机构改革新形势下加强污染物与温室气体协同控制的对策研究

现阶段,我国生态环境保护工作同时面临着国内环境质量改善、全球气候变化应对等多重严峻挑战。2018年3月国务院机构改革将应对气候变化职能进行调整,为污染防治和气候变化协同控制提供了重要的机制保障。为保障国务院机构改革红利很好地释放,本研究在梳理国内污染物与温室气体协同控制现状的基础上,分析了应对气候变化工作面临的机遇与挑战,最后提出未来的应对气候变化工作应坚持问题导向和目标导向,强化污染物与温室气体协同控制效果的相关对策建议,以促进国内绿色低碳发展和加快建设全球生态文明。     

MnO_2基材料常温催化降解甲醛研究进展

甲醛(HCHO)是室内空气中的主要污染物之一,已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,对人体健康构成了极大威胁。常温催化技术在室温下即可将甲醛降解为无毒无害的CO_2和H2O,能耗低,具有较好的应用前景。二氧化锰(MnO_2)具有价格低廉、环境友好等优势,且晶型种类多,表现出优异的甲醛催化性能,具有较大的实际应用价值而被广泛研究。本文综述了MnO_2基催化剂,包括离子掺杂MnO_2、MnO_2固溶体和负载型MnO_2的甲醛催化活性及其制备方法,并探讨了其活性影响因素、常温催化反应机理,分析了其研究现状及发展趋势。     

2005—2015年中国及境内典型城市群甲醛柱浓度时空变化及影响因子分析

基于2005—2015年OMI反演的甲醛柱浓度月均数据,对中国及境内典型城市群甲醛柱浓度时空变化及影响因子进行了分析.结果发现,甲醛柱浓度高值区集中在京津冀中南部、山东西部、河南北部、江浙沪、珠三角、湖北东部、湖南东部、广西、四川与重庆交界.2005—2015年中国甲醛柱浓度总体呈上升趋势,其中,京津冀地区增长趋势最明显,江浙沪地区呈略微下降趋势.中国、京津冀及江浙沪地区夏季甲醛柱浓度明显高于其余3个季节,呈明显的周期性变化;2005—2015年中国4个季节甲醛柱浓度均呈增加趋势,京津冀地区除夏季外其余3个季节也呈增加趋势,江浙沪和珠三角地区各季节甲醛柱浓度变化趋势不一致.近11年,中国、京津冀和江浙沪地区7月甲醛柱浓度最高,珠三角地区9月甲醛柱浓度最高.京津冀和江浙沪地区甲醛柱浓度月最高值和月最低值之间的差异大于珠三角地区.中国、京津冀、江浙沪和珠三角地区近11年秸秆焚烧与相应甲醛柱浓度呈明显正相关,相关系数为0.84~1.00,表明秸秆焚烧是影响近11年甲醛柱浓度变化的重要因子.尽管有些区域季节温度与相应甲醛柱浓度呈负相关,但温度总体也是影响中国及这3个典型城市群甲醛柱浓度变化的另一个重要因子,京津冀地区尤其明显.月平均温度与相应甲醛柱浓度的相关系数为0.52~0.85.人口、民用汽车保有量和国内生产总值与中国、京津冀、江浙沪和珠三角地区相应甲醛柱浓度相关系数均低于0.60.影响因子分析结果暗示控制秸秆焚烧和减少温室效应是降低我国甲醛柱浓度的重要途径.     

覆膜方式和灌溉对夏玉米产量及农田碳排放强度的影响

为探讨不同覆膜方式和灌溉对夏玉米农田产量和温室气体排放的影响,本研究设计了雨养(R)和灌溉(I)这两个主处理,对照(CK)、半膜覆盖(HM)和全膜覆盖(FM)这3个副处理,利用静态暗箱-气相色谱法监测了2014和2015年土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放通量,并借助碳排放强度(GHGI)指标进一步评价了不同覆膜方式的固碳减排效果.结果表明,与RCK相比,RHM和RFM在2014年增产作用不明显,而2015年分别增加19. 6%和26. 8%;与ICK相比,IHM增产作用不显著,而IFM在2014和2015年均显著增产,达到14. 1%和55. 8%.灌溉仅对2015年CO_2排放有显著促进作用(P 0. 01),同一主处理下覆膜方式对CO_2排放没有显著影响(P 0. 05).灌溉对CH_4吸收没有显著影响(P 0. 05),覆膜对CH_4吸收具有抑制作用. ICK相比RCK,N_2O排放量仅在2015年存在显著性差异,显著减少了22. 3%;与RCK相比,RHM和RFM在2014年N_2O排放量差异不显著,2015年分别显著降低了50. 7%和51. 4%; IHM和IFM与ICK相比,2014年N_2O排放分别显著减少了47. 5%和54. 2%,2015年分别减少了9. 6%和52. 2%.灌溉可以通过提高产量从而显著降低GHGI;与RCK相比,RHM和RFM的GHGI仅在2015年显著降低,分别达到60. 1%和61. 7%;与ICK相比,IHM和IFM在2014年GHGI分别显著降低了39. 7%和53. 2%,2015年分别降低了22. 2%和67. 5%,即全膜覆盖降低GHGI的效果优于半膜覆盖.因此,对夏玉米种植而言,灌溉条件下全膜覆盖能保证作物高产稳产并降低农田碳排放强度.     

短期放牧对半干旱草地生态系统CO2和N2O排放的影响

通过在北方农牧带半干旱草地生态系统(山西右玉)设置不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4个不同强度的放牧实验,运用静态-暗箱法测定放牧第一年生长季的温室气体通量,研究不同放牧强度对该地区温室气体通量的影响.结果表明:(1) CO_2和N_2O在生长季表现出随着温度和水分变化的明显季节动态变化,但是与不放牧相比,第一年不同放牧强度对CO_2和N_2O排放速率没有显著影响;(2)放牧显著降低了土壤含水量(P 0. 05),中度放牧降低了土壤微生物生物量碳(MBC,P 0. 05),中度和重度放牧降低了土壤微生物生物量氮(MBN,P 0. 05);(3) CO_2排放速率和土壤温度、土壤水分之间呈显著正相关关系,土壤温度、可溶性氮、微生物生物量氮以及CO_2排放速率之间呈显著正相关关系.放牧增加了温度与CO_2排放的相关性,但对N_2O排放相反.(4)虽然放牧降低了土壤含水量,但是没有发现不同放牧强度间CO_2和N_2O排放的差异,说明短期内不同的放牧强度尚未对土壤微生物结构与功能造成显著影响,需要继续进行长期深入地研究,揭示放牧强度对温室气体通量的影响机制.     

秸秆与化肥减量配施对菜地土壤温室气体排放的影响

采用静态箱/气相色谱法,2016年11月至2017年9月通过田间原位试验,设置了无物料还田(CK)、常规化肥(F)、秸秆还田配施100%化肥(100FS)、秸秆还田配施70%化肥(70FS)、秸秆还田配施60%化肥(60FS)、秸秆还田配施50%化肥(50FS),对比分析了在化肥减量的基础上,配施秸秆处理的菜地(莴笋-卷心菜-辣椒轮作)土壤CO_2、CH_4、N_2O动态变化特征及温室效应,研究秸秆与化肥减量配施对菜地温室气体排放的影响.结果表明,土壤CO_2、CH_4、N_2O排放具有一定的季节变化规律,排放高峰主要集中在4~8月,且在施肥灌水后均会出现气体的排放峰.秸秆与化肥配施较常规施肥(F)处理提高了土壤N_2O排放量,累积排放量及其排放系数,其中100FS处理的效果最为明显,辣椒季的累积排放通量明显高于莴笋季和卷心菜季,高达60.76 kg·hm~(-2)(P0.05),N_2O的排放系数(以N_2O-N/N计)为0.138 kg·kg-1,而秸秆与化肥减量配施较100FS处理可以降低氮肥的N_2O排放系数.与对照CK和F处理相比,70FS处理降低了土壤CO_2排放量和累积排放量,分别为55.28~1 831.62 mg·(m2·h)-1和7 502.13~25 988.55 kg·hm~(-2),而其他秸秆与化肥配施处理均增加了CO_2累积排放通量,尤其是60FS和50FS处理.对土壤CH_4排放而言,辣椒季的排放波动较大,除CK外,各处理的土壤CH_4累积排放量多为负值,表现为大气中CH_4汇;秸秆与化肥减量30%~50%配施处理均降低了辣椒季的土壤CH_4排放量和累积排放通量,而100FS处理提高了CH_4排放量和累积排放通量.与CK和F处理相比,除70FS外,100FS、60FS和50FS均显著提高了GWP.总体上,从温室气体排放角度,在常规化肥施用的基础上减量30%再与秸秆配施可以降低土壤CO_2和CH_4排放,缓解温室气体的增温潜势,而对土壤N_2O减排效果不显著.     

黑龙江省近12年甲醛柱浓度时空变化及其影响因素

利用OMI传感器数据,研究黑龙江省2005~2016年对流层甲醛柱浓度时空分布特征,并探究甲醛柱浓度的主要影响因素.结果表明：近12年甲醛柱浓度值整体呈上升趋势,平均增速为0.43×10¹⁵（molec×a）/cm²,2005~2013年逐年加剧,2013~2014年小幅回降,2014~2016年趋于平稳;四季甲醛浓度水平为：夏季>秋季>冬季>春季;月均变化趋势符合正弦曲线分布,年内甲醛柱浓度最低值一般出现在2~3月,最高值一般在6~7月;空间整体分布具有明显梯度,呈现“南高北低”状态,高值区主要分布在哈尔滨市、大庆市等南部地区,低值区分布在大兴安岭地区、黑河市等地区;空间浓度变化显著,2005~2008年全省在1~4级水平污染内,2009年起首次出现6级污染,2009~2013年6级水平污染区域扩大,2014年6级水平污染区域明显缩小,2014~2016年以4~6级水平污染为主且分布均匀;甲醛柱浓度分布对地形地貌、风向、气温、降水变化均会产生响应,能源消费、工业生产、汽车保有量、建筑装修、化肥施用等是甲醛柱浓度变化的重要影响因素.     

嘉兴市冬季不同空气质量等级下大气污染物的分布特征

为研究浙江省嘉兴市冬季PM、污染气体和含碳气溶胶在不同空气质量等级下的分布特征,于2013年11月28日—12月28日使用SHARP测尘仪、热电EMS系统和Sunset在线OCEC分析仪观测了PM（PM₁₀和PM_2.5）、污染气体（SO₂、NO₂、CO和O₃）和含碳气溶胶〔OC（有机碳）、EC（元素碳）和TC（总碳）〕的质量浓度,结合气象数据和HYSPLIT模式,分析了霾污染过程中大气污染物浓度变化、日变化及其来源特征.结果表明:嘉兴市冬季霾天ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）、ρ（O₃）、ρ（OC）、ρ（EC）、ρ（POC）和ρ（SOC）分别为167.90、248.86、77.79、、97.16、28.50、27.09、7.72、7.50和19.59 μg/m3,ρ（CO）为1.47 mg/m3,分别是空气质量为良时的3.00、2.50、1.29、1.84、0.86、2.59、2.19、2.13、2.82和1.50倍.降雨对不同大气污染物的清除作用不同,对粗粒子的清除作用较大,而对二次产物O₃的影响较小.高ρ（PM）是造成能见度降低的主要原因,随着污染程度的加剧,PM中细粒子占比越来越高,在严重污染过程中ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）可达70.31%,比空气质量为良时高14.04%;不同污染气体的日变化不同,OC和EC的来源逐渐趋于一致,ρ（SOC）呈现出积累-爆发-积累-爆发的往复过程,边界层的日变化对污染物浓度的影响逐渐减弱.研究显示,随着霾污染的加剧,SOC气溶胶占比逐渐增加、EC和POC等一次碳气溶胶占比逐渐降低.      

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.     

城市污水管网气体爆炸风险评估

针对城市污水管网发生气体爆炸事故的危害性,分析了影响城市污水管网发生气体爆炸事故的因素,建立了基于模糊综合评价法的污水管网气体爆炸风险评估模型。拟定了各因素风险级别(Ri)及其判断依据,根据两两比较法确定了各影响因素的相对权重(Wi)。最后将该模型运用于某小区污水管道气体爆炸风险评估,结果验证了该模型的合理性,并提出了相应的管理对策。