基于车载CO2/CH4移动观测的城市站点空间代表性和热点识别研究

基于车载激光气体分析仪于2020年冬季和2021年春季在杭州道路观测近地面大气CO₂和CH₄浓度.结果表明:(1)城市不同区域道路近地面大气CO₂浓度与城市背景站差值(ΔCO₂)的排序为工业区>商业居民混合区>沿江住宅区>自然风景区,而CH₄差值(ΔCH₄)的排序为沿江住宅区>商业居民混合区>工业区>自然风景区,这说明城市CO₂和CH₄排放源有差异.(2)城市CO₂和CH₄排放热点同一位置多次观测浓度均高于周边地区30%以上,且CO₂和CH₄浓度昼夜差异明显.(3)杭州隧道内CH₄:CO₂浓度比值为(0.000912±0.00002),表明杭州主城区车辆以汽油车为主.(4)在高度约为20～30m的高架处观测的CO₂浓度对于不透...     

胜坨油田原油温室气体排放特征及其影响因素

为研究油田开发过程中原油在大气条件下的碳排放特征,完善油气系统潜在温室气体排放清单,以胜利油田典型区块——胜坨油田原油为研究对象,通过改进的静态室-气相色谱及质谱法对原油在大气条件下的自然脱气(排放)过程进行模拟试验研究. 结果表明:CH₄和CO₂是胜坨油田原油溶解气中的两种主要温室气体;将模拟时间(48 h)均分为4个时段,CH₄、CO₂的主要排放阶段为0~12 h,并且其排放量远高于>12~24、>24~36和>36~48 h,其中,不同温度下CH₄、CO₂的最大排放率均出现在0~2 h. 原油在空气中暴露时间的长短及所处大气温度的高低直接影响温室气体的累积排放,CH₄、CO₂的累积排放量均随模拟试验的进行而递增;原油所处环境温度越高,累积排放量越大,3 ℃时CH₄、CO₂的累积排放量分别为12.498、15.071 g/m3,13 ℃时为20.626、21.004 g/m3,27 ℃时为31.353、26.954 g/m3. CH₄、CO₂在不同温度下的相对排放量存在差异,表现为低温(3、13 ℃)条件下CH₄排放量低于CO₂,相对高温(27 ℃)条件下表现相反. 研究显示,原油所处大气环境的温度及暴露时间是影响原油温室气体排放的重要因素.      

我国城市生活垃圾处理温室气体排放特征

CH₄和CO₂是大气中主要的温室气体,研究我国城市生活垃圾处理过程中二者的排放情况,对制订温室气体减排政策和应对气候变化有着至关重要的意义. 利用IPCC(政府间气候变化专门委员会)提供的废弃物处理排放CH₄和CO₂的计算方法,对1979—2011年我国城市生活垃圾处理CH₄和CO₂排放量(不含港澳台数据)进行统计分析. 结果表明:①2011年我国城市生活垃圾人均清运量为0.46 t,比2000年增加了53.3%. ②1979—2011年,我国城市生活垃圾处理仍以填埋为主,焚烧和堆肥处理方式相对较少,但近年来焚烧处理量呈逐年增加趋势,其中2011年焚烧处理量是2001年的16.8倍. ③我国城市生活垃圾处理产生的CH₄和CO₂排放量均呈逐年增长趋势,至2011年,二者分别达到7 024.03×104 (以CO₂当量计,下同)和706.22×104 t;其中,2011年CH₄排放量是1990年的20.0倍,CO₂排放量是2001年的16.8倍. ④城市生活垃圾产生的温室气体排放具有明显的地域特性,其中华东地区CH₄和CO₂排放总量高达2 570.98×104 t;西北地区最小,仅为482.3×104 t. 该差异与城市发展规模、人们生活习惯和城市化进程等影响因子紧密相关.      

象山湾大气中CH4和CO2时空分布及其同位素组成特征

海湾区域的温室气体排放对于全球变暖具有重要影响,因此本研究选取中国东部典型海湾-象山湾作为研究对象,通过对CH₄和CO₂的浓度与同位素的时空变化特征分析来揭示海岸带对全球气候变化的影响.象山湾海域低层大气中CH₄浓度变化范围为(1.72～2.17)×10^-6,平均浓度为1.82×10^-6;δ¹³C_CH4的变化范围为-60.69‰～-41.10‰,平均值为-50.261‰;CO₂浓度变化范围为(410.3～640.3)×10^-6,平均浓度为433.294×10^-6;δ¹³C_CO2的变化范围为-16.79‰～-2.33‰,平均值为-6.83‰.CH₄含量整体上呈湾内大于湾外、从陆地向海方向逐渐减少的趋势,表明近浅海区域是大气甲烷的源;而CO₂含...     

基于地基便携式FTIR的CO2与CH4柱浓度观测研究

地基傅里叶变换红外光谱技术(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)由于其具有高的时空分辨率、对地表大气浓度变化敏感等优点，已成为遥测温室气体柱浓度的重要技术。基于便携式的傅里叶变换红外光谱仪(EM27/SUN)采集的太阳光谱来反演北京市区CO₂与CH₄柱浓度。通过与高分辨率FTIR观测结果比对，验证了EM27/SUN观测的准确性和可靠性。同时利用正午观测的CO₂和CH₄柱浓度结果计算了CO₂与CH₄观测精度。其中CO₂的观测精度为0.16×10^-6,CH₄的观测精度为1.4×10^-9。最后，给出了CO₂与CH₄时间序列变化，CO₂与CH₄在观测期间的变化较为一致。该研究表明了便携式FTIR观测CO₂与CH     

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.      

渭南市道路移动源高分辨温室气体排放清单及特征研究

根据渭南市机动车保有量和抽样调查与观测数据,采用 MOVES 模型计算了渭南市 2017—2019 年道路移动源 CO₂、CH₄、N₂O 和 CO 4 种温室气体的排放量,分析了机动车车型、燃料和排放标准对温室气体排放量的影响.基于ArcGIS和渭南市道路网信息,建立了高分辨率(1 km×1 km 和 1 h×1 h)的温室气体排放清单 . 结果表明,渭南市 2019 年道路移动源 CO₂、CH₄、N₂O 和 CO 的排放量分别为 424.322×10⁴、0.044×10⁴、0.007×10⁴和 2.808×10⁴ t,以 CO₂当量计,机动车温室气体的总排放量为 432.843×10⁴ t. 4种道路移动源温室气体中,CO₂占总温室气体排放量的98.03%. 渭南市小型客车对温室气体的贡献率最大,分别排...     

沉水植被对河流温室气体释放减缓作用研究

为揭示沉水植物生态修复在减缓河流温室气体释放方面的作用,在浙江省嘉善县选择盛家湾(有沉水植物)和东龙港(无沉水植物)2条河流,利用扩散模型法对其水体CO₂、CH₄、N₂O释放通量进行24 h连续监测,并进行对比分析。结果表明：2条河流除盛家湾水体在16:00表现为CO₂吸收外,其余监测时间内3种气体均呈过饱和状态,表现为向大气释放温室气体,24 h内比较,有沉水植物的盛家湾可减少89%的温室气体释放。将气体释放通量与环境因子进行相关性分析发现,盛家湾水体CO₂释放通量与水温、pH、溶解氧浓度呈显著负相关,与氧化还原电位呈显著正相关,N₂O释放通量与水温、pH、溶解氧浓度呈显著正相关,与氧化还原电位呈显著负相关;东龙港水体CO₂释放通量与水温呈显著正相关,CH₄释放通量与水温、溶解氧浓度呈显著正相关,N₂O释放通量与水温呈显著正相关。     

不同干扰强度下三江平原湿地土壤温室气体排放对冻融作用的响应

为评估季节性冻融作用对不同干扰强度湿地温室气体产生机制的影响,采用静态箱/气相色谱法,原位观测三江平原洪河国家自然保护区内未受干扰的常年积水的小叶章湿地(undisturbed Deyeuxia angustifolia wetland,UDAW)、保护区外受人类活动干扰导致湿地含水量减少的季节性积水的小叶章湿地(disturbed Deyeuxia angustifolia wetland,DDAW)以及由小叶章湿地开垦10年以上的水稻田(rice paddy,RP)的温室气体排放通量,分析季节性冻融作用对3种湿地温室气体排放的影响特征.结果表明:3种湿地在冻融期均有CO₂和CH₄排放,且在春季冻融初期CO₂和CH₄均出现短期的高排放现象,随着冻融温度升高,温室气体排放通量均逐渐增加.其中,CO₂排放通量表现为UDAW > DDAW > RP,CH₄排放通量却表现为DDAW > RP > UDAW;DDAW的CH₄排放速率与冻融温度的相关性最高(P < 0.01,R2=0.647 5),UDAW中二者的相关性最低(P < 0.01,R2=0.424 7).相关性分析显示,DDAW和RP土壤中CO₂与CH₄的排放通量均呈正相关(P均小于0.01,R2分别为0.749 1、0.574 4),而UDAW土壤中CO₂与CH₄的排放通量表现为弱相关(P < 0.05,R2=0.303 8),可见冻融温度会影响CO₂和CH₄的排放通量.季节性冻融作用影响了3种湿地土壤N₂O的排放通量,秋季冻融期UDAW和DDAW表现为N₂O的汇,而在春季冻融期3种湿地均表现为N₂O的源,表明不同干扰湿地N₂O的排放通量对冻融作用的响应不同,但均随土壤温度的升高其排放通量不断增加.研究显示,三江平原的冻融作用降低了湿地温室气体排放,干扰强度越大,冻融作用影响越小,且秋季冻融作用大于春季.      

底栖扰动对城市河流沉积物CO2和CH4释放的影响

以具有不同扰动功能的黄色羽摇蚊幼虫(Chironomus flaviplumus)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)和椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)为对象,通过微宇宙实验探究不同底栖动物扰动效应下的沉积物界面理化因子演变特性以及对温室气体CO₂和CH₄释放的影响规律.结果表明,不同扰动类型的底栖动物对沉积物-水界面的溶氧(DO)特征带来差异化改变,并影响了有机质的好氧/厌氧分解和碳素转化,进而改变了CO₂和CH₄的产生及释放量:1) 3种底栖动物对CO₂和CH₄释放的影响存在差异:苏氏尾鳃蚓对两种温室气体的释放呈现最强的促进作用(为对照组的1.59和1.64倍),椭圆萝卜螺对两种温室气体释放的影响不显著,而摇蚊幼虫一定程度上抑制了CH₄释放.2)尾鳃蚓扰动下更多的碳素被消耗(表层沉积物和上覆水的TC含量减少)并生成CO₂和CH₄从系统逸出,其最低的DO渗透深度...     

基于排放因子法的中国主要城市群城镇污水厂温室气体排放特征

温室气体产生是"碳中和"背景下污水处理行业亟待解决的问题之一,准确掌握我国主要城市区域污水处理厂温室气体的产生特征和变化规律是制定减排政策的前提。基于污水处理量的排放因子法,建立了2015-2019年中国五大城市群城镇污水处理厂温室气体二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的排放清单,分析了温室气体排放的时空分布和影响因素。结果表明:五大城市群城镇污水处理厂温室气体排放量逐年升高,长江三角洲城市群排放量始终最高,2019年达到2042.78 Gg CO₂-eq,汾渭平原城市群排放量最低;珠江三角洲城市群人均温室气体排放量最高,2019年达到20.36 kg/人;相关性分析显示,污水厂温室气体排放量与人口、GDP、污水处理能力和污水处理率呈显著正相关。     

气相色谱法观测本底大气中的甲烷和二氧化碳

根据世界气象组织全球大气监测（ＷＭＯ／ＧＡＷ）开展全球温室气体监测的要求，建立了气相色谱（ＧＣ）法甲烷和二氧化碳（ＣＨ４／ＣＯ２）连续观测系统，概述了该系统厍拿大大气环境局（ＡＥＳ）５个月的组装调试，以及在中国大气本底基准台（ＣＧＡＷＢＯ＿一年多时间里的业务运行和标定情况，且装调试和运动标定，与红餐吸收（ＮＤＩＲ）法，气瓶采样－实验室分析（ＦＬＡＳＫ）法数据，以及与上其它台站观测资料的对比结果表明     

同步硝化反硝化过程中污染物的去除及温室气体的释放

采用缺氧-好氧SBR反应器,研究了同步硝化反硝化(SND)工艺污水生物脱氮过程中污染物去除效果和温室气体(N2O,CH4和CO2)的释放情况.结果表明,与顺序式硝化反硝化工艺(SQND)的总氮去除率63.78%相比,SND大大地提高了总氮的去除,去除率达90.39%.同时,SND过程刺激了温室气体的释放,其温室气体释放总量为SQND的4.5倍.SND反应器N2O每周期释放量为34.28 mg,且主要集中于曝气阶段.而SQND过程N2O释放量仅为6.89mg,为SND过程的1/5.SND过程和SQND过程,每周期CO2的释放量分别为493.52,320.28mg.两反应器中CH4的释放量都很低,接近于零.     

Preliminary inventory of sulfur dioxide emissions in East Asia

A preliminary sulfur dioxide emissions inventory for East Asia was developed. The annual emissions rate for fossil-fuel related sulfur was estimated for a 80 km mesh grid using energy consumption and industrial activity data for the region. The total sulfur dioxide emissions from this area as sulfur were about 11.5 TgSy⁻¹, almost equal to the emissions in north-western Europe or the north-eastern U.S. which are regions where acid deposition occurs. Emissions from mobile sources were found to be relatively small, while coal-fired stationary sources contribute a large part of the sulfur dioxide emissions in East Asia.     

风帽在准好氧填埋的应用及对填埋初期的影响

首次将风帽应用于准好氧填埋,以2 m×1 m×2 m的准好氧模拟箱为对象,考察了风帽对准好氧填埋环境形成过程的影响,比较了不同风速条件下二氧化碳和甲烷的浓度变化,并对风帽应用于准好氧填埋的作用原理进行了分析,以期为设计和优化准好氧填埋结构提供参考.结果表明,风帽可以加快准好氧环境的形成,将传统的准好氧环境的形成期由常规的50 d以上提前到40 d左右.通过比较风帽先拆后装二氧化碳和甲烷的浓度变化,表明风帽可以促进甲烷向二氧化碳的转化,减少甲烷的排放.卸下风帽后二氧化碳的浓度由最初的16.67%降为15.88%,甲烷从6.14%增大到16.12%;装上后二氧化碳的浓度增至19.18%,甲烷降为10.05%.考察了风速为2.0、3.5、5.0、6.5、8.0 m/s 5种条件下导气管出口处的甲烷排放情况,表明风速可以加强风帽的作用,有利于甲烷的减排,当风速增至8 m/s时,甲烷浓度由最初的15%以上降为5%以下.     

现行脱硫技术存在排放温室气体的隐患

工业革命以来,由于人类活动持续大量排放温室气体,使得全球出现了持续性的气候变暖趋势,而为了治理局部的和区域的SO2污染问题,大规模的脱硫活动在我国急速增加,这势必大幅增加CO2的排放,加剧气候变暖的进程,如果我国大型火电厂的脱硫率达到80%,按照2005年全国SO2排放量已经达到0.2549Gt计算,采用现行脱硫方法将每年向大气中排放0.088Gt的CO2。将占我国CO2年排放量的10%,对人类赖以生存的地球形成严重威胁。因而,需要研究脱硫的无碳工艺,以及碳捕集、碳储存、碳利用技术,树立综合的环境意识,在控制大气污染、减排温室气体与保护臭氧层方面寻找结合点。     

垃圾填埋场内部气体浓度等的时空变化特征

介绍了垃圾填埋场监测井的设计与内部气体浓度的监测方法,比较了垃圾填埋场封场区与未封场区在内部温度、渗滤液的pH值及气体(O₂,CH₄,CO₂等)浓度在时间上与空间上的差异,发现在不到3 a的时间里五峰垃圾填埋场内部垃圾分解的程度就已达到整个分解过程的中后期。      

Validation of MODIS aerosol retrievals and evaluation of potential cloud contamination in East Asia

MODIS aerosol retrievals onboard Terra/Aqua and ground truth data obtained from AERONET(Aerosol Robtic Network) solar direct radiance measurements are collocated to evaluate the quality of the former in East Asia. AERONET stations in East Asia are separated into two groups according to their locations and the preliminary validation results for each station. The validation results showed that the accuracy of MODIS aerosol retrievals in East Asia is a little worse than that obtained in other regions such as Eastern U.S., Western Europe, Brazil and so on. The primary reason is due to the improper aerosol model used in MODIS aerosol retrieval algorithm, so it is of significance to characterize aerosol properties properly according to long term ground-based remote sensing or other relevant in situ observations in order to improve MODIS retrievals in East Asia. Cloud contamination is proved to be one of large errors, which is demonstrated by the significant relation between MODIS aerosol retrievals versus cloud fraction, as well as notable improvement of linear relation between satellite and ground aerosol data after potential cloud contamination screened. Hence, it is suggested that more stringent clear sky condition be set in use of MODIS aerosol data. It should be pointed out that the improvement might be offset by other error sources in some cases because of complex relation between different errors. Large seasonal variation of surface reflection and uncertainties associated with it result in large intercepts and random error in MODIS aerosol retrievals in northern inland of East Asia. It remains to be a big problem to retrieve aerosols accurately in inland characterized by relatively larger surface reflection than the requirement in MODIS aerosol retrieval algorithm.     

Measurement and prediction of ozone levels around a heavily industrialized area: a neural network approach

This paper presents an artificial neural network model that is able to predict ozone concentrations as a function of meteorological conditions and precursor concentrations. The network was trained using data collected during a period of 60 days near an industrial area in Kuwait. A mobile monitoring station was used for data collection. The data were collected at the same site as the ozone measurements. The data fed to the neural network were divided into two sets: a training set and a testing set. Various architectures were tried during the training process. A network of one hidden layer of 25 neurons was found to give good predictions for both the training and testing data set. In addition, the predictions of the network were compared to measurements taken during other times of the year. The inputs to the neural network were meteorological conditions (wind speed and direction, relative humidity, temperature, and solar intensity) and the concentration of primary pollutants (methane, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen oxide, nitrogen dioxide, sulfur dioxide, non-methane hydrocarbons, and dust). A backpropagation algorithm with momentum was used to prepare the neural network. A partitioning method of the connection weights of the network was used to study the relative % contribution of each of the input variables. It was found that the precursors carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen oxide, nitrogen dioxide, and sulfur dioxide had the most effect on the predicted ozone concentration. In addition, temperature played an important role. The performance of the neural network model was compared against linear and non-linear regression models that were prepared based on the present collected data. It was found that the neural network model consistently gives superior predictions. Based on the results of this study, artificial neural network modeling appears to be a promising technique for the prediction of pollutant concentrations.     

硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化菌群驯化及其群落特征

甲烷的温室效应是二氧化碳的26倍,高浓度硫酸盐废水对水体、土壤和植物均有危害.硫酸盐为氧化剂的甲烷厌氧氧化是减少甲烷的主要途径之一.本研究以硫酸盐作为电子受体,驯化培养硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化菌群,采用PCR-DGGE技术分析细菌和古菌菌群多样性和群落结构特征,并对其中的优势菌进行系统发育分析.DGGE指纹图谱结果表明,硫酸盐的加入使微生物群落结构和优势种群数量发生了明显的改变,其增强了甲烷氧化古菌和硫酸盐还原细菌的丰度,加入硫酸盐驯化的菌群,其细菌群落多样性增加而古菌群落多样性略微减少.典型条带测序结果显示,驯化后菌群的优势菌种主要包括螺旋体门(Spirochaetes),除硫单胞菌目(Desulfuromonadales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷丝状菌属(Methanosaeta)等.驯化菌群的甲烷厌氧氧化研究结果显示,甲烷厌氧氧化的同时伴随硫酸盐的还原,甲烷的氧化产物为二氧化碳,硫酸盐的转化产物为硫化氢和硫单质.