水库温室气体排放及其影响因素

水库是温室气体的一个重要排放源.探讨水库温室气体排放及其影响因素有利于精确估算水库温室气体排放量、减少水利工程与水电开发过程中水库温室气体排放.本文阐述r水库中温室气体的产生机制.总结了水库温室气体的3个排放途径:水库自然排放、水轮机和溢洪道、大坝下游河流,从水库特征、气候、水体pH值、水库中植被状况等角度深入探讨了水库温室气体排放的影响因素.最后,重点分析了水库温室气体排放的空间异质性以及研究结果不确定性的产生根源,并对今后的研究重点进行了展望.     

大黑汀水库夏秋季节温室气体赋存及排放特征

以北方典型富营养化水库-大黑汀水库水体为研究对象,在2018年夏季和秋季采用顶空平衡法对其表层35个点位水体溶解的二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）浓度进行测定,并对水库水-气界面扩散通量进行了估算.结果表明夏季和秋季大黑汀水库表层水体的CO₂、CH₄和N₂O整体上均表现为过饱和状态,夏季表层水体CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（72.75±67.49）μmol/L和（810.62±790.64）μmol/（m²·h）;秋季CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（394.64±104.13）μmol/L和（4822.81±1250.00）μmol/（m²·h）;夏季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.19±0.12）μmol/L和（3.04±2.10）μmol/（m²·h）,秋季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.41±0.26）μmol/L和（5.16±3.23）μmol/（m²·h）;夏季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.31±0.10）μmol/（m²·h）,秋季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.25±0.15）μmol/（m²·h）.相关性分析结果表明大黑汀水库夏季表层水体CO₂及N₂O浓度主要受水温、水深和电导率影响,CH₄浓度主要受水深及电导率影响;水库秋季表层水体CO₂溶存浓度主要受水温、水深和TDS影响,CH₄浓度主要受水温、水深和TDS影响,N₂O浓度主要受水深影响.     

北京地区暖温带森林土壤温室气体排放规律

本研究利用静态箱法在北京市东灵山暖温带森林生长期选择3种不同类型的森林(阔叶混交林、辽东栎林和油松林)的土壤进行了温室气体(CH₄、CO₂和N₂O)排放规律的野外原位观测.研究结果表明:暖温带主要代表森林类型的土壤作为CH₄的汇吸收大气中的CH₄,同时作为CO₂和N₂O的源向大气排放.观测结果显示:不同的森林土壤类型其温室气体排放通量、范围各不相同,阔叶混交林土壤CH₄、CO₂和N₂O通量范围分别是:42～103μg/(m²·h),15～344mg/(m²·h)和-61～101μg/(m²·h);辽东栎林土壤3种气体通量范围分别是:13～182 μg/(m²·h),23～380mg/(m²·h)和-15～183 μg/(m²·h);油松林土壤3种气体通量范围分别是:12～128 μg/(m²·h),15～292mg/(m²·h) 和 -94～153 μg/(m²·h).观测期内阔叶混交林土壤CH₄、CO₂和N₂O平均通量分别是:-66 μg/(m²·h),145mg/(m²·h)和22 μg/(m²·h);辽东栎林土壤3种气体平均通量分别是:-67 μg/(m²·h),146mg/(m²·h)和45μg/(m²·h);油松林土壤3种气体平均通量分别是:-79 μg/(m²·h),150mg/(m²·h)和31μg/(m²·h).本研究估算了不同类型的森林土壤不同的温室气体生长期内的排放总量,阔叶混交林土壤CH₄、CO₂和N₂O排放总量分别是:-5.34kg/(hm²·a),13.9Mg/(hm²·a) 和2.58kg/(hm²·a); 辽东栎林土壤3种气体排放总量分别是:-6.20kg/(hm²·a), 14.07Mg/(hm²·a)和4.19kg/(hm²·a); 油松林土壤3种气体排放总量分别是-6.85kg/(hm²·a), 15.71Mg/(hm²·a)和4.30kg/(hm²·a).     

潘家口水库温室气体溶存、排放特征及影响因素

以大型深水水电类水库潘家口水库为例,于2020年春季（5月）、夏季（8月）在研究区设置33个采样点,采用顶空平衡-气相色谱法和经验模型法对水柱温室气体浓度和水-气界面扩散通量进行了观测及估算,并分析了潘家口水库温室气体浓度及通量的主要影响因素.结果表明：春季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（1.11±1.60）μmol/（m²·h）,（1333.31±546.43）μmol/（m²·h）,（76.65±19.54）nmol/（m²·h）.夏季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（0.62±1.13）μmol/（m²·h）,（746.08±1152.44）μmol/（m²·h）,（141.18±256.02）nmol/（m²·h）.潘家口水库温室气体排放呈现出大的时空异质性,空间上春季和夏季各温室气体通量均表现为干流大于支流;季节上CH₄与CO₂扩散通量表现为春季大于夏季,而N₂O扩散通量夏季大于春季.统计分析表明CH₄扩散通量主要受电导率、风速等环境因子影响,CO₂扩散通量受风速、pH及DOC影响,N₂O扩散通量主要受水柱NO₃^--N、NO₂^--N的影响.     

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.      

城市草坪温室气体排放特征及影响因素

草坪作为城市绿地的重要组成部分，其温室气体的吸收或排放不容忽视.然而当前对亚热带城市草坪温室气体通量的研究相对匮乏.采用静态箱-气相色谱法，对杭州市城区典型城市草坪的多种温室气体（CO₂、CH₄、N₂O和CO）地气交换通量进行了连续观测研究.结果表明，城市草坪的温室气体月平均通量变化明显，而其日变化特征并不明显.城市草地和土壤（无植被生长的裸土）是大气N₂O的源，平均通量分别为（0.66±0.17）μg·（m²·min）^-1和（0.58±0.20）μg·（m²·min）^-1；是CH₄和CO的汇，其中CH₄平均通量分别为（-0.21±0.078）μg·（m²·min）^-1和（-0.26±0.10）μg·（m²·min）^-1，CO分别为（-6.36±1.28）μg·（m²·min）^-1和（-6.55±1.69）μg·（m²·min）^-1.城市草地和土壤CO₂平均通量分别为（5.28±0.75） mg·（m²·min）^-1和（4.83±0.91） mg·（m²·min）^-1.基于相关性分析研究发现，草地和土壤的CO₂和N₂O通量均与降水量呈显著的负相关，而CH₄和CO通量与降水量呈显著的正相关；除草地CH₄通量与土壤温度无显著相关、草地N₂O通量与土壤温度呈显著负相关外，其余各温室气体通量与土壤温度均呈显著正相关.另外，城市草坪的草地和土壤CO₂（R²为0.371和0.314）和N₂O （R²为0.371和0.284）通量季节变化受降水量的影响要大于其它温室气体，而土壤温度对CO通量的影响（R²为0.290和0.234）要显著于其它温室气体.     

轮作方式对冬水田温室气体排放的影响

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的冬水田(RF)、水稻-油菜轮作(RR)和水稻-儿菜轮作(RV)农田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对农田的温室气体的排放通量进行了为期一年的原位观测,其中采用静态暗箱技术观测CH4和N2O,静态明箱技术观测CO2.结果表明,不同轮作方式下CH4的年排放总量[以CH4计,kg·hm-2]RF(422.87±27.1) RR(132.05±23.11) RV(50.91±3.83),其中RV与RR处理较RF处理CH4排放量有明显下降(P0.05);N2O的年排放总量[以N2O计,kg·hm-2]依次为RV(21.38±6.51) RR(20.02±5.23) RF(0.48±0.02),RV和RR处理N2O的排放总量均显著高于RF(P0.05);CO2的年净排放总量[以CO2计,t·hm-2]为RR(-55.43±5.04) RV(-29.1±3.00) RF(-14.08±1.81),RV和RR处理CO2的吸收量显著高于RF处理(P0.05).在100a时间尺度上,全年排放的CH4、N2O和CO2所引起综合GWP(以CO2计,t·hm-2)为RR(-46.43) RV(-22.01) RF(-2.11),表明冬水田转变为水旱轮作系统后能显著提升农田生态系统的增汇效果,相比于RV处理,RR处理增汇效果更好,即在西南地区水稻-油菜轮作农田在生态系统增汇上是一种最有效的轮作方式.     

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.     

高海拔水电水库温室气体的排放特征——以雅鲁藏布江藏木水库为例

水电水库是大气温室气体的重要来源,在一定程度上影响着区域气候变化.然而目前关于水库温室气体排放的估算仍然存在很大的不确定性,一方面原因是缺失了世界各地山区水库的数据,另一方面原因是未将受水库影响的上下游河道考虑在内.本研究重点关注雅鲁藏布江流域水电水库——藏木水库丰枯水期CO2、CH4和N2O的溶存浓度与扩散通量的时空...     

有机肥及补充灌溉对旱地农田温室气体排放的影响

在农业生产中,提高作物产量减少农田温室气体排放具有重要意义.本文采用静态箱-气相色谱法,在黄土高原半干旱半湿润区,以单施氮肥180 kg·hm~(-2)(以N计)为对照,研究了氮肥180 kg·hm~(-2)+有机肥45×103kg·hm~(-2)(NM)、氮肥180 kg·hm~(-2)+有机肥45×103kg·hm~(-2)+拔节期灌水(NMW)处理在冬小麦生育期温室气体的变化规律及其综合增温潜势(Global warming potential,GWP),并计算温室气体排放强度(Greenhouse gas intensity,GHGI),以明确有机肥及补充灌溉的增产潜力及对温室气体的减排效果.结果表明:(1)整个生育期CO_2排放速率随作物生长发育的加速而逐渐加快,接近成熟期其排放速率降低;N_2O排放峰均出现在施肥、降雨及灌水后.NM、NMW处理的CO_2累积排放量(以C计,下同)分别为14933.35 kg·hm~(-2)、15929.74 kg·hm~(-2),比对照分别增加了22.8%、31.0%;N_2O累积排放量(以N计,下同)分别为0.48kg·hm~(-2)、0.52 kg·hm~(-2),比对照分别降低了23.8%、17.5%;CH4累积吸收量分别为1.73 kg·hm~(-2)、1.87 kg·hm~(-2),比对照分别降低了18.4%、11.8%.(2)CH4吸收速率与土壤温度呈显著性正相关,而与土壤含水量呈显著性负相关;CO_2排放速率与土壤温度及含水量均呈显著性正相关;N_2O排放速率与土壤温度、含水量及硝态氮含量均呈显著性正相关,与铵态氮含量呈负相关.(3)NM、NMW处理的GWP比对照分别降低了27.8%、21.2%;NM、NMW均显著增加了小麦产量,增产率分别为24.6%、36.7%.NM、NMW的GHGI比对照分别降低了41.9%、42.4%.说明在施用有机肥及有机肥加补充灌水在增加作物产量的同时,达到了温室气体减排的作用.     

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。

     

华中地区畜牧业温室气体排放特征分析与预测

采用IPCC推荐的温室气体清单计算方法,从温室气体排放总量、排放强度等方面分析了华中地区畜牧业温室气体排放现状;根据不同牲畜饲养数量,采用Logisticgrowth model、Gompertzcurve model等非线性时间序列模型模拟2030年华中地区牲畜数量,并计算畜牧业温室气体排放量.结果显示,2015年华中地区温室气体排放为6289.09万t CO₂-eq,单位GDP温室气体排放量为1.13万t CO₂-eq/亿元,单位肉类产量排放强度为3.73t CO₂-eq/t;2030年华中地区畜牧业温室气体排放总量约为4990.06（温室气体排放预测1）~5932.74万tCO₂-eq（温室气体排放预测2）.应当进一步优化畜牧业饲养技术及条件来提高产业温室气体排放效率,科学合理的规划不同牲畜的饲养规模,优化牲畜饲养结构来降低畜牧业温室气体排放量.     

土壤酸化对温室气体排放影响的培育实验研究

利用不同pH值的模拟酸雨(SAR)淋洗处理42个月获得具有不同累积酸化程度土壤,对其进行室内培养并研究了土壤温室气体CO₂、CH₄和N₂O的排放特征.结果表明,一定的酸化累积促进CO₂排放,而累积到某值时(如pH3.0₅酸化累积程度的加深而增加.相关分析显示,土壤pH值不是造成不同累积酸化程度土壤温室气体排放差异的直接原因;CO₂和CH₄排放差异主要是由于酸化累积过程导致土壤碳、氮以及其他养分元素含量的差异造成的,而导致N₂O排放差异的产生原因却十分复杂.     

生物质炭与有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响

土壤是温室气体的重要排放源,在土壤中施入生物质炭和有机物料对土壤微生物在土壤碳氮转化和微量气体代谢方面有着重要作用,不过迄今在生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响方面的研究尚少.本研究采用室内培养试验,利用土壤添加生物质炭和生物质炭与不同有机物料混施,探究生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放及微生物活性的影响.共设5个处理:新鲜土壤(S)、新鲜土壤+2%生物质炭(SB)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%大豆饼(SBS)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%小麦秸秆(SBW)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%鸡粪(SBC).研究表明:只添加生物质炭对温室气体的排放影响不明显;生物质炭与有机物料混施使土壤的CO2、N2O排放明显增加,而对CH4的排放影响不明显;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出有机物料施用对温室效应具有明显的增强作用;生物质炭与有机物料混施在一定程度上增加微生物生物量碳和代谢熵(q CO2),各处理的代谢熵是对照处理S的0.18~4.37倍;不同有机物料对FDA水解酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性都表现为激活作用.     

基于文献计量方法的全球温室气体排放研究态势分析

为共同应对温室气体排放造成的气候变化问题,学界进行了大量相关研究,其研究现状受到各界关注.为深入了解全球温室气体排放研究的目前状况和前沿动态,以ISI Web of Knowledge的Web of Science引文数据库为数据源,采用文献计量学方法对其中1995-2019年发表的全球温室气体排放领域的相关文献进行计量分析.结果表明：①本领域在全球范围内维持了比较高的关注度,近10年发文量上升速度较快;②领域内主要研究力量分布在美国、中国、英国等地,且具有较大学术影响力的各机构、作者间合作频繁;③领域研究内容以二氧化碳、甲烷等传统温室气体及其导致的气候变化效应为主,中后期出现了氧化亚氮等其他温室气体的相关研究,中国是较多见的研究案例所在地;④领域高引文章涉及重要温室气体的源汇识别和强度计算、全球排放预算估计、针对重要排放部门的减排措施等主题,采用包含实验测量、模拟计算在内的多种手段寻找优势减排潜力部门,推动减排目标的实现.未来本领域的研究将继续深入发展,从而更有效地服务于气候变化应对战略.     

双氰胺、氢醌与含磷添加剂联合使用对堆肥温室气体排放的影响

为实现堆肥过程N2O、CH4和NH3的同步减排,在双氰胺和氢醌的基础上进一步研究磷石膏和过磷酸钙添加对猪粪堆肥温室气体和NH3排放的影响.以猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,设置3个堆肥处理:只添加双氰胺和氢醌(HD)、添加双氰胺、氢醌和磷石膏(HD+P)和添加双氰胺、氢醌和过磷酸钙(HD+S),在60L的发酵罐中进行40d的...     

基于投入产出法的北京能源消耗温室气体排放清单分析

城市是一个巨大能源物资消耗体和温室气体排放体,相关研究受到广泛关注.本文以2007年为例基于投入产出法研究北京市能源消耗的温室气体排放量,计算得出CH4和N2O这两种常规温室气体排放量.结果表明,北京市2007年能源消耗温室气体排放量为3531.72万tCO2当量,其中CO2排放量为3514.40万t,CH4排放量为1734.32t,N2O排放量为435.83t.北京市工业部门仍然是主要的温室气体排放部门,其排放的温室气体占CO2总量的98.96%,CH4总量的88.48%和N2O总量的98.99%.不同最终使用部门中,政府部门消费产生的温室气体排放量超过总量的15%,高于城镇消费和农村消费之和;调出和出口部门的碳排放量超过总量的40%,所占比例最大.贸易中,隐含在调出和出口部门中温室气体排放量是隐含在调入和进口部门的十几倍.北京市不同行业的温室气体排放强度略优于全国水平.降低北京市温室气体排放量可从进一步优化产业结构,发挥科技减排的作用,提高不同产业的能源利用率等方面采取措施.