河南省农田生态系统碳源/汇时空分布及影响因素分解

为明确河南省农田生态系统碳源/汇分布特征及影响因素,利用2010—2020年河南省农作物播种面积、产量等数据估算农田生态系统碳源/碳汇量,分析其时空特征,并采用对数平均迪式指数法（LMDI加法分解模型）分别对碳源/汇的影响因素进行分解.结果表明,2010—2020年,河南省农田生态系统碳排放呈先增后降的趋势,田间氮肥施用所造成的碳排放贡献率最大,达74.39%～76.35%.各地市农田生态系统的碳排放量、增幅及单位播种面积碳排放强度均存在显著差异.河南省农田生态系统碳吸收呈上升趋势,净增6.0×107 t,增幅为22.93%.各地市碳吸收量及单位播种面积碳吸收强度均呈增长态势,河南省农田生态系统碳汇能力不断增强,且碳吸收量大于碳排放量.在碳源影响因素分解中,农业能源利用水平和农业低碳技术水平的提高、劳动力规模的控制可有效减少碳排放;在碳汇影响因素分解中,碳汇系数、碳汇技术水平与碳吸收量呈正效应,且小麦碳汇能力最强.建议通过提高能源利用水平和低碳技术水平、调整农作物种植结构、发展循环农业模式等措施,实现农田生态系统降碳增汇.     

“碳中和”愿景下我国碳排放现状和减排路径

控制以CO₂为主的温室气体排放，“力争2030年前实现碳达峰，争取2060年前实现碳中和”是我国近年来面临的重大任务。碳排放研究是实现“双碳”目标的基础和前提，从碳排放测算、碳排放影响因素分析、行业碳排放研究三个方面对我国碳排放研究现状进行梳理，对近年来研究的重点方向、主要成果和目前存在的主要问题进行分析，并结合我国的“双碳”目标提出现阶段我国“以完善政策标准与加大政府扶持为基础，以产业结构调整与新兴产业发展、能源结构调整与新能源技术发展为核心，以探索CCUS（碳捕集、利用与封存）技术和增加碳汇及对居民低碳消费倾向的引导和培养为导向”的碳减排路径。     

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.     

亚热带稻田生态系统CO2通量的季节变化特征

为估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度及其对大气CO₂浓度变化的贡献,研究了稻田生态系统与大气间CO₂交换通量的季节变化特征及其影响因素.采用涡度相关技术对我国亚热带稻田生态系统CO₂交换通量进行了连续监测,在数据剔除、校正和差补的基础上,对瞬时CO₂通量值进行计算求得日CO₂通量值和年CO₂通量值,并对CO₂通量季节变化及其与主要气象因子的关系进行了探讨.结果表明,稻田生态系统光合吸收CO₂通量（GPP）、呼吸排放CO₂通量（R_eco）和净吸收CO₂通量（NEE）的季节变化均呈6～9月较高,1～5月和10～12月较低的对称分布.其中5～9月水稻生长时期的NEE总量占年总量的80%以上,对年NEE总量起决定性作用.光合有效辐射（PAR）和日平均气温（T_a）是GPP与NEE季节变化的最主要影响因子,二者与GPP和NEE分别存在显著的二元线性关系.年净吸收CO₂总量为2?475.6 g/(m²·a),这表明我国亚热带稻田生态系统是大气CO₂的汇.     

CO2收集封存战略及其对我国远期减缓CO2排放的潜在作用

碳收集封存(CCS)已被广泛地认为是一种潜在的、可供选择的CO₂减排方案,以稳定大气中CO₂浓度、减缓气候变化.本文介绍了CCS的3大环节：碳的捕获、运输与储存,对不同捕获技术及其技术经济参数进行分析评价,介绍了不同碳地质储存的机理、潜力与成本, 以及CCS的应用对全球减缓碳排放的作用.更新中国MARKAL模型,加入各种可能的CCS技术,特别是考虑CCS的煤间接液化以及多联产技术,以同时考虑石油安全与CO₂减排.通过设置不同的情景,应用中国MARKAL模型研究了CCS对我国远期（到2050年）减缓CO₂排放的潜在作用,结果表明,CCS技术的应用不仅可能减少我国的碳排放,降低边际碳减排成本（碳减排率50%时,下降率达45%）,减轻高减排率时对核电的高度依赖,还可能使我国更长时间地清洁利用煤炭资源（在C70情景下,2050年煤在一次能源消费中的比例可从10%增到30%）.我国应重视对CCS技术的研发以及示范项目的建设.     

“国家的碳源”抑或“国家的碳汇”？——基于武夷山国家公园碳均衡分析

以国家公园为主体的自然保护地体系是中国陆地和海洋生态系统碳汇的重要来源。利用生命周期评估（LCA法）和武夷山国家公园GIS平台数据,研究了武夷山国家公园全周期旅游碳足迹测算、不同土地类型的碳吸存能力、碳源碳汇的路径和均衡、碳中和策略等四个方面内容,结果表明：（1）2019年国家公园总碳排放为2864481.86 t,其中旅游碳足迹为2836467.58 t,交通、餐饮和住宿是碳足迹最高的三个环节;（2）2019年国家公园碳吸存量为126862.61 t,乔木林地、竹林地、灌木林地是碳吸存能力最高的三种土地类型;（3）国家公园区内可实现碳中和,净碳汇值为88241.86 t,综合全生命周期结果却是显著的碳源,碳吸排比为4.48%,净碳源值为2737619.25 t;(4)构建游客、企业和法律三方面体系是国家公园重要的碳中和路径选择。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林旱季CO2通量特征及其影响因子

对广西木论国家级自然保护区喀斯特常绿落叶阔叶混交林旱季生态系统CO₂净交换（NEE）的变化特征及其与环境因子的关系进行初步分析，计算研究期间碳汇大小，与其他相似气候条件下的不同生态系统进行对比，以期为准确估算该生态系统的年碳汇量提供基础。利用涡度相关法对该地区旱季（2018年10月1日~2019年3月31日）CO₂通量进行连续观测，同时开展降水量（P）、光合有效辐射（PAR）、空气温度（T_air）、土壤温度（T_soil）以及土壤含水量（SWC）等环境因子监测。观测期内该生态系统CO₂通量及浓度具有明显的"单谷"状日变化特征，白天表现为明显的碳汇，夜间则表现为明显的碳源，NEE在12：00最强，为-0.309±0.330 mg CO₂/（m²·s），18：30最弱，为0.074±0.061 mg CO₂/（m²·s）；观测期内NEE、生态系统呼吸（Re）、生态系统总生产力（GEP）分别为-121.4、209.2、330.6 g C/m²，该生态系统在2019年2月的碳吸收能力最强，Re、GEP在2018年10月达到最强；光合有效辐射是白天生态系统CO₂净交换（NEE_d）变化的主要控制因素（R²=0.40，p<0.01），空气温度与夜间生态系统CO₂净交换（NEE_n）存在指数关系（R²=0.1267，p<0.01）；观测期内的降雨抑制了该生态系统的碳汇能力，即降水对NEE产生了抑制作用。旱季该生态系统整体表现出明显的碳汇，碳汇值为1.214 t C/ha，明显低于相似气候条件下的其他生态系统。     

中国水泥行业通过CCUS技术的减排潜力评估

中国水泥行业面临巨大的碳达峰与碳中和压力.CO₂捕集利用与封存（CCUS）技术是能够实现化石资源低碳利用的碳减排技术.在中国水泥企业数据基础上,采用全流程CCUS系统模型（ITEAM-CCUS）评估CCUS的碳减排潜力对水泥企业碳中和非常重要.模型从源汇匹配距离、捕集率、CCUS技术和技术水平这4个方面设置了10种情景,完成了水泥行业的企业筛选、场地筛选、CCUS技术经济评估和源汇匹配,初步回答了水泥企业结合CCUS的封存场地、减排规模、成本范围和优先项目分布等关键问题.在250 km匹配距离、85%净捕集率、CO₂-EWR技术和当前技术水平情景,44%的水泥企业可以利用CO₂强化地下水开采（CO₂-EWR）技术开展碳减排,累计年碳减排量为6.25亿t,平准化成本为290~1838元·t^-1;具有全流程CO₂-EWR早期示范优势的地区为新疆、内蒙古、宁夏、河南和河北等.水泥企业开展全流程CCUS项目技术可行,可以实现大规模CO₂减排,低成本项目具有早期示范机会.研究结果可为水泥行业低碳发展和CCUS商业化部署提供定量参考.     

融冰期与非融冰期水库CO2逸出昼夜变化及CO2分压影响因素研究

以位于黄土高原北洛河流域的南沟水库为研究对象，采用Li-850静态箱法，于融冰期（3月）、非融冰期（5月）对水体CO₂分压（p（CO₂））和水-气界面CO₂逸出（F（CO₂））分别进行了5 d 40次昼夜监测，同时测定了各种水体理化指标，着重对比了水体p（CO₂）在两个时期间的差异和两时期内的昼夜变化特征，系统分析了水体p（CO₂）的影响因素.结果表明：融冰期p（CO₂）（（324.8±59.4）Pa）比非融冰期（（124.9±14.1）Pa）高出近3倍，差异性显著（p<0.05），但两个时期内昼夜p（CO₂）值并无显著性差异（p>0.05）；水体p（CO₂）与水温、pH、叶绿素（Chla）、溶解氧（DO）呈显著负相关，与溶解无机碳（DIC）、溶解有机碳（DOC）呈显著正相关，水体p（CO₂）受流域碳酸盐体系和水温影响最大，相关系数分别达0.92和-0.91，光合呼吸作用的影响其次；研究区小水库F（CO₂）范围为101~1589 g·m^-2·a^-1，是大气持续碳"源"，其平均排放量与个别温带、亚热带小型水库接近，但低于热带水库.     

辽河口“退塘还湿”修复区生态系统CO2交换及其环境调控

滨海湿地因其碳汇功能强大,在减缓全球气候变化中发挥着重要作用,“退塘还湿”作为近几年我国滨海湿地生态修复开展的主要形式之一,对其碳源/汇功能的研究较为匮乏.基于涡度相关技术,观测了2021年辽河口“退塘还湿”修复区CO₂通量,研究了修复区内盐沼湿地生态系统CO₂交换特征及其环境调控.结果表明,修复区净生态系统CO₂交换（NEE）平均日变化曲线在春季和秋季呈“U”型,在夏季呈“V”型,在冬季呈“一”型,其春、夏、秋和冬季的效率（以C计）分别为-40.06、-63.62、2.33和34.43 g·m^-2.修复区NEE日累积年内变化整体呈“V”型,NEE、生态系统呼吸（R_eco）和总的初级生产力（GPP）月累积差异明显.2021年修复区内光合有效辐射（PAR）是白天NEE的重要调控因子,二者呈直角双曲线关系,PAR可以解释白天NEE变化的53％;空气温度（T_a）是夜晚生态系统呼吸（R_eco,night）的主控因子,二者呈指数关系,T_a < 5.5℃时生态系统呼吸的温度敏感性（Q₁₀）为2.19,T_a可以解释R_eco,night变化的42％,T_a ≥ 5.5℃时Q₁₀为1.81,T_a可以解释R_eco,night变化的51％.另外,2021年生长季辽河口湿地修复区NEE与土壤含水量（SWC）和饱和水汽压差（VPD）均呈显著的线性负相关,而NEE与土壤温度（T_s）和相对湿度（RH）无显著相关.2021年辽河口“退塘还湿”修复区盐沼湿地表现为碳汇,总净固碳量（以C计）为-66.89 g·m^-2,其具有长期的碳增汇潜力.     

孔石莼和重金属（铜与镉）对海水无机碳体系影响的模拟研究

通过室内实验模拟并应用海洋生态系统动力学模型,研究了孔石莼和重金属(铜与镉)共同作用下,海水二氧化碳体系及海洋碳源汇强度的变化过程.结果表明,二氧化碳体系各组分含量随时间的变化幅度(Δ)和趋势与重金属种类和添加浓度有关.与对照相比,低浓度(0.1μmol·L^-1和1μmol·L^-1)的铜、镉添加组中,DIC、HCO₃^-和pCO₂均随时间的延长呈下降趋势(p=0.01).而当铜、镉浓度大于“转折浓度”后,t=7时DIC、HCO₃^-和p_CO2均要大于初始值,其增幅随着重金属浓度的增加而增大.对于Δ由负值过渡到正值所对应的“转折浓度”,铜添加组要明显低于镉添加组.这与孔石莼对不同种类重金属的耐受程度不同有关.此外,当重金属浓度不同时,箱中的碳源汇格局亦随时间做不同的变化.当重金属浓度较低时,箱内水体表现为CO₂的汇,并且随着时间推移,可能过渡成为大气CO₂的源;高浓度重金属的影响下,箱内水体表现为CO₂的源,且随重金属浓度的增大,其向大气释放CO2的量也增加.     

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...     

不同源汇信息提取方法对区域CO2源汇估算及其季节变化的影响评估

从大气二氧化碳(CO2)浓度观测资料中准确提取源汇或本底信息对区域及全球碳源汇及大气CO2浓度长期变化趋势的定量估计至关重要.本研究以瓦里关大气CO2浓度观测资料为例,探讨了同期地面风和同期一氧化碳(CO)浓度观测资料作为源汇信息提取或本底值筛选因子的有效性.结果表明,地面风和同期CO浓度在冬季可作为筛选因子,但是夏季将其作为筛选因子不是十分有效.采用局部近似回归法(robust estimation of background signal,REBS)、傅里叶变换法(Fourier transform algorithm,FTA)和新发展的平均移动过滤法(moving average filtering,MAF)进行大气CO2浓度源汇及本底信息提取.结果表明,MAF法因其以每2周为一个拟合窗口,采用不断变化和调整的过滤标准,避免了在局部将抬升浓度或吸收浓度百分比过高或者过低估计,优于另外两种方法.3种方法对因区域排放源导致的大气CO2的抬升量的结果无显著差异,但对因区域吸收汇导致的大气CO2降低量差异明显.结果表明,3种方法均可以对受到人类活动排放源影响的CO2抬升浓度合理地筛分,但只有MAF法可对夏季吸收浓度较好地判别.MAF法获得的1995~2008年瓦里关大气CO2多年平均季振幅为约10.3×10-6(摩尔分数,下同),与前期观测结果一致;而REBS法得到的大气CO2逐年季振幅约为9.1×10-6,将会导致低估区域或全球CO2通量值.     

大气二氧化碳与未来森林

大气二氧化碳含量正在以每年０．４％的速度增加，对森林产生越来越明显的影响，对未来林业提出七个方面的挑战：温度变化、水的变化、气候变化、虫害和火灾变化、新基因的需要、造林与经营、加速研究进程，对此应尽快作出估价。     

碳酸钾-二乙烯三胺复合溶液吸收烟气中CO2实验研究

热钾碱溶液在工业脱除二氧化碳中已获得较广泛的应用,但存在吸收速率差、再生负荷高等缺点-开发新型热钾碱溶液成为目前研究热点.采用搅拌实验装置,研究碳酸钾溶液及不同配比的碳酸钾-二乙烯三胺(DETA)复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收容量和酸碱度与时间之间的内在联系;对CO2初始逸出温度,试液...     

北京市减污降碳协同控制情景模拟和效应评估

将能源、建筑、产业和交通作为减污降碳重点领域,设置了基准情景、政策情景和强化情景,以2020年为基准年,2035年为目标年,开展北京市大气污染物和CO₂减排潜力测算,并构建了一种协同控制效应分级评估方法,对政策情景和强化情景下大气污染和CO₂协同控制效应进行量化评估.结果表明,与基准情景相比,政策情景和强化情景下大气污染物减排率分别在11%～75%和12%～94%,CO₂分别为41%和52%.优化机动车结构对于NO_x、 VOCs和CO₂的减排贡献最大,政策情景下减排率分别达到74%、 80%和31%,强化情景下分别达到68%、 74%和22%;完成农村地区散煤清洁能源改造对SO₂的减排贡献最大,政策和强化情景下分别达到47%和35%;提升新建建筑绿色化水平对PM₁₀的减排贡献最大,政策和强化情景下分别达到79%和74%.优化出行结构和推动数字基础设施绿色发展的协同控制效应最佳;强化情景下,完成农村地区散煤清洁能源改造、优化机动车结构和...     

全球二氧化碳浓度非均匀分布条件下碳排放与升温关系的统计分析

为定量评估全球二氧化碳浓度非均匀分布条件下碳排放与升温的关系,采用空间自相关分析与空间联立方程组模型,基于1度、2度与3度空间分辨率的全球二氧化碳浓度,碳排放与近地面气温等格点数据,揭示了2003—2015年全球二氧化碳浓度的空间分布聚集特征并估计了碳排放对升温的影响系数。结果发现：二氧化碳浓度在空间上表现为北半球高浓度值聚集与南半球低浓度值聚集的分布型。利用二氧化碳浓度非均匀分布的参数条件对碳排放与升温影响的估计结果表明,代入二氧化碳浓度非均匀分布这一参数会小幅拉低碳排放对升温影响的估计结果。研究表明,全球二氧化碳浓度非均匀分布是当前评估碳排放升温影响亟待引入的参数;同时由于估计结果的空间尺度效应的存在,相关参数的空间范围与分辨率的选择也需要关注。     

The Energy and Environmental Benefits of Superconducting Power Products

Superconductivity has the potential to bring a more fundamental change to electric power technologies than has occurred since electricity use became widespread nearly a century ago. The potential is for an energy revolution as profound as the impact fiber optics has had on communications. The fiber optic ‘information superhighway’ was constructed by replacing copper wires with a higher capacity alternative. Superconductivity provides an ‘energy superhighway’ that greatly improves efficiency and capacity. The economic and energy impacts of superconductors are predicted to be huge. Many challenges are being addressed in order for superconductivity to play this important role in the electric power system. The difficult challenge is underway in many countries to manufacture electrical wire from the ceramic high-temperature superconducting (HTS) materials, while in parallel, super-efficient power devices that use these wires are being designed and demonstrated in field trials. The benefits can be substantial: HTS wires that are a resistance-free alternative to conventional wires while carrying 100 times the amount of electricity; oil-free electrical equipment that is environmentally benign, with half the energy losses and half the size of conventional alternatives; and addressable markets estimated to exceed US$10 billion per annum within the next two decades. The savings due to increased efficiency of HTS electric power products may exceed 36 million metric tons of CO₂ in Japan, and much higher numbers in the U.S. and Europe, if generation continues to rely upon fossil fuels.     

南京北郊冬夏季大气PM2.5中碳质组分浓度及同位素组成研究

为研究南京北郊不同季节PM_(2.5)中碳质组分的主要来源,分别在2014年1月1—23日和2014年7月3—22日进行PM_(2.5)样品采集,并分析其中有机碳(OC)、元素碳(EC)浓度及总碳同位素组成.结果表明,冬季PM_(2.5)浓度高于夏季,平均值为(146.69±64.67)μg·m-3,OC、EC浓度较高,分别为(14.77±5.58)μg·m-3与(9.01±4.74)μg·m-3;而夏季PM_(2.5)浓度为(57.69±23.80)μg·m-3,OC、EC浓度分别为(5.94±2.20)μg·m-3和(2.78±1.25)μg·m-3.二次有机碳(SOC)占OC比重较小,冬、夏两季分别为36.99%与27.37%,这与采样点紧邻公路主干道使颗粒物未得到充分的二次反应有关.南京北郊冬季δ13C平均值为-25.38‰±0.36‰,夏季为-26.50‰±0.58‰,通过与潜在污染源的δ13C值对比,推断出采样期间冬季主要的潜在碳质污染源为煤炭燃烧及机动车尾气,夏季主要的潜在碳质污染源为生物质燃烧及汽车尾气.