珠江三角洲近地层CO2通量模拟分析与评估验证

利用能分别代表珠江三角洲草地、城市绿地及地带性森林植被生态系统的番禺站、东莞站和鼎湖山站CO2净通量资料对CT-2010碳源汇反演模式系统进行了验证,并利用该模式初步分析了区域净碳通量的时空分布及不同生态系统的碳汇特征.结果表明: CT-2010模式模拟的珠江三角洲城市绿地、地带性植被、以及草地生态系统碳通量与站点观测结果具有较好的一致性,其拟合相关系数(r)高于0.60(P<0.01),小时、逐日、日变化的残差均值低于2.0μmol/(m2?s);模式一定程度上能反映3种生态系统碳通量的季节分布特征,但各月的模拟值均高于观测值,其中对城市绿地生态系统的模拟最接近,残差年均值为0.964μmol/(m2?s),对草地和地带性森林植被生态系统的模拟效果相当,残差年均值分别为 2.056,2.100μmol/(m2?s);2004~2005年期间珠江三角洲地区近地层净碳通量为3.43μmol/(m2?s),其中冬季最强,为1.4μmol/(m2?s),春季次之,为1.35μmol/(m2?s),秋季和夏季最低,分别为0.51和0.18μmol/(m2?s);在冬、春两季,珠江三角洲区域为强的碳源区,而在夏、秋季,粤北和粤东大部分地区为较弱碳汇区;2004~2005年期间珠江三角洲地区陆地生态系统的碳汇为-6.5×10-3PgC,其中农作物,草地/灌木,常绿针叶/阔叶混合林是吸收CO2的主要生态系统,其净通量占陆地生态系统的比率分别为42.01%,31.46%和26.53%.     

光照强度和磷浓度对寡枝刚毛藻生长的影响

在利用沉水植被对湖泊进行生态修复过程中,当营养盐有所降低,水体透明度增加有利于沉水植物生长时,丝状绿藻——刚毛藻会大量生长,从而影响生态修复效果.为了研究光照强度和磷浓度对寡枝刚毛藻(Cladophora oligoclona)生长的影响,本实验用含有不同磷浓度(0.005,0.02,0.1,0.6mg/L)的BBM培养基,在不同光照强度[10,30,50μmol/(m2·s)]下培养寡枝刚毛藻16d.结果发现,在光照强度为10μmol/(m2·s),初始P浓度0.1mg/L以上时,刚毛藻鲜重增加(约0.05g),其余处理条件下,刚毛藻鲜重均减少,其中光强为50μmol/(m2·s),初始磷浓度为0.005mg/L时,刚毛藻鲜重减少量最大(约0.49g).叶绿素荧光参数Fv/Fm值的变化表现为光强越大,Fv/Fm的值越低.在光强为10μmol/(m2·s)时,Fv/Fm值在0.75左右.光强为50μmol/(m2·s)时,Fv/Fm值仅为0.3.在相同光强下,不同磷浓度对Fv/Fm值变化无显著影响.相对于磷浓度对刚毛藻生长的影响,光强对刚毛藻的生长影响更大,且高光强不利于刚毛藻的生长.     

南京典型水体春季温室气体排放特征研究

利用静态箱-气相色谱法对南京4条河流(内秦淮河、外秦淮河、金川河、团结河)和1座水库(丁解水库)的春季水-气界面CO2、CH4、N2O 3种温室气体通量进行包括昼夜变化的持续观测,对其变化趋势及影响因素加以分析.结果表明,春季团结河CO2和CH4的排放量最大,分别为1023.34,89.45mg/(m2·h),金川河两种气体排放量次之,内、外秦淮河CO2排放量相当,而内秦淮CH4的排放量比外秦淮小1个量级.丁解水库该2种温室气体排放量最小.金川河N2O的排放量最高,为151.31μg/(m2·h),团结河N2O排放量次之[111.74μg/(m2·h)],其他2条河流和丁解水库N2O的排放量均在一个量级上(101).水-气界面温室气体的排放受温度、压力、风速等环境因子影响.温室气体的昼夜变化分析结果表明,除了金川河N2O的排放趋势为昼间排放、夜间吸收外,其余河流及丁解水库均为温室气体的排放源.内秦淮和丁解水库的排放趋势受人为因素影响较大,外秦淮河的排放趋势主要受水位的高低变化影响,团结河的排放量受风速和温度的共同影响.金川河主要受微生物活性影响3种温室气体均呈明显的昼夜变化.5种水体在春季是大气3种温室气体的主要排放源.     

简易生活垃圾填埋场温室气体的排放研究

采用静态箱/气相色谱法对一座典型简易生活垃圾填埋场的CH4、N2O和CO2释放通量进行了为期1a的监测,讨论了相关影响因素和通量的季节变化。研究发现:该填埋场CH4、N2O和CO2年平均释放通量分别为(43.93±129.99)mgC/(m2·h)、(622.68±1215.54)μgN/(m2·h)和(132.57±158.90)mgC/(m2·h),即19.64kgCO2-eq/(m2·a)。CH4和N2O占温室气体年排放总量的比例分别为65.31%和13.01%,而在夏季和秋季N2O可占到当季温室气体排放量的20.23%和27.30%。统计分析显示:CO2释放通量与CH4(p0.01)和N2O释放通量(p0.05)显著正相关;N2O释放通量与气温显著正相关(p0.05);CH4和CO2释放通量呈现一定的季节差异,而N2O释放通量四季无显著差异。     

上海城市河流温室气体排放特征及其影响因素

为研究城区和郊区河流3种温室气体(N₂O、CH₄和CO₂)排放通量的差异,分别于春季(2013年4月)、夏季(2013年7月)、秋季(2013年10月)和冬季(2014年1月),利用浮箱法和扩散模型法对上海市城区河流(苏州河)和郊区河流(淀浦河)的温室气体排放通量进行了观测;并探讨了人类活动干扰下环境因子对温室气体排放的影响. 结果表明:研究区内2条河流是温室气体的排放源,城区河流N₂O和CH₄的扩散排放通量和浮箱排放通量年均值均比郊区河流大1~2个量级, CO₂两种排放通量在城郊区2条河流的年均值相当. 苏州河N₂O、CO₂和CH₄扩散排放通量年均值分别为15.88、6 748.27和84.98 μmol/(m2·h);淀浦河分别为0.61、2 978.98和9.61 μmol/(m2·h). 苏州河N₂O、CO₂和CH₄浮箱排放通量年均值为15.77、4 041.61和6 721.08 μmol/(m2·h);淀浦河为0.60、1 214.77和59.58 μmol/(m2·h). 城市河流呈现出高氮负荷及缺氧的特征,是影响中心城区河流N₂O、CO₂和CH₄扩散排放通量偏高的重要因素. CH₄浮箱排放通量和扩散排放通量的差异显示,城市河流中的富碳氮缺氧环境条件有利于随机气泡排放的发生,增强了温室气体的排放.      

贵州森林碳汇现状及增汇潜力分析

区域层面的森林碳收支估算研究有利于为整体层面持续固碳增汇的森林经营提供科学参考,评估森林碳汇对减少区域内碳排放的贡献。采用温室气体清单估算法,对2000、2005和2010年贵州省森林碳汇进行估算,结果表明:贵州省森林碳汇从15.380×106增长到22.447×106、24.314×106 t CO2,呈稳定增长趋势,占全省碳排放量的6.73%～10.35%。贵州省尚有161.70×104 hm2宜林地,如果能用于发展碳汇林业,每年可吸收CO2达2.379×106 t,30年内将吸收CO2达71.370×106 t。贵州省正处于碳排放增长阶段,相对于森林碳汇而言,全区域碳减排工作任重道远,森林碳汇能力有很大的提升空间。     

崇明东滩芦苇湿地温室气体排放通量及其影响因素

通过静态箱-气相色谱法对崇明东滩芦苇群落在生长周期内的3种温室气体——CH4、N2O和CO2的排放、吸收特征进行研究.结果表明:芦苇群落湿地CH4排放通量受温度影响较大,夏季排放通量明显高于其他季节,年均排放通量为74.46μg/(m2·h);N2O年均排放通量为2.22μg/(m2·h),冬季排放通量最大;CO2的吸收率季节变化明显,年均排放通量为-101.93mg/(m2·h).温度、芦苇植株光合作用及呼吸作用是影响CH4产生和排放的主要因素;而沉积物氮素不足和限制,则是促使芦苇群落表现出对N2O吸收的原因;芦苇的光合作用及土壤呼吸作用随温度和季节的变化是控制芦苇湿地CO2的排放和吸收的主要因素.芦苇植株发达的通气组织是CH4和N2O由大气向沉积物扩散的通道,同时分子扩散过程也是沉积物产生的CH4、N2O和CO2扩散到大气中的途径和方式.     

孟氏浮游蓝丝藻在模拟水体中的垂直分布与浮力规律研究

采用大型室内湖泊模拟装置对孟氏浮游蓝丝藻在富营养化湖泊中的垂直分布与迁移特征进行了模拟,并通过10 L玻璃瓶实验对孟氏浮游蓝丝藻浮力对光的响应进行了分析.湖泊模拟实验结果表明,光照后,表层孟氏浮游蓝丝藻开始向下层迁移,光照8h后,藻丝在深2～3m左右水层形成稳定聚集层;藻丝容易集聚层在光照度为10μmol·(m2·s)-1左右水层,处于该水层上部的藻丝漂浮百分率<50%趋向于沉降,处于该水层下部的藻丝漂浮百分率>50%趋向于漂浮;无光照后,藻丝开始往水体表层聚集,无光照12h后,约20%的藻丝聚集在水体表层,无光照48h后,约50%的藻丝聚集在水体表层;说明浮游蓝丝藻白天主要分布在水体2～3m处,在早晨或连续的阴天后,可能在水体表层形成水华.10 L玻璃瓶实验结果表明,强光照[100μmol·(m2·s)-1]/无光照周期下藻丝漂浮百分率在30%-70%间变化,弱光照[25μmol·(m2·s)-1]/无光照周期下藻丝漂浮百分率在30%-50%间变化,说明强光照[100μmol·(m2·s)-1]/无光照周期下藻丝具有明显的沉降与漂浮特征.1昼夜内,藻细胞蛋白质和伪空胞的变化不明显,糖含量在14%-35%间变化,藻丝的浮力对光照的响应可能通过藻细胞的糖含量变化实现.     

基于WSN的天目山森林碳通量估算

碳通量估算对了解森林碳循环过程有着重要的意义。在研究森林碳循环时空变异特征时,鉴于精度较高的涡度相关技术并不能得到很好的效果,文章提出了利用无线传感器网络作为监测手段,以生态系统模型模拟森林环境的碳循环过程。对天目山森林净生态系统碳交换量(NEE)、生态系统呼吸量、净初级生产力(GPP)进行估算。经估算分析表明:在测量期间,天目山森林整体上呈碳汇,由于降水原因,仅3月22日为碳源的情况;天目山森林环境NEE在单日间呈U型变化,峰值出现在12-15时之间。夜间为正值,昼间为负值,正负转变时间点为凌晨与傍晚,NEE符号转变时间点呈明显的月变化特征。2个测量地点的NEE相差0.01～1.23μmol/(m~2·s);天目山森林具有良好的固碳能力,其GPP最大值超过了25μmol/(m~2·s),由于测量的时间、地点不同,GPP值也存在较明显差异。     

城市温室气体排放清单体系研究——以广州为例

开展城市温室气体清单研究对于节能减排和城市低碳发展具有重要意义。本文以广州为例,通过清单编制指南分析广州市温室气体排放清单,核算广州市温室气体排放现状和结构。结果表明,2010年广州市温室气体净排放量为16239.64万t CO2e,其中总排放量16490.17万t CO2e,碳汇量为259.54万tCO2e。气体种类上,CO2占据了广州市温室气体排放总量的86%。部门排放上,能源活动则成为广州市最大的温室气体排放源,其中电力和供热排放比例最大。根据广州市温室气体排放特征,未来应重点从能源结构、产业结构、工业节能、交通体系、低碳生活以及碳汇角度来应对温室气体排放的严峻形势。     

贵州乌江渡水库沉积速率及碳氮埋藏通量估算

我国西南地区峡谷型梯级水库沉积物的碳汇效应对全球碳循环有着重要意义。为了探明该区域水库的碳汇强度,本研究选择乌江流域的乌江渡水库作为研究对象,于2015年5月对水库沉积物进行采样,并利用210Pbex核素计年技术,结合沉积物碳氮分析,估算乌江渡水库的碳埋藏量。结果表明:乌江渡水库沉积物平均沉积速率为0.155g/(cm~2·a),TOC沉降通量为70.85g/(m~2·a),堆积通量为29.14g/(m~2·a);TN沉降通量为8.22g/(m~2·a),堆积通量为2.79g/(m~2·a)。乌江渡水库沉积物年均TOC总埋藏通量为1.39×10~9g/a,其中82%来自水库内部光合作用形成的有机质。因此,依据保守的估算,乌江渡水库沉积物的净碳汇通量为23.9g/(m~2·a),保存的净碳汇量为1.1×10~9g/a。研究结果表明水库沉积物是一个重要的碳汇。     

山东黄河下游流域土壤碳储量及时空变化研究

全球气候变暖及其影响是当前人类面临的重大环境问题之一,大气CO2浓度的剧增为人类生活带来的诸多环境问题越来越严重。土壤有机碳是陆地生态系统碳库的重要组成部分,它的微小变化直接影响大气温室气体的浓度。本文利用2003~2010年多目标区域地球化学调查及20世纪80年代全省第二次土壤普查碳数据,对山东省黄河下游流域土壤碳密度、碳储量及时空变化规律和固碳潜力与机制进行了研究,结果表明,1.0 m土层有机碳库约占我国SOCP的3.28%;表现出"碳汇";水稻土碳密度最高、砂姜黑土次之,滨海盐土最低;研究区0~1.0 m土层固碳潜力为1.02×109t,相当于可减少大气中0.081%CO2浓度。通过相关性分析表明,在土壤中增施有机肥和N、P、K肥,以及施用Zn等矿质肥料可有效提高土壤中的有机碳量,提升土壤固碳能力,而含Cl量过高是滨海土壤固碳的破坏性因素。本研究为缓解大气CO2浓度的剧增的环境压力,发挥和提高我国土壤生态系统的固碳潜力提供了科学依据。     

北京城市地区CO_2通量特征

城市CO2排放是全球大气CO2的重要来源.为探讨不同气象背景条件、土地利用方式和覆盖类型以及能源消耗方式对城市CO2排放的影响,利用北京325 m气象塔(39°58'N、116°22'E)上140 m高涡动相关仪监测的湍流数据,对2009年6月26日—2011年12月31日气象塔周边区域共919 d CO2通量的时间变化及方向分布特征进行了研究,并计算了CO2的年排放量.结果表明:CO2通量受交通因素影响明显,各季节CO2通量日间早、晚峰值出现时间与车流量高峰时间一致,该特征在冬季表现尤为突出.冬季取暖会显著增加CO2排放量;受供暖排放和植物休眠的影响,冬季CO2通量全天均高于其他季节,日均值为30.1μmol/(m2·s),显著高于春、夏、秋三季的15.2、17.9和15.8μmol/(m2·s)(t-test,P0.001).CO2通量在不同方向的分布特征表明,其值与源区内人工建筑面积所占比例成正比;而在植被覆盖比例较高的方位,其CO2通量相应较小.气象塔周边区域CO2年均排放量达到30.0 kg/(m2·a),但仍小于伦敦的35.5 kg/(m2·a).     

藻华聚集的生态效应:对凤眼莲叶绿素和光合作用的影响

以凤眼莲为研究对象,模拟凤眼莲叶绿素和光合作用变化对不同蓝藻水华聚集影响的应答响应.通过深入研究藻华聚集后对水生植物的生理影响,以揭示藻华规模性暴发引起水生植物消亡的深层机制和更好地发挥植物的水体生态修复功能.结果表明,藻华聚集后2 h内溶氧会耗尽,水体中氧化还原电位值(ORP)降至-200 m V,添加60 g·L-1和120 g·L-1新鲜藻细胞的处理1、2中溶解性总氮(DTN)含量分别高达44.49 mg·L-1、111.32 mg·L-1,溶解性总磷(DTP)含量分别高达2.57mg·L-1、9.10 mg·L-1,植物根区NH+4-N含量增加至32.99 mg·L-1、51.22 mg·L-1,形成厌氧、强还原、高营养盐环境而对凤眼莲产生胁迫作用,植物叶片叶绿素浓度呈现先增加、后降低的变化趋势,处理2的叶片光合能力、气孔导度(以CO2计)则呈现快速下降,至实验结束时下降为3.95μmol·(m2·s)-1、0.088μmol·(m2·s)-1,同期对照组叶片光合能力、气孔导度分别为22μmol·(m2·s)-1、0.78μmol·(m2·s)-1,表明凤眼莲对环境胁迫有较强的光合应答响应;实验中发现处理1中老根系脱落、大量白色嫩根长出,处理2中老根系大量死亡、脱落,无白色新根长出,同时叶片发黄、枯焦开始死亡,表明在超过了凤眼莲的抗逆境能力后,就开始出现根系死亡、光合能力受到抑制,植物开始死亡,表明在藻华聚集后形成的水体生态环境恶化对凤眼莲产生重度胁迫,使植物生理功能受到抑制是导致植物死亡的主要原因之一.     

施氮强度对不同土壤有机碳水平桉树林温室气体通量的影响

施氮或氮沉降对土壤温室气体通量影响已有比较深入的研究,但施氮对不同有机碳水平的土壤温室气体通量影响及其差异的研究较少.本研究以我国南方广泛种植的桉树人工林为对象,采用野外控制实验和室内分析,比较研究4种施氮处理(对照C:0 kg·hm-2;低氮L:84.2 kg·hm-2;中氮M:166.8 kg·hm-2;高氮H:333.7 kg·hm-2)对土壤有机碳水平存在显著性差异的2块桉树林样地土壤-大气界面温室气体(CO2、N2O和CH4)通量的影响.结果表明:1施氮对CO2和N2O排放通量有明显"激发效应",氮肥施用一个月后各个施氮处理土壤CO2和N2O排放通量出现最大值,随着时间推移至生长季后期CO2和N2O排放通量逐渐降低,差异逐渐缩小.施氮对CH4吸收通量的影响不显著(P>0.05).2施氮强度和土壤有机碳水平均显著促进了CO2和N2O排放(P<0.001),但对CH4吸收没有显著影响(P>0.05);高土壤有机碳水平样地CO2和N2O排放通量显著高于低水平土壤有机碳样地(P<0.01).3施氮和土壤有机碳水平对CO2和N2O排放通量的影响存在显著的交互作用(P<0.05).与低土壤有机碳水平样地比较,高土壤有机碳水平样地CO2和N2O排放通量对施氮更为敏感:低氮水平就能显著促进CO2和N2O的排放.上述结果表明:施氮对桉树林温室气体排放通量的影响既与施氮强度有关,也与土壤有机碳水平密切相关.估算不同施氮水平下的温室气体通量变化时,由土壤有机碳不同带来的温室气体通量差异不可忽视.     

电厂冷却水培养核诱变微藻固定15％CO2

经~(60)Co-γ射线核辐射诱变、高盐度定向筛选和高浓度CO_2梯度驯化,获得了可耐受15%CO_2(体积分数)和海水盐度的核诱变小球藻固碳藻株。利用实际电厂循环冷却海水培养核诱变藻株固定模拟燃煤烟气15%CO_2,结果表明:核诱变藻株在加入了氮、磷营养盐的冷却海水中比生长速率可达1. 42/d,生物生产力可达0. 72 g/(L·d),与f/2海水培养基培养的核诱变藻株相比,分别提高了10%和28%。微藻固碳效率受盐度影响,核诱变藻株在电厂循环冷却海水中的固碳速率可达0. 68 g/(L·d),为同期f/2海水培养基条件下固碳速率的1. 9倍。PCA分析表明,15%CO_2条件下循环冷却海水各组分对微藻生长贡献基本相当。利用循环冷却海水培养微藻可有效固定煤电行业烟气中15%CO_2,为燃煤电厂废水废气资源化综合利用提供了新思路。     

中空纤维膜生物反应器处理VOCs废气

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜生物反应器(HFMBR)对二甲苯、乙酸乙酯单一废气以及复合废气的净化性能进行了研究。结果表明:HFMBR处理单一气态污染物,气体停留时间t控制为10 s,二甲苯进口浓度为1 882 mg/m3时,降解效率(RE)为69%,最大生化降解量ECmax为469.7 g/(m3·h);而乙酸乙酯进口浓度为1 944 mg/m3时,RE为80%,ECmax为559.9 g/(m3·h)。HFMBR处理复合废气,气体停留时间t控制为10 s,复合气体中二甲苯、乙酸乙酯浓度各为1 920 mg/m3、2 017 mg/m3时,二甲苯RE仅为44%,ECmax下降至301.1 g/(m3·h);而乙酸乙酯的RE为70%,ECmax仍高达509.7 g/(m3·h)。高浓度乙酸乙酯的存在对二甲苯产生了抑制作用,而二甲苯几乎不对乙酸乙酯产生影响。     

硬毛藻生长的最适磷含量及磷素吸收动力学特征

为探究绿潮优势藻—硬毛藻对水体中磷的吸收动力学特征及其最适生长含量,在荣成天鹅湖硬毛藻暴发区域采集新鲜硬毛藻,设置不同磷含量水平进行室内模拟试验,定期监测藻的生长状况、藻体及水体中磷的含量变化。结果表明,硬毛藻对磷的吸收过程符合米氏方程,0~6 h内的半饱和常数(Km)和最大吸收速率(Imax)分别为3.74μmol/L和1.43μmol/(g·h),在富营养化水平下表现出较高亲和力。硬毛藻在磷含量为6μmol/L处理中达到最大生物量,15μmol/L条件下藻体对磷的吸收速率最大,而在30μmol/L处理中藻体的相对生长速率及吸收速率均小于15μmol/L处理。结果说明,硬毛藻对水体中磷具有较高富集能力,且在水体磷含量为6μmol/L和15μmol/L时,硬毛藻表现出较高生长力和较强吸收能力,适宜对低磷水平污水的净化。     

稻田CO2通量对光强和温度变化的响应特征

采用涡度相关法对我国亚热带稻田生态系统CO2通量进行了连续监测,并对CO2通量随光强和温度变化的响应特征进行了分析.结果表明,白天稻田生态系统CO2通量对光强的响应过程可以用直角双曲线方程进行描述.随光强的增加,CO2通量(绝对值)呈增加趋势,当光强大于1 000μmol/(m2·s)时,CO2通量变化比较稳定.早、晚稻间以及不同生育期水稻的光量子利用效率和最大光合速率存在一定的差异.晚稻的光量子利用效率(0.046 5～0.099 9 μmol/μmol)高于早稻(0.0176～0.0541μmol/μmol),并以水稻生长旺盛期的光量子利用效率和最大光合速率最高.夜间稻田生态系统呼吸速率随土壤温度的升高呈指数增加,5 cm土层温度可以作为反映稻田呼吸速率变化的温度指标.早稻生长季生态系统呼吸对温度的变化明显较晚稻生长季更为敏感.     

NPP增长驱动下的中国森林生态系统碳汇

森林生态系统能够有效地吸收大气中的CO2,在一定程度上缓解全球变暖的压力。生态系统固碳能力取决于两个关键因素：NPP的增长强度与碳周转时间。本文通过对遥感监测到的森林生态系统NPP增长趋势进行校正,结合森林样地实测数据得到的碳分配系数与周转时间,建立了中国森林生态系统碳周转模型,并模拟了1982～1999年森林生态系统的碳汇量及其年际变化。结果表明：1982～1999年,我国森林生态系统的平均碳汇量为0.051 PgC a^-1,其中植被的碳汇量为0.034 PgC a^-1,凋落物的碳汇量为0.013 PgC a^-1,土壤的碳汇量为0.004PgC a^-1;不同森林类型中,常绿针叶林和常绿阔叶林的碳汇贡献最大,落叶针叶林和针阔叶混交林贡献最小;进一步分析表明森林植被的固碳效率显著地受到碳周转时间的控制。