碳中和愿景的科技需求与技术路径

碳达峰与碳中和愿景的提出为我国低碳/脱碳发展明确了新方向,也对科技创新和技术发展提出了新要求。世界各国均将科技创新作为碳中和目标实现的重要保障。我国实现碳中和目标,归根结底也需要依靠科技进步。我国碳排放总量大、强度高,实现碳中和目标的时间周期短,现有技术尚存在不足,科技发展需要付出更多努力并提前部署。我国碳中和技术发展需要为保障我国碳排放高质量达峰和实现碳中和目标提供技术可行、经济可承受的科技支撑。各部门需要结合自身特点制定技术发展路径。"十四五"是碳达峰与碳中和目标实现的关键时期,应全面加强相关脱碳、零碳、负排放技术发展的全局性部署,加快开展研发示范。为了更好地推动面向碳中和愿景的科技发展,需要强化顶层设计、完善保障机制与加强国际合作。     

草原生态补偿:减畜和补偿的对等关系

中国草原生态补偿是通过补助和奖励的政策手段达到减畜和草畜平衡的政策目标,最终使牧民收入不减少的条件下草原退化得到减缓。论文首先从理论上提出一个分析草原生态补偿减畜和补偿对等关系的框架,然后以内蒙古四子王旗查干补力格苏木为例,对草原生态补偿减畜和补偿的对等关系进行了实证分析。实证分析结果表明:因为超载情况存在空间异质性和牧户差异性,实际的超载率较统计的超载率被低估了。补偿在区域总量上是不足够的,维持区域总量补偿足够的草畜平衡奖励标准应为28.5元/hm2。减畜和补偿存在严重的不对等关系,47.9%的资金给了那些不需要减畜的牧户,减畜比例0%;5.5%的资金给了那些需要减畜也愿意减畜的牧户,减畜比例1.2%;46.6%的资金给了那些需要减畜但只愿意部分减畜的牧户,减畜比例98.8%。预期能够实现的减畜比例仅为8.3%,由于牧户超载程度存在显著的差异,预期能够实现的减畜比例对草畜平衡奖励标准和每羊单位损失均不敏感。为了达到草原生态保护的目的,保障减畜的有效达成,应该将超载程度纳入草畜平衡奖励的政策设计中。中小牧户是草原超载的主体,"将超载程度纳入草畜平衡奖励的政策设计"的真正含义是"将草畜平衡奖励向中小牧户做出适当倾斜"。"超越"草畜平衡奖励,减少中小牧户的数量,扩大牧户的草场经营规模,促进牧区牧户的适度规模经营才是实现草原可持续发展的出路所在。     

飞机LTO排放影响评估耦合模型研究与应用

民航飞机在LTO起降阶段的飞行中,发动机污染物排放的源强和空间位置是动态的.为准确定量评估其影响,构建了飞机LTO污染排放影响评估耦合模型.首先利用飞行动力学模型,模拟飞机LTO飞行轨迹,并获得轨迹中每一位置点的性能参数（实时燃油流量）;再通过排放计算模型,确定每一位置点的污染物排放量（源强）;在此基础上,基于拉格朗日烟团模型,针对飞机烟团排气特点进行修正,实现污染扩散模拟.最后采集了一架典型飞机在一个完整LTO飞行过程中的机载数据,结合实时气象参数,进行了实例应用研究.结果显示.在LTO过程中NO_x、SO₂、CO、PM和HC的平均排放速率分别为17.71、2.21、1.05、0.20和0.03g/s;飞机在起飞离地时刻,烟团扩散范围集中于跑道附近及侧向300m、纵向3000m范围内,NO_x地面最大浓度超过100mg/m³;当飞机爬升至混合层顶完成起飞时,地面污染物扩散至侧向1200m范围,NO_x浓度降至298.5μg/m³,依然较为严重,其他污染物地面浓度相对较低_.     

地块尺度城市土地质量地球化学调查方法:以雄安新区起步区为例

以土地质量地球化学调查评价成果服务于城市土地资源精准管护为目标,选择中国城镇化探路者的雄安新区起步区为研究对象,采用差异化分类布设样点,开展不同采样密度条件下地块尺度土壤元素空间插值精度、地块（图斑）插值精度和地球化学预测评价等级准确度的定量评估研究.结果表明：①采用差异化分类布设样点方法使平面上随机分布的区域地球化学量变值在每一个地块（图斑）都有明确的量值反映,能满足城市土地资源精准管护对单一地块（图斑）具有质量属性的基本需求;②研究区土壤元素指标空间变异性以轻中度为主;其中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、N、P和Se受人类生产活动影响,具有较高的空间变异性;③相同采样密度条件下,元素含量空间变异性越大,其空间插值精度和图斑插值精度越低;同一种元素插值精度受采样密度的影响,但采样密度的增大并不一定能够识别土壤元素含量的结构性连续组分;区内土壤环境本底清洁,重金属含量低于GB15618-2018标准,其插值评价等级和实测评价等级结果基本一致;养分指标N、P和K含量区间变化大,受人为扰动和空间变异性等因素影响,其预测等级和实测等级差异较大;④采用16点·km^-2的采样密度开展地块尺度城市土地质量地球化学调查评价可以满足研究区及类似地区城市土地资源精准管控的需求.     

某疑似有机污染场地对天然泉持续释放的溯源

为溯源某有机污染场地对天然泉的持续释放,研究分丰、枯水期以及雨前、雨中和雨后过程采集天然泉水样,同时采集污染场地周边土样,以有机污染物六六六、滴滴涕、荧蒽、芘、苯和三氯甲烷为主要溯源对象,利用气相色谱和气质联机仪测定。土壤有机污染物溯源结果发现天然泉上游2个化工企业内及周边土壤中HCHs、荧蒽和芘出现污染异常;天然泉水丰水期、枯水期HCHs浓度分别为12.1ng/L和72.7ng/L,枯水期泉水浓度高于丰水期6.0倍,推测与地下水上升引起的稀释作用有关;三氯甲烷浓度分别为4.34μg/L和1.50μg/L,丰水期泉水浓度高于枯水期2.9倍,苯仅在丰水期少量释放;荧蒽、芘仅在降雨过后释放,推测降雨量大有利于挥发性有机物入渗;污染场地周边包气带中有机污染物的垂直分布显示有机污染物的迁移呈逐渐减弱趋势,并与总有机碳、黏粒、阳离子交换量以及它们的物理化学性质密切相关。因此该研究溯源到2个企业存在污染场地,HCHs和三氯甲烷呈现持续释放状态,PAHs和苯为潜在释放状态,并呈现季节性变化。     

山东淄博佛村黄土沉积多指标记录的气候环境演变过程

对山东省淄博市寨里镇佛村黄土剖面(FC剖面)进行粒度、磁化率及色度等沉积学指标分析,结果表明:(1)FC剖面6个光释光样品年龄结果介于3.02±0.45—100.99±13.58 ka,说明FC剖面是末次间冰期以来的沉积物;(2)根据沉积物粒度频率分布曲线和粒度组成特征,并与伊犁黄土、黄土高原黄土对比,可判知FC剖面为风成沉积物;(3)FC剖面磁化率与色度曲线具有相似的变化趋势,较好指示了黄土沉积时的冷暖干湿变化;(4)根据粒度中值粒径(Md)、低频磁化率(χlf)、土壤颜色(L~*,a~*)、环境敏感组分(56.23—112.20μm)等气候代用指标并结合光释光测年结果,将FC剖面划分为5个部分,分别对应于深海同位素MIS1—MIS5时期。1、3、5部分分别对应MIS1、MIS3早期、MIS5阶段,夏季风强盛,气候较暖湿,发育古土壤;2部分对应MIS2和MIS3中晚期阶段,4部分对应MIS4阶段,冬季风强盛,气候较干冷,堆积黄土。     

改性凹凸棒负载硫化亚铁的制备及其对水中Mo (Ⅵ)的吸附机制

以凹凸棒为载体,制备出一种热加酸改性凹凸棒负载硫化亚铁复合材料（MATP-FeS）,并对其除Mo （Ⅵ）性能进行了分析.结果表明在pH=4.0和7.0的反应条件下,铁土质量比为1 ∶2合成的MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为76.96%和54.60%,而未改性FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为23.79%和13.28%.MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的吸附过程符合准二级动力学模型.Langmuir模型和Temkin模型能较好地描述吸附等温过程,且由Langmuir模型计算得到在318 K下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的饱和吸附容量为16.86 mg·g^-1.Mo （Ⅵ）去除率在pH为2.0~3.0时达到最大值（95.25%）;氮气、空气和纯氧条件下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为77.58%、83.97%和83.96%;MATP-FeS在老化60 d后对水中10 mg·L^-1的Mo （Ⅵ）仍有70.53%的去除率,远高于未改性的FeS （14.97%）.X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明,反应后MATP-FeS表面Mo均以正六价形态存在,结合反应过程模型得出,Mo （Ⅵ）去除机制主要是表面吸附作用.     

夏秋季长江口及毗邻海域N、P营养盐分布及其潮汐变化

根据2005年7月和11月在长江口及毗邻海域进行的现场观测数据,分析表明:夏秋季表层N、P营养盐的高值区(N＞65 μmol/L,P＞1.3 μmol/L)多位于长江口及杭州湾海域,而低值区(N＜40 μmol/L,P＜0.5μmol/L)多存在于长江口东北海域以及舟山东南海域,底层N、P营养盐在夏季存在-向东北方向的舌状扩散,而秋季等值线比较均匀且呈南北向分布;调查海域表层N/P值都超过30,羽状锋区可达到200以上,表明浮游植物的生长存在着磷限制;连续观测站位的PO-P含量在夏秋季大都表现为小潮高于大潮,而NO3-N含量变化复杂.     

青岛大气降水中金属浓度、溶解度及其来源解析

利用2020年6月至2021年6月期间在青岛地区采集到的42场降水共计54个样品,分析了雨水中Al、Fe、Zn、Cu、Pb、Ni、Cd和V等8种金属元素的浓度、溶解度、来源和影响因素.除Al、Fe和V主要来自自然源外,其余金属元素受自然源和人为源的综合影响,浓度变化较大.其中,常量元素浓度ρ（Al）和ρ（Fe）的平均值为（710.9±969.4）μg·L^-1和（409.1±503）μg·L^-1;微量元素浓度ρ（Zn）、ρ（Ni）、ρ（Cu）、ρ（Pb）、ρ（V）和ρ（Cd）的平均值分别为（71.7±37.9）、（8.9±14.4）、（7.5±8.5）、（1.8±2.3）、（1.6±1.6）和（0.1±0.1）μg·L^-1.金属元素的溶解度特征与浓度不同,微量元素的溶解度普遍高于常量元素,Ni、Cu、Zn和Pb的溶解度较高,分别为（44.8±28.2）%、（36.2±28.3）%、（34±28.6）%和（14.1±11.8）%;Al和Fe的溶解度较低,分别为（6.5±11.8）%和（6.1±15.8）%.在连续降水过程中,金属元素的浓度和溶解度变化较复杂.由于Al和Fe在大气气溶胶中本底值较高,从降水初期到降水中期,Al和Fe的浓度平均值没有明显变化,在这8种元素浓度总和中占比增加1%~3%,而微量元素浓度明显下降,Cu和Cd浓度下降约80%.当降雨量>20 mm时,Al和Fe的浓度迅速降低,相较于初期下降约1/3,而此时Zn、Cu和Pb等元素的去除率基本饱和,金属元素总去除率为20%~60%.除Al外,其余元素的溶解度均随降雨量增大而呈现先升后降的趋势,与降水频次、降雨量和金属来源等因素有关.青岛地区降水中的金属元素的来源从高到低依次为二次气溶胶和生物质燃烧（37.28%）、海盐气溶胶（29.21%）、扬尘（17.91%）、船舶及石油工业（8.36%）和汽车尾气排放及其它活动（7.24%）.     

集约化农区土地利用变化对水资源的影响——以河北省曲周县为例

根据曲周县统计资料和水利观测资料,分析了近30年来土地投入变化及其对粮食作物单产变化的贡献率,并对区域水资源平衡变化的情况进行了计算和分析。研究结果表明,作为集约化农区的曲周,30年来土地利用集约化程度不断提高,表现为土地的复种指数、化肥投入和灌溉率不断提高;播种作物面积单产的生产函数模拟表明,灌溉保障率的提高对作物播种面积单产的贡献率最大,达到了0.546;作物播种面积单产提高对水资源的高度依赖性,导致了对水资源的过度开采,使区域水资源失衡。这种趋势持续下去,将对区域的资源持续利用产生不利影响。要促进集约化农区水土资源的可持续利用,只有降低复种指数,减少耗水作物,特别是小麦的播种面积。