中国农业领域温室气体主要减排措施研究分析

气候变暖已成不争事实,主要是由于人为温室气体(GHG)排放增加所致,为减缓气候变暖趋势,各领域迫切需要采取减排措施;农业是一个重要的GHG排放源,农业领域采取减排措施对于减少我国GHG排放、保护农村生态环境有重要意义。文章在大量阅读前人研究结果的基础上,总结我国农业领域主要的减排管理措施,主要从农业活动、农村生活和生物质能源利用三方面进行阐述,并简要分析各措施的减排效果和存在问题。分析发现,农业活动的水肥管理是农田温室气体减排的研究热点,但由于地域和管理流程上的差异,对措施的减排效果尚存在争议;农村生活中存在巨大的减排潜力,采取恰当的减排措施不但可以减少GHG排放,还可以改善农村生态状况和环境卫生条件;农村生物质能源有很大发展潜力,合理开发利用,可以有效替代化石能源消耗,缓解能源危机,减少GHG排放,保护生态环境。总之,在农业领域采取积极的减排措施,有助于国家效应对气候变化,降低农业源污染和GHG排放,减轻环境压力,转换农业发展模式,加速农业现代化,促进农业生产的可持续发展和社会主义新农村建设。     

基于ARM处理器的CO气体在线监测系统的设计

以三星公司的ARM7处理器S3C44B0X、嵌入式实时操作系统uC/OS -Ⅱ为基础,介绍了一种CO气体在线监测仪器电路部分的实现,分析其基本原理,给出了系统整体框图,完成了其硬件系统和软件系统的设计.实践证明,该方法能够满足系统控制和数据处理要求,具有较好的实用性.     

煤质活性炭在饮用水处理应用中值得探讨的问题

本文介绍了煤质活性炭在饮用水处理应用中存在的如何选择活性炭的性能指标,煤质活性炭新旧国家标准的变化及煤质活性炭的再生等值得探讨问题。本文对煤质活性炭饮用水处理的应用具有一定的意义。     

资源型城市转型绩效特征及其碳减排效应

基于中国资源型城市2003—2018年面板数据综合测度城市转型绩效,采用空间马尔科夫链、空间计量模型和空间双重差分模型,探究资源型城市转型绩效特征及其对碳排放的影响。结果表明：（1）资源型城市转型绩效逐渐提升,与此对应的是区域差异呈波动上升趋势,且四种类型资源型城市之间区域差异主要来源于地区内差异,成熟型城市贡献最大;资源型城市转型绩效存在明显的空间分异性,发展格局由以跨越区为核心的“多点式”零星分布向先行区为核心的“组团式”聚集形态演变。（2）资源型城市转型绩效在不同时期存在状态转移的可能性,具有滞后区、起步区、跨越区和先行区4个趋同俱乐部特征,空间马尔科夫链表明转移趋势存在明显空间关联性,状态转移通常出现在相邻等级之间,较少有“跳跃式”转移现象,具有长期性和持续性特征。（3）资源型城市转型具有显著碳减排效应,而且这种效应存在不同资源类型、不同发展阶段和不同空间区位的异质性特征,经济产业转型、社会生活转型和生态环境转型是发挥碳减排效应的重要因素;进一步的政策冲击分析表明,产业转型升级示范区和高新技术产业开发区的设立对城市碳减排具有积极的政策效应。     

加速能源转型与产业结构调整的环境健康协同效益评估：以京津冀鲁地区为例

京津冀鲁地区是我国温室气体减排与大气污染治理的重心,随着末端控制措施减排空间的缩紧,通过能源转型和产业结构优化等源头治理方式实现减污降碳协同增效的需求日益迫切.基于开发的REACH综合评估模型,通过情景模拟分析,评估了京津冀鲁地区进一步加强末端控制的减排潜力,以及加速能源转型与产业结构调整的环境和健康协同效益.结果表明,未来在京津冀鲁地区快速推行最佳可行的末端控制技术,2035年能够带来约3.3μg·m^-3的PM_2.5浓度削减,但仅依靠此措施不足以实现区域PM_2.5浓度控制目标;加速能源转型和产业结构调整是京津冀鲁地区实现空气质量达标的必要条件,2035年,能源经济系统的加快转型对大气PM_2.5污染改善的贡献可达6.3μg·m^-3;相比于当前的政策力度,4省市虽然需要额外付出相当于地区GDP 0.9%～2.5%的社会经济成本以实现PM_2.5浓度控制目标,但加速转型带来的环境健康协同效益能够部分或全部覆盖该成本.     

水蚀环境植被恢复对土壤有机碳固存和团聚体稳定的影响：Meta分析

为明确水蚀环境不同条件下植被恢复策略对土壤固碳和团聚体稳定性的影响差异,通过搜集91篇论文的实验数据,以农田(或裸地)为对照,基于Meta分析评估土壤有机碳(SOC)储量和团聚体稳定性对水蚀环境退耕还林/还草措施的响应.结果表明：(1)退耕还林/还草均有利于提高SOC储量,改善土壤团聚体稳定性,但两者的优势功能存在差异,还林的固碳效应强于还草,而还草对增强团聚体稳定性的作用更强.(2)多因素Meta分析表明显著影响SOC的因素有：恢复年份、土壤黏粒含量、植被覆盖度、年平均降雨(MAP)、年平均气温(MAT)和土壤深度.其中植被恢复对SOC储量的正向效应随着植被覆盖率增加而提高;草地恢复在土壤黏粒含量为20%～32%下对SOC储量的提高效应更显著,在MAP>800 mm或MAT<15℃条件下更易促进草地固碳效应,不同恢复年限下的草地固碳效应无显著变化;而林地恢复在土壤黏粒含量>32%下对SOC储量的提高效应更显著,气候条件对林地SOC储量无限制性影响,林地恢复下的SOC储量与恢复年限间存在正向效应.(3)植被恢复在黏粒含量为20%～32%时对平均重量直径(MWD)和平均...     

中部地区碳排放时空演变及其影响因素分析

为实现碳达峰、碳中和目标,研究我国中部地区的碳排放时空演变及其影响因素有着重要的意义.使用2012—2019年NPP-VIIRS夜光遥感数据计算中部地区的碳排放量,结合地理探测器对碳排放时空变化及其影响因子进行分析.分析结果显示：①山西省碳排放量居中部地区首位,河南省次之,安徽省碳排放量位居第三,后为湖北省和湖南省,江西省碳排放最低;②2012—2019年在中部地区碳排放量聚集程度逐年减弱,高高聚集面积从210742.9 km²减少到153999.3 km²,低低聚集面积由148249.2 km²减少到103804.0 km²;③通过地理探测器分析的结果得到：对中部地区各省份碳排放影响因子解释力较大的为经济要素：地区生产总值和第二生产总值;中部地区各省份碳排放因子解释力较高的双因子交互多为经济要素.研究显示,中部地区各个省份碳排放分布及影响因素存在一定的差异,在制定碳达峰、碳中和行动方案时应考虑到不同地区碳排放的差异,本研究为中部地区制定节能减排政策提供数据支撑.     

南京北郊PM2.5中有机组分的吸光性质及来源

对南京北郊2018年9月~2019年9月PM_2.5中有机组分的吸光性质进行了研究,并利用PM_2.5化学组成及主成分分析法分析该地区吸光性有机碳（棕碳,brown carbon,BrC）的主要来源.结果表明,水溶性有机碳（water-soluble organic carbon,WSOC）和甲醇可提取有机碳（methanol extractable organic carbon,MEOC）在365 nm处光吸收系数（Abs_365,w和Abs_365,m）的平均值分别为（3.22±2.18）Mm^-1和（7.69±4.93）Mm^-1.Abs_365,w和Abs_365,m分别与WSOC（r=0.72,P<0.01）和MEOC（r=0.62,P=0.04）的质量浓度显著相关,均表现为冬高夏低,夜高昼低的时间变化特征.这可归结于冬季和夜间的气象特征（例如边界层高度降低和大气稳定度升高）、冬季一次源排放的增加以及夏季和白天更强的"光漂白作用".Abs_365,m/Abs_365,w的年均值（2.60±0.92）远高于MEOC/WSOC（质量浓度比值,1.37±0.30）,表明MEOC中非水溶性组分的吸光作用更强,在BrC的吸光作用中占主导地位.WSOC、MEOC、Abs_365,m和K⁺均未表现出强相关性（r<0.60）,因此生物质燃烧不是该地区BrC的主要一次来源.WSOC和MEOC质量吸收效率（MAE_365,w和MAE_365,m）及其比值（MAE_365,m/MAE_365,w）的季节变化和Abs₃₆₅相同.MEOC中非水溶性组分的MAE₃₆₅［（4.10±5.15）m²·g^-1］分别是MAE_365,w和MAE_365,m的6.0和2.9倍,支持BrC的吸光作用受非水溶性有机组分主导这一推断.和WSOC的埃氏吸收指数（Å_WSOC）相比,MEOC的埃氏吸收指数（Å_MEOC）随时间变化更显著,这可能与非水溶性吸光组分排放的季节变化有关.主成分分析结果显示,本研究PM_2.5中有机组分的吸光作用主要来源于二次形成过程和人为活动相关的一次排放,而不是生物质燃烧.     

乙酸钠作为碳源不同污泥源短程反硝化过程亚硝酸盐积累特性

为探究乙酸钠作为碳源时,不同污泥源外源短程反硝化过程中亚硝酸盐积累特性,采用1号和2号SBR分别接种某污水处理厂二沉池和同步硝化反硝化除磷系统剩余污泥,通过合理控制初始硝酸盐浓度和缺氧时间,实现了短程反硝化的启动,并考察了其在不同初始COD和NO_3~--N浓度条件下的碳、氮去除特性.试验结果表明:以乙酸钠为碳源,1号和2号SBR可分别在21 d和20 d实现短程反硝化的成功启动,且其NO_2~--N积累量和亚硝酸盐积累率(NAR)均维持在较高水平,分别为12. 61 mg·L-1、79. 76%和13. 85 mg·L-1、87. 60%.当2号SBR初始NO_3~--N浓度为20 mg·L-1,且初始COD浓度由60mg·L-1升高至140 mg·L-1时,系统实现最高NO_2~--N积累时间可由160 min逐渐缩短至6 min,同时NO_3~--N比反硝化速率(以VSS计)由3. 84 mg·(g·h)-1增加至7. 35 mg·(g·h)-1,初始COD浓度的提高有利于实现短程反硝化过程NO_2~--N积累. 2号SBR初始COD浓度为100 mg·L-1,当初始NO_3~--N浓度由20 mg·L-1增加至30 mg·L-1时,系统NAR均维持在90%以上,最高可达100%(NO_3~--N初始浓度为25 mg·L-1);当初始NO_3~--N浓度≥35 mg·L-1时,系统COD不足导致NO_3~--N不能被完全还原为NO_2~--N.此外,在不同初始COD浓度(80、100、120 mg·L-1)和NO_3~--N浓度(20、25、30、40 mg·L-1)条件下,2号SBR的脱氮除碳和短程反硝化性能均优于1号SBR.     

长期施肥下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征

以红壤丘陵区典型稻田长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+化肥(LOM)和60%有机肥+化肥(HOM)这5种处理,研究长期不同施肥条件下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征.基于~(18)O-H_2O示踪的结果表明,土壤微生物量碳(MBC)和微生物生长速率(CGrowth)均以HOM处理最高,CK处理最低.根际土中,土壤微生物基础呼吸速率以HOM最高,CK和NPK最低;微生物碳源利用效率(CUE)以NPK最高,LOM和HOM最低.非根际土中,不同施肥处理的基础呼吸速率和CUE均无显著差异. MicroResp~(TM)结果显示,非根际土中微生物对外源碳源代谢能力高于根际土.施用有机物料(秸秆或有机肥)均能提高微生物对羧酸类、氨基酸、碳水化合物的代谢速率,且土壤微生物利用羧酸类碳源的活性最高,其次为氨基酸类和碳水化合物类碳源,对复杂化合物的代谢速率较低. RDA分析表明,微生物对不同碳源代谢情况的聚类总体以根际土与非根际土分开,CK与施肥处理分开,且NPK与NPKS相对聚集,LOM与HOM相对聚集,NPK、NPKS与LOM、HOM分开,即不同施肥处理显著改变土壤微生物对外源碳源代谢特征.结果表明,施肥未改变微生物CUE和基础呼吸速率,但有外源碳源输入(如根系分泌物)的情况下,施用有机物料增加基础呼吸、降低CUE.