_4的排放主要来自水稻田,占总排放量的44.1%.     

Influence of chlorine on methane oxidation

Experiments on CH4/Cl2/O2/N2 oxidation were conducted in an atmospheric pressure flow reactor to understand the influence of chlorine on hydrocarbon oxidation in hazardous waste incineration. The reaction temperature varied from 973 to 1273 K and the chlorine to hydrogen mole ratio (Cl/H) of the inlet mixture varied from 0 to 0.44. The species produced in the reaction were measured online with Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). It was found that the destruction and removal e ciency of CH4 increased with Cl/H mole ratio. Increasing Cl/H favored COCl2 and CO formation and inhibited the CO oxidation process. As Cl/H approached 0.44, the concentrations of CH2Cl2 and CH3Cl first increased, and then declined. Reaction temperature greatly a ected the reaction system. Increasing temperatures raised the destruction removal e ciency of CH4 and decreased the concentrations of CH3Cl and CH2Cl2. With a certain ratio of Cl/H, the concentrations of CO and COCl2 first increased and then declined. The CO and COCl2 concentration peak was observed around 1100 K and 1023 K, respectively. When the reaction temperature exceeded 1273 K, carbon in CH4 was mostly converted to CO2. It could be concluded that the presence of chlorine enhanced the destruction of CH4, but resulted in the more toxic incomplete combustion products emission such as COCl2 when the reaction temperature was not high enough.     

中国污水处理厂甲烷排放研究

基于实测排放因子矩阵和排放源(污水处理厂)层面的活动水平,较为彻底地自下而上核算了中国2012年所有污水处理厂的CH4排放量.结果表明,中国污水处理厂总CH4排放为52642t,其中生活污水处理厂排放39921t,占75.84%,工业污水处理厂排放12721t,占24.16%.福建、江苏、浙江等省的CH4排放量最高,宁夏、青海、西藏等省的排放量最低.生活污水处理厂的CH4排放占主体,主要原因是全国生活污水处理厂去除的COD量远高于工业污水处理厂的去除量.全国仅福建和江苏两省的工业污水处理厂的CH4排放量超过了生活污水处理厂的排放量.相比国家信息通报2005年排放结果,本研究的结果比其低,主要是由活动水平和排放因子的差异造成.中国99.93%的城市污水处理厂年平均COD进口浓度都低于1000mg/L,85.94%的工业污水处理厂年平均COD进口浓度低于1000mg/L,导致厌氧工艺处理的COD量较少.中国污水处理厂去除掉的COD量仅是全国COD总去除量的小部分,而大多数(64.98%)的COD是在工业企业内部被去除掉的,而这部分废水的COD浓度较高,故企业内部的废水处理应该是污水处理部门主要的CH4排放源.此外,还有相当于全国COD产生量三分之一的COD排入自然环境,这一环节的排放因子研究较为缺乏.