基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

Catalytic fast pyrolysis of walnut shell for alkylphenols production with nitrogen-doped activated carbon catalyst

• N-doped activated carbon was prepared for catalytic pyrolysis of walnut shell. • Alkylphenols were selectively produced from catalytic pyrolysis process. • The alkylphenols yield increased by 8.5 times under the optimal conditions. • Formation mechanism of alkylphenols was proposed. Alkylphenols are a group of valuable phenolic compounds that can be derived from lignocellulosic biomass. In this study, three activated carbons (ACs) were prepared for catalytic fast pyrolysis (CFP) of walnut shell to produce alkylphenols, including nitrogen-doped walnut shell-derived activated carbon (N/WSAC), nitrogen-doped rice husk-derived activated carbon (N/RHAC) and walnut shell-derived activated carbon (WSAC). Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) experiments were carried out to reveal the influences of AC type, pyrolytic temperature, and AC-to-walnut shell (AC-to-WS) ratio on the product distributions. Results showed that with nitrogen doping, the N/WSAC possessed stronger capability than WSAC toward the alkylphenols production, and moreover, the N/WSAC also exhibited better effects than N/RHAC to prepare alkylphenols. Under the catalysis of N/WSAC, yields of alkylphenols were significantly increased, especially phenol, cresol and 4-ethylphenol. As the increase of pyrolytic temperature, the alkylphenols yield first increased and then decreased, while high selectivity could be obtained at low pyrolytic temperatures. Such a trend was also observed as the AC-to-WS ratio continuously increased. The alkylphenols production achieved a maximal yield of 44.19 mg/g with the corresponding selectivity of 34.7% at the pyrolytic temperature of 400°C and AC-to-WS ratio of 3, compared with those of only 4.67 mg/g and 6.1% without catalyst. In addition, the possible formation mechanism of alkylphenols was also proposed with the catalysis of N/WSAC.     

水处理用活性炭改性研究

利用锆和氯化十六烷基三甲铵共同改性活性炭,制备一种新型去除污水中硝酸盐和磷酸盐的水处理吸附剂,并考察吸附剂加量、反应温度、pH值、共存阴离子等影响因素对吸附效果的影响。结果表明:锆-氯化十六烷基三甲铵改性活性炭(Zr-CTAC-AC)吸附剂适用于硝酸盐和磷酸盐浓度在100mg/L以下的污水,随着Zr-CTAC-AC加量的增加,硝酸盐、磷酸盐去除率逐渐增加,单位吸附量逐渐下降,Zr-CTAC-AC加量为8g/L时,硝酸盐去除率为79%,Zr-CTAC-AC加量为4.0g/L时,磷酸盐去除率可达91%,但应在较低的pH值范围内使用;反应温度对Zr-CTAC-AC的吸附效果影响不大;共存Cl-、HCO3^-和SO4^2-可使硝酸盐的吸附率降低,但对磷酸盐吸附率影响较小;1mol/L NaCl溶液可使吸附到Zr-CTAC-AC表面的硝酸盐90.9%左右被解吸出来,1mol/L NaOH溶液可使吸附到Zr-CTAC-AC表面的磷酸盐78.4%左右被解吸出来。Zr-CTAC-AC能够有效去除污水中硝酸盐和磷酸盐,制备方法简单,且可循环利用,处理成本低。     

多维度高质量城镇化对能源消费碳排放的传导机制研究

碳排放研究一直是国际气候变化领域研究的热点,高质量的城镇化有利于碳排放减少及全球气候变化减缓。本文从人口、土地、经济三个维度构建高质量城镇化评价指标体系,对2005—2019年中国30个省域的高质量城镇化水平进行评价,在理论机制分析的基础上利用中介效应模型验证了三个维度高质量城镇化对能源消费碳排放的中介效应。结果表明：不同维度的高质量城镇化水平对碳排放的影响不同,当前的人口高质量城镇化具有显著碳减排效果,经济高质量城镇化也具有一定碳减排作用,但现阶段土地高质量城镇化增加了碳排放;不同维度的高质量城镇化与能源消费碳排放之间存在不同的作用机制。具体而言,劳动力结构转型在人口高质量城镇化与碳排放间不存在中介效应,土地财政在土地高质量城镇化与碳排放间存在完全中介效应,经济集聚在经济高质量城镇化与碳排放间存在遮掩效应。     

西安市大气棕碳污染特性及发色团种类

为探究西安市大气棕碳（BrC）的光学特性及化学组成,利用大气颗粒物采样器和吸附剂同时采集了颗粒相和气相大气样品,并运用紫外-可见分光光度计和三维荧光光度计测定了样品中BrC的吸光和荧光特性,基于平行因子分析（PARAFAC）法解析三维荧光光谱得到BrC的种类和组成信息.结果表明,在波长为365 nm时,颗粒相和气相BrC的吸光度分别为（13.8±7.9）Mm^-1和（8.0±3.1）Mm^-1,两者占比分别为63%和37%.本研究并未发现气相和颗粒相BrC吸光度之间有显著的相关性.PARAFAC结果表明,西安市大气BrC含有类腐殖质发色团、类酚类发色团和类蛋白发色团,而它们分别在气相和颗粒相BrC中的占比是不同的,类腐殖质发色团和类蛋白发色团在颗粒相中分布较多,分别为41%和36%,而气相中主要包含酚类发色团,其占比为78%.本研究结果揭示了气相BrC也可能是贡献大气正辐射强迫的重要因子,以及参与大气光化学反应的重要大气组分,将来的研究需要给予足够重视和关注.     

应对气候变化法的立法探究

为了实现碳排放达峰目标和碳中和愿景,明确应对气候变化的法律地位、工作目标和法律要求,规定部门职责及温室气体排放权的法律属性与交易机制,分解工作目标并开展评价考核,彰显国家应对气候的法治决心,亟须制定综合性基础法律——应对气候变化法。该法的制定已具备充足的研究起草基础和下位法支撑,建议尽快纳入全国人大常委会立法计划,并启动《环境保护法》等相关法律的修改。本文建议,将低碳发展和碳排放达峰、碳中和等纳入立法目的,设立总则、规划与标准、气候变化减缓、气候变化适应、管理和监督、国际合作、法律责任、附则八章,合理设立规范重点。健全统一监管与部门分工负责的体制和基金筹集、市场交易、社会共治等机制,全面构建国内应对气候变化管理制度体系,部署国际协商与合作措施,设置地方政府工作目标责任,对违法行为规定罚则。     

山区村镇洪灾承灾能力评估——以神农架林区为例

针对我国山区村镇洪灾特点,以神农架林区为对象,提出了基于云模型的洪灾承灾能力评价方法。针对山区村镇条件和山洪特点,构建评估指标体系;建立基于逆向云发生器和综合云算法结合专家打分区间和最可能值确定指标权重、使用条件云发生器获得量化指标的评价水平、耦合得到评价结果的评价方法,并对全区八个乡镇的山洪承灾能力进行了评估,为林区规划提供科学依据。结果表明,林区各村镇山洪承灾能力总体较低,孕灾环境恶劣,专项应灾能力明显落后,其中松柏镇、阳日镇、红坪镇和下谷坪乡属于低水平,木鱼镇与新华镇属于较低水平,宋洛乡属于中等水平,九湖镇为高水平。案例结果表明该方法能够直观地将客观数据和主观认识反映为综合结果,有利于获得可靠的结论。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

中国农业净碳汇时空演化特征分析

论文以全国范围县级单元为研究对象,对1991—2011年长达21 a的农业净碳汇时空格局变化规律展开了深入分析。研究表明：1）从时间变化角度可以发现,整体上我国农业在长达21 a内均以净碳汇为主,并且总体上处于波动上升趋势,农业净碳汇净增93.7%;2）我国农业碳汇结构相对比较稳定,稻谷、小麦和玉米三者共同占到了80%左右,而碳源结构则在1991—2011年间发生了较大变化,由1991年农药为主,化肥、牛为辅转变成为化肥为主,农药、地膜、牛为辅的结构;3）空间分布方面,我国县域农业净碳汇量地区间差距在不断缩小,存在4种农业碳生态类型区;4）1991—2011年间净碳汇为负值的县级单元数量增多,并且在空间上主要分布于西南地区与内蒙古。农业种植量相对较小,作物生长碳吸收不明显,单位产量农业投入要素多以及农业类型以畜牧业为主是这些地区农业净碳汇为负值的主要原因。     

西藏地区水电开发的低碳效益评价

论文针对西藏水电开发及外送在我国优化能源资源配置、调整能源结构和控制CO₂排放中的重要地位,综合考虑受电区火力发电的供电煤耗、CO₂排放水平及其动态变化,开展西藏地区水电开发的化石燃料替代、CO₂减排等低碳效益评价。结果表明：1）2006—2012年西藏水电开发的化石燃料替代效应和CO₂减排效应变化具有明显的波动性;2）不同技术水平下西藏水电开发的化石燃料替代效应存在明显差异,华中电网技术水平下西藏水电开发的化石燃料替代量最大,西北、西藏电网技术水平下次之,全国电网技术水平下最小;3）不同排放水平下西藏水电开发的CO₂减排效应也存在明显差异,西藏电网排放水平下西藏水电开发的CO₂减排量最大,西北、华中电网排放水平下次之;4）西藏水电未来开发的化石燃料替代潜力和CO₂减排潜力突出,2030年西藏水电开发的化石燃料替代量超过2012年西北电网5省区火电燃料消耗总量的75%;与其他排放水平相比,2030年华中电网排放水平下西藏水电开发的CO₂减排量相对较小,但仍然超过2013年阿根廷、巴基斯坦、越南等国能源消费的CO₂排放量。因此,西藏水电开发及外送对于我国推动能源结构低碳化、实现2030年应对气候变化国家自主行动目标等具有重要意义。