光电催化协同还原CO2和氧化有机污染物

随着大气中CO₂含量的上升和化石燃料储量的枯竭,人们越来越关注全球气候和未来能源供应的问题.那么利用丰富的太阳能将CO₂转化为诸如甲烷或甲酸的燃料可以同时解决这两个问题,并且提供了一种方便的能量储存手段.本文采用电沉积的方法在泡沫Ni上生长出高度有序的ZnO纳米片阵列,溶剂热合成将UIO-66-NH₂嫁接到ZnO上,得到催化剂UIO-66-NH₂-ZnO-Ni.结果表明：ZnO对称生长,UIO-66-NH₂均匀修饰在其表面,能够很好的吸附CO₂,使得CO₂进入孔道内,减少析氢反应.同时发现该催化剂具有优良的光电催化还原性能,光电催化还原CO₂的主要生成产物为甲酸.甲酸在3h含量达到30.98μmol.     

福建省CO2排放及减排潜力分析

基于2010年福建省CO2排放量,对人均CO2排放量和万元产值CO2排放量的区域分布格局及其成因进行了分析,并依据2000—2010年CO2排放量和经济发展数据,建立了福建省CO2排放量随人均GDP变化的环境学习曲线,据此分析了2005—2010年6个时段CO2减排潜力变化及其空间分布。结果表明:经济发展水平越高的地区,万元产值CO2排放的负荷越小,万元产值CO2减排的潜力也越小;反之,经济发展水平越低的地区,万元产值CO2排放的负荷越大,万元产值CO2减排的潜力也越大。     

水生植物生物能在苏州市CO2减排中的作用

苏州市的CO2排放量在逐年上升,CO2减排工作任务艰巨。开发无污染的新能源替代化石燃料是CO2减排的一种思路。苏州作为一个江南水乡城市,水资源丰富,水生植物生长旺盛。主要探讨了水生植物(包括藻类和水葫芦)生物能在苏州市CO2减排中的作用。通过粗略估算,藻类和水葫芦产生的年生物能(折算为标准煤)1 200.35万t,大约占苏州年总能耗的四分之一,即可以减少大约四分之一的CO2排放。因此,水生植物生物能在苏州市CO2减排中具有重要的作用。     

低碳城市的CO2与PM2.5减排协同效应分析

将基于卫星遥感数据的CO₂与PM_2.5纳入统一研究框架,运用多期双重差分等方法,在城市尺度上分析评估2007～2019年中国低碳城市政策对CO₂减排与PM_2.5污染控制的协同效应及其影响机制.研究发现:低碳城市CO₂与PM_2.5减排的协同效应十分显著,低碳政策使试点城市的CO₂排放量和大气PM_2.5浓度分别下降3.2%和0.74%,且结论在一系列稳健性检验后依然成立.机制分析表明,改善公共交通环境是低碳城市建设实现协同效应的最主要途径.低碳城市政策的协同效应存在地区差异,经济发展水平高、产业结构水平高的城市以及非资源型城市的协同效应更为显著.对此,应充分发挥协同效应,进一步加快低碳城市建设,实现CO₂和PM_2.5等大气污染物协同治理.     

中国水泥生命周期粉煤灰替代的CO2减排研究

采用中国水泥企业温室气体排放核算方法及政府间气候变化专门委员会的能源使用CO₂排放计算方法,将不同粉煤灰替代率下原料及能源使用引起的CO₂减排进行核算.结果表明,与燃煤电厂产业共生可减排92.676kgCO₂/t水泥.而粉煤灰替代熟料是中国水泥CO₂减排的主要部分,与替代生料结合可产生最大CO₂减排373.303kg/t水泥.另外,粉煤灰替代部分水泥形成混凝土的碳化作用,到2050年可吸收192.015kgCO₂/t水泥.粉煤灰替代后,对余热发电变化及外购清洁电力使用比例增加引起的减排进行预测,发现此项举措可有效促进水泥行业“双碳”目标达成.     

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。     

水泥行业常规污染物和二氧化碳协同减排研究

利用2007年能源环境经济投入产出模型,分析重点行业生产过程、二氧化碳(CO2)排放和重点常规污染物的产生与排放的完全影响,在此基础上研究水泥行业主要常规污染物和CO2之间的协同减排方式,定量计算主要常规污染物和CO2之间的减排协同度。通过对各种减排方式进行定量分析可以看出,提高水泥质量、提高水泥散装率、技术改进都是常规污染物和CO2的减排量和协同度相对较高的方式,采用替代燃料可以大量协同减排二氧化硫(SO2)和CO2,采用替代原料可以大量协同减排工业固体废物和CO2,通过对各种减排方式进行定量对比分析,对我国水泥行业主要常规污染物和CO2减排政策提出相关建议。     

基于LEAP模型的兰州市道路交通温室气体与污染物协同减排情景模拟

基于LEAP模型,构建了2015～2040年兰州市道路交通发展“零措施”的基准（BAU）情景以及低碳（LC）和强化低碳（ELC）这2个节能减排情景,模拟评估各项政策和措施下能源消耗情况和温室气体与大气污染物协同减排效果.结果表明,LC情景能源消耗和CO₂排放将于2026年达峰,ELC情景能源消耗和CO₂排放将于2020年达峰;两种情景下,NO_x、 CO、 HC、 PM_2.5和PM₁₀等污染物排放量于2015～2017年间开始出现大幅下降,下降趋势于2023年前后逐渐减缓.结合措施可行性和减排成本,LC情景可作为兰州市道路交通碳达峰减排情景：到2040年能源消耗量、 CO₂、 NO_x、 CO、 HC、 PM_2.5和PM₁₀排放相对于BAU情景的削减率分别达到-24.17%、-26.57%、-55.38%、-65.91%、-72.87%、-76.66%和-77.18%.兰州市道路交通当前应以公共...     

唐山上空CO2和CO浓度特征的飞机探测研究

为研究唐山城市上空CO₂与CO浓度时空分布,进一步定量其碳排放,于2018年11月~2019年3月,利用运十二飞机搭载高精度温室气体分析仪和相关辅助设备,对唐山市上空（200m~4600m）CO₂与CO浓度进行飞机探测.探测期间共取得6组CO₂和CO浓度垂直廓线数据.结果表明：探测期间CO₂浓度变化范围406×10^-6~453×10^-6,CO浓度变化范围27×10^-9~1135×10^-9.夜间探测有明显的混合层存在时,CO₂与CO浓度分布在混合层内有向上聚集现象,且在混合层顶均达到最大值;白天探测无明显的混合层存在时,浓度整体随高度增加而减小.在探测期间整层的平均风力小于4级时,CO₂和CO浓度极显著相关,CO₂和CO浓度比变化范围32.2~43.9.以2019年2月23日白天的架次为案例进行分析,微风条件下空气团经过城市后,CO₂和CO浓度均有所增加,显示当日唐山是CO₂和CO的源,结合质量平衡法或大气反演模式可以进一步估算城市CO₂和CO排放量.     

流化床O2/CO2气氛下添加SiO2对燃煤PM2.5的控制

采用小型流化床研究了在O2/CO2气氛下添加SiO2对PM2.5(空气动力学直径小于2.5 μm的颗粒物)的控制,试验在1123 K、O2/CO2气氛下进行,并采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加SiO2是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加SiO2后,生成PM1的质量浓度均降低,而PM1-2.5的质量浓度均略有增加;PM2.5质量粒径分布均呈双峰分布,峰值分别出现在0.2 μm和2.0μm左右.随着SiO2添加量的增加,PM2.5中的S、K、Na、Cu和Pb元素的含量呈减少的趋势;随着颗粒粒径减小,S、K、Na、Cu和Pb元素的含量有增高的趋势.     

“双碳”目标下中国省域碳排放核算分析

对各省域CO₂排放量进行核算能够确定中国CO₂排放的主要贡献者,为碳减排决策提供相关信息.以往的研究表明,核算视角的不同会导致碳排放水平的差异.在多区域投入产出分析框架的基础上,基于不同能源类型,量化中国由生产、需求和供给驱动的省级CO₂排放量,构建能源-碳排放关系模型,对我国CO₂排放进行综合分析.结果发现：①由煤炭导致的CO₂排放占比57.2%（生产视角）、60.7%（消费视角）和58.2%（收入视角）.②各产业部门中,电力、热力、燃气及水的生产和供应部门CO₂排放占比49.1%（生产视角）、70.2%（消费视角）和14.2%（收入视角）.③河北、内蒙古、河南和辽宁等高度工业化省份的碳减排政策应侧重生产侧;东部沿海发达省份和矿产资源丰富省份的政策应分别侧重需求侧和供给侧.④以往被忽略的第三产业在收入视角下贡献了大量的CO₂排放.因此各省份及产业部门需要在生产、需求和供给侧制定差别化且具有针对性的碳减排政策才能减少CO₂的排放,实现"双碳"目标.     

水稻秸秆生物炭对耕地土壤有机碳及其CO2释放的影响

为探究生物炭自身稳定性及其输入土壤后对于土壤本体有机碳的影响,本研究模拟自然条件,分别将500℃和700℃裂解的水稻秸秆生物炭(RBC500和RBC700)以0%(空白土壤)、3%、6%和100%(纯生物炭)的比例添加至耕地土壤进行室内培养实验,观测总有机碳(TOC)与易氧化态碳(EOC)含量的变化及CO2排放特征.结果表明,与空白土壤处理相比,土壤TOC、EOC含量均随水稻秸秆生物炭添加量的增加而升高;相同添加量条件下,RBC500对土壤TOC与EOC增加的贡献均高于RBC700.各处理土壤TOC含量在前30 d内均降低(最大降幅为15.8%),并于培养后期趋于稳定;土壤EOC含量在培养初30 d内均降低,当生物炭添加比例为3%和6%时,RBC500使土壤的EOC含量降幅分别为72.4%和81.7%,大于RBC700的61.3%和69.8%;培养结束时,添加相同裂解温度生物炭的土壤EOC值相近.培养前期土壤中EOC含量的下降可能与生物炭中易分解组分引起的矿化作用有关.在130 d培养期内,CO2累计排放量大小顺序为:土壤+生物炭混合处理<纯土壤处理<纯生物炭处理,可见,生物炭的土壤处理可以减少土壤CO2的排放,最大减排率可达41.05%.在一个长的时间尺度内,生物炭的土壤处理有利于土壤碳的固定.生物炭施用于土壤可作为碳储存载体.     

基于不同排放清单的长三角人为CO2排放模拟

目前基于排放清单估算的区域和城市尺度上的人为CO₂排放不确定性较大.为了我国实现碳达峰和碳中和的目标,亟需对我国的区域尺度,特别是大城市群的人为CO₂排放进行准确估算.分别利用两种先验人为CO₂排放数据(EDGAR v6.0清单和EDGAR v6.0联合GCG v1.0的改进清单)作为输入数据,采用WRF-STILT大气传输模型模拟长三角地区2017年12月至2018年2月大气CO₂摩尔分数,再以安徽全椒高塔观测的大气CO₂摩尔分数作为参考值,通过贝叶斯反演方法得到的比例因子改进了模拟结果,并实现了长三角人为CO₂排放通量的估算.结果表明：(1)在冬季,相对于基于EDGAR v6.0模拟的大气CO₂摩尔分数值而言,基于改进清单模拟的大气CO₂摩尔分数与观测值更为一致;(2)模拟的大气CO₂摩尔分数在夜间高于观测值,白天则相反,主要因为排放清单的CO₂排放数据不能表征人为...     

山西省CO2排放影响因素研究及情景分析

山西作为我国的能源大省,其碳排放强度更是持续位于全国最高水平,分析山西省CO₂排放影响因素,探究其发展模式,对于山西省的低碳发展意义重大.基于STIRPAT模型,将山西省能源CO₂排放的影响因素确定为人口、城镇化率、人均GDP、第二产业占GDP比重、能源强度.在岭回归拟合分析的基础上,利用灰色GM（1,1）模型对山西省CO₂排放驱动因素值进行预测,以提高能源CO₂排放预测的准确性,并结合情景分析方法,为山西省的CO₂减排设计了10种不同的发展情景.结果表明:①人口对山西省CO₂排放影响最大,其次是城镇化率和第二产业占GDP比重.②在当前经济发展阶段,能源强度和人均GDP等因素对山西省的CO₂排放影响不大,但能源强度对CO₂排放的抑制作用不可忽略.③山西省CO₂减排最佳的情景方案为适当控制人口数量和城镇化进程、加快产业结构的转型和技术的革新、降低第二产业占GDP比重和能源强度,并且大力推广新能源和清洁可再生能源的开发使用以优化能源消费结构.在该情景下,山西省2020年的CO₂排放量可以控制在5.16×108 t.      

大气14CO2的时空分异特征及其在化石源CO2示踪中的应用

大气CO₂中放射性碳同位素(¹⁴C)的水平可以反映化石源CO₂的影响程度,这对于评估我国目前化石源CO₂的排放状况和制定节能减排政策具有重要的指导意义。本文在概述大气¹⁴CO₂采样和分析方法的基础上,简要介绍了大气¹⁴CO₂观测的起源和主要的源汇过程,重点论述了大气¹⁴CO₂的时空分异特征及其驱动因素;阐述了化石源CO₂浓度的估算方法及¹⁴CO₂在国内外化石源CO₂示踪中的应用现状,并对大气¹⁴CO₂观测在我国化石源CO₂示踪中的应用前景进行了展望;旨在为我国正确地开展大气¹⁴CO₂的观测研究,深刻地理解特定区域大气¹⁴CO₂的时空分异特征和化石源CO₂的分布状况提供参考。     

保护性耕作对后茬冬小麦土壤CO2和N2O排放的影响

为研究保护性耕作对后茬冬小麦土壤CO2和N2O排放的影响,在前茬进行常规耕作(T)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)、常规耕作+秸秆施用(TS)这4种处理,采用静态箱-气相色谱法分析土壤CO2和N2O排放通量.结果表明,保护性耕作没有改变后茬土壤CO2和N2O排放的季节性规律,对冬小麦生物量无明显影响;保护性耕作显著减少了土壤CO2和N2O累积排放量.与T相比,TS、NT、NTS的全生育期土壤CO2累积排放量分别降低了5.95%(P=0.132)、12.94%(P=0.007)和13.91%(P=0.004),土壤N2O累积排放量分别减少了31.23%(P=0.000)、61.29%(P=0.000)和33.08%(P=0.000).本研究表明免耕与秸秆施用能减少后茬作物生长季土壤的CO2和N2O排放量.     

西安市人为源一次PM2.5排放清单及减排潜力研究

颗粒物是影响西安市环境空气质量的主要因子.结合《西安统计年鉴2015》《2014年环境统计数据》和现场调查等确定了西安市各类PM_2.5排放源的活动水平数据,采用物料衡算法和排放因子法测算了西安市2014年大气中PM_2.5的年排放总量,并从行业和区域角度详细分析了PM_2.5的排放贡献率.在此基础上,以2014年为基准年,依据西安市地方政策和各行业最新排放标准,对PM_2.5的减排潜力进行了预测.结果表明:2014年西安市人为源一次PM_2.5排放总量为33 660.1 t,其中,固定燃烧源、工艺过程源、移动源、生物质燃烧源、扬尘源和餐饮源的贡献率分别为27.6%、23.5%、6.8%、10.7%、31.1%和0.3%.道路扬尘、窑炉和发电为西安市PM_2.5的重点排放行业,其PM_2.5排放量分别占排放总量的21.4%、20.3%和11.0%.各区县中,鄠邑区、灞桥区和未央区的PM_2.5排放量较高,其贡献率分别为15.7%、13.7%和12.7%;新城区PM_2.5排放量最小,为297.8 t/a.2014年西安市PM_2.5平均排放强度为2.07 t/km2,其中,碑林区排放强度（16.80 t/km2）最大,高陵区（0.48 t/km2）最小.按照《西安市2017年"铁腕治霾保卫蓝天"工作实施方案》等新政策的规定,预测在新的排放标准下西安市PM_2.5排放量将比2014年削减63.7%.研究显示,固定燃烧源、工艺过程源和生物质燃烧源有较大的减排潜力.      

湖南省工业领域碳减排与空气质量改善协同

气候变暖和空气污染是我国当前面临的主要环境问题.综合使用中国碳核算数据库、能源经济模型和空气质量模型,研究我国湖南省工业领域潜在碳达峰路径及其空气质量协同改善增益.基于中国碳核算数据库和相关工业/能源统计年鉴分析指出,湖南省2019年CO₂排放总量为310.6 Mt,其中工业领域排放占比超70%,主要来自于电力、蒸汽、热力的生产和供应业,非金属矿物制品业及黑色金属的冶炼和压延业等行业.综合考虑未来各工业行业经济增长速率、能源技术进步程度和能源结构优化调整等因素,使用LEAP能源经济模型设置并分析了3种潜在的工业碳达峰情景,包括趋势照常情景（2030年达峰）、中度减排情景（2028年达峰）和强化减排情景（2025年达峰）.进一步结合人为源大气污染物排放清单和区域空气质量模型WRF-Chem,以排放行业-部门的同源对应关系为桥梁,模拟分析不同碳达峰路径下空气质量改善响应.结果指出,在3种碳达峰情景中,主要大气污染物浓度均有所降低,长株潭地区尤为显著;强化减排情景力度最大,中度减排情景次之,趋势照常情景相对最弱.制造业减污降碳的协同效果最佳,在不同情景实现碳达峰时,可分别减少ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）年均值0.6~1.8 μg·m^-3和1.8~8.9 μg·m^-3.研究可为国家和区域的减污降碳协同实践提供参考和决策依据.     

CO2泡沫混凝土碳封存潜力分析

CO₂捕集、利用与封存是碳中和技术体系的重要组成部分,混凝土在大规模吸收CO₂方面具有巨大的发展潜力.为了掌握CO₂泡沫混凝土的碳封存潜力,分析了CO₂泡沫混凝土的固碳机制,建立了CO₂泡沫混凝土固碳能力的数学模型,估算了CO₂泡沫混凝土的固碳和储碳能力.结果表明,CO₂泡沫混凝土碳封存能力的99%以上是由混凝土骨架的化学碳化方式完成的,而泡孔的储碳能力较弱;按照30%碳化率估算,我国每年生产的混凝土在全生命周期内的碳封存量平均为2.18亿t,超过大兴安岭林区森林1 a的碳汇;近5年,我国CO₂泡沫混凝土的碳封存潜力为5.80亿t ·a^-1,在煤电一体化矿区的固废和废气资源化利用方面具有很好的应用前景.CO₂泡沫混凝土在凝固前的稳定性是下一步要重点解决的技术难题.     

Influence of SO2 in incineration flue gas on the sequestration of CO2 by municipal solid waste incinerator fly ash

The influence of CO2 content and presence of SO2 on the sequestration of CO2 by municipal solid waste incinerator(MSWI) fly ash was studied by investigating the carbonation reaction of MSWI fly ash with different combinations of simulated flue gas.The reaction between fly ash and 100% CO2 was relatively fast;the uptake of CO2 reached 87g CO2/kg ash,and the sequestered CO2 could be entirely released at high temperatures.When CO2 content was reduced to 12%,the reaction rate decreased;the uptake fell to 41g CO2/kg ash,and 70.7% of the sequestered CO2 could be released.With 12% CO2 in the presence of SO2,the reaction rate significantly decreased;the uptake was just 17g CO2/kg ash,and only 52.9% of the sequestered CO2 could be released.SO2 in the simulated gas restricted the ability of fly ash to sequester CO2 because it blocked the pores of the ash.