土壤生化特性在模拟氮沉降条件下对土壤呼吸和N2O排放的影响

中国东南地区是高氮沉降区,氮沉降对不同土壤碳氮循环的影响不同.本研究目的是确定哪些土壤生化因子在氮输入对土壤呼吸及N₂O排放影响方面起了决定性作用.本研究采集江苏省13种不同土地利用方式下的土壤,分析其理化性质及微生物特征差异,通过室内培养试验,在恒温(25℃)恒湿(土壤水分0.30 g·g^-1,模拟旱地条件)条件下,同步研究了不同土壤内源和外加氮源(NH₄NO₃)条件下的土壤呼吸和N₂O排放情况.研究结果表明:氮添加显著促进CO₂排放的土壤具有较低的黏粒成分、土壤微生物碳和微生物碳氮比,较高的土壤基础呼吸、土壤有效氮、细菌和真菌数量等特性;氮添加显著促进N₂O排放的土壤具有较高的土壤基础呼吸,较低的内源N₂O排放和较低的土壤总氮、有效氮、放线菌和真菌数量等特性.无论是否添加氮源,土壤呼吸主要驱动因子均为土壤细菌和pH.未添加氮源条件下,N₂O排放主要驱动因子为土壤细菌和铵态氮;添加氮源条件下,N₂O排放主要驱动因子仅为土壤细菌.土壤内源N₂O排放和土壤基础呼吸无显著相关关系(P>0.05),添加外源氮后,N₂O排放和土壤呼吸具有极显著正相关关系(P<0.01).外源单位氮的CO₂排放量与土壤有机碳、全氮、真菌数量呈显著正相关(P<0.05),与微生物碳氮比(MC/MN)呈显著负相关(P<0.05);外源单位氮的N₂O转化率与土壤细菌数量呈极显著正相关(P<0.01).逐步回归分析表明外源单位氮的CO₂排放量主要取决于MC/MN;外源单位氮的N₂O转化率主要取决于土壤细菌数量.MC/MN和土壤细菌数量分别是旱地条件下土壤呼吸和N₂O排放对模拟氮沉降响应的决定因子.     

不同CO2浓度和施氮水平对麦田CO2净通量的影响

为研究不同CO₂浓度和施氮量对麦田CO₂净通量的影响,利用开顶式气室(OTC)组成的CO₂浓度自动调控平台模拟CO₂浓度升高环境.以冬小麦为试验材料,设置CK (对照,环境大气CO₂浓度)、C₁(CO₂浓度比CK增加120 μmol·mol^-1)和C₂(CO₂浓度比CK增加200 μmol·mol^-1)3个CO₂浓度水平;施氮量设置常规施氮量(N₁,25 g·m^-2)和低氮(N₂,15 g·m^-2)2个水平.采用静态箱-高精度气体分析仪观测麦田CO₂净通量.结果表明:各处理的麦田CO₂净通量变化特征一致,均呈先增大后减小的趋势,在拔节期和抽穗期达到峰值.N₁处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-105.8±12.6、-123.1±11.5和-120.2±4.1 kg·hm^-2.N₂处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-82.3±9.2、-95.4±7.6和-96.7±2.8 kg·hm^-2;拔节期C₂处理的CO₂累积量比CK显著增加了31.8%(P=0.024).C₁处理下,拔节期N₁处理的CO₂累积量显著高于N₂处理55.0%(P=0.009);C₂处理下,N₁处理的整个生育期CO₂累积量显著高于N₂处理23.6%(P=0.010).各处理CO₂净通量跟土壤湿度的相关关系均达到显著;N₁处理下,C₁和C₂处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著,N₂处理下,CK和C₁处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著;N₁处理下,C₁处理的CO₂净通量跟空气温度的相关关系达到显著,其余处理未达到显著.本研究表明:在小麦的拔节期和抽穗期,相比于CO₂浓度升高,施氮量对麦田CO₂净通量的影响更为显著;CO₂浓度升高与施氮量对麦田CO₂净通量的影响没有显著的交互作用.     

四株植物根际促生菌对农田土壤N2O排放的影响

农田土壤是温室气体氧化亚氮(N₂O)最重要的人为排放源之一.本文以四株植物根际促生菌:白色芽孢杆菌Bacillus albus Lv5A、枯草芽孢杆菌枯草亚种Bacillus subtilis sp.subtilis NRCB002、施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri NRCB010和暹罗芽孢杆菌Bacillus siamensis NRCB026为研究对象,采用温室盆栽试验、土壤微宇宙试验及田间原位试验等方法,探究接种植物根际促生菌对农田土壤N₂O排放的影响.结果表明,在温室盆栽条件下,接种四株植物根际促生菌的土壤N₂O累积排放量从高到低依次为NRCB002> Lv5A> NRCB026> NRCB010,与未接种的对照相比分别减少了2.3%、33.1%、34.2%和40.0%.选择NRCB010和NRCB026菌株进一步开展土壤微宇宙试验和田间原位试验.与未接种的对照相比,在土壤微宇宙条件下接种NRCB010和NRCB026的土壤N₂O累积排放量分别减少了21%和48%;在田间原位条件下,接种NRCB010和NRCB026的土壤N₂O累积排放量分别减少了44%和73%.总之,接种植物根际促生菌NRCB010和NRCB026能有效减少农田土壤N₂O的排放.研究结果将为减少农田土壤N₂O排放提供重要科学依据,也将为发展具有促生和减排效应的生物肥料提供实际指导.     

不同类型有机肥对珠三角水稻产量和温室气体排放的影响

水稻田是甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的重要排放源.以珠三角地区典型双季稻为研究对象,设置了无肥(CK)、化肥(CF)、条垛有机肥(SOF)、促腐有机肥(COF)、新鲜有机肥(FOF)和灭菌有机肥(STOF)共6种处理,采用静态暗箱-气相色谱法,研究等氮量施用不同类型有机肥对水稻产量以及温室气体CH₄和N₂O排放的影响.结果如下:1)水稻产量依次为STOF> FOF> COF> CF> SOF> CK.STOF、FOF和COF处理相对于化肥处理增加了水稻产量,分别为19.3％、17.1％和15.5％(P<0.05);FOF、STOF和COF处理相对于化肥处理增加了水稻田的经济效益,分别为69.4％、41.2％和24.2％.2)早稻和晚稻CH₄累积排放量依次为COF> FOF> SOF> STOF> CF> CK.COF、FOF、SOF和STOF处理相对于化肥处理增加了早稻和晚稻CH₄的累积排放量,分别为333.5％、261.3％、154.1％和128.6％(P<0.05).3)水稻生长期间各施肥处理N₂O的排放量均处于较低水平,该地区水稻田主要的温室气体仍然为CH₄.4)4种类型有机肥处理相对于化肥处理均显著增加了水稻田的全球增温潜势和温室气体排放强度.从全生命周期来看,COF由于堆肥时间较短、温室气体排放最少,在实际应用中不仅可以提高经济效益,同时也可以兼顾生态环境效益.     

双碳目标下中国农业系统N2O排放及主粮低碳化生产研究

农业作为N₂O重要的排放源,厘清农业系统N₂O排放对"双碳"目标实现具有重要意义.本文基于2000—2019年中国种植业、养殖业数据,估算了农业系统N₂O排放量,并利用泰尔指数(Theil index)探求了中国大陆4大板块和8大经济区之间的差异性,对主粮低碳化生产提出对策建议.研究结果显示:1)中国农业系统N₂O排放呈现先增加后减少趋势,其中2000—2015年是上升阶段,从69.98万t增加到86.01万t,2016—2019年为下降阶段,2019年农业系统N₂O排放量为76.43万t.2)分省农业系统N₂O排放量差异显著,2019年农业系统N₂O排放量最少的是北京(0.056万t),最多的是河南(5.69万t);集中趋势更为凸显,广西、河南、江苏等排放量较多.3)省域之间、区域之间农业系统N₂O排放量差异呈现多样性变化,如省域差异前期先扩大后缩小,2009年以来表现平稳,8大区域中北部沿海、东部沿海、大西北区域泰尔指数呈现下降趋势,其他区域皆呈上升趋势.为实现N₂O减排,需要针对不同板块和经济区针对性开展主粮低碳化生产,需要重点针对中部板块、西部板块以及东北区域和大西南区域针对性开展低碳化生产.     

藻型湖泊溶解有机碳特征及其对甲烷排放的影响

湖泊碳通量研究已成为全球碳循环研究的前沿和热点问题.本研究以太湖藻型湖区(西北湖区、梅梁湾、贡湖湾、西南湖区和湖心)为研究对象,基于为期一年的连续野外观测,旨在揭示富营养化湖泊DOC变化特征及其对CH₄排放的影响.结果表明,太湖藻型湖区DOC质量浓度均值为4.15 mg/L,且具有显著的空间变化.受外源输送和内部蓝藻增殖影响,西北湖区和梅梁湾DOC质量浓度较高,且其DOC时间变化与流域降雨量紧密相关,尤以西北湖区最为明显(R²=0.67,P<0.01).但在受外源输送影响较小的湖心区域,其DOC的时间变化主要受蓝藻生物量驱动(R²=0.60,P<0.01).太湖藻型湖区CH₄排放均值为0.083 mmol·m^-2·d^-1,不同湖区CH₄排放量差异明显.藻型湖区较高的蓝藻生物量显著提高了CH₄的排放量,且DOC含量是蓝藻影响CH₄产生和排放的主要因子.总体上,太湖藻型湖区DOC的累积致使其是CH₄排放的热点区域,但DOC对CH₄产生和排放的影响受湖泊内部因子和外部因子的综合调控,其潜在的控制机制还需要进一步探讨.     

不同再燃技术降低燃煤锅炉NOx排放的对比分析

目前降低NO_x生成与排放技术中,再燃技术具有改造费用低、锅炉运行效率高、降低NO_x排放效率显著等特点。通过分析超细粉、生物质气、天然气和H₂作为再燃燃料的机理、影响因素、优缺点和实际应用情况,比较了不同再燃技术降低NO_x排放的技术参数和经济性,发现H₂再燃技术降低燃煤锅炉NO_x排放具有较大优越性。     

基于双金属MOFs 制备Co3O4/In2O3 复合物及其气敏性能的研究

以硝酸铟(In(NO₃)₃·xH₂O)、对苯二甲酸(H₂BDC)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)· 6H₂O) 为原料, 首先采用一锅油浴法合成了含有Co²⁺ 的铟基金属有机框架材料(MOFs) Co²⁺/CPP-3(In) 材料, 然后在450 ℃ 下焙烧制备Co₃O₄/In₂O₃ 复合物气敏材料, 将Co₃O₄/In₂O₃ 复合物的粉体制作成传感器, 并对其气敏性能进行研究。利用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪(XRD) 对双金属MOFs Co²⁺/CPP-3(In) 材料和Co₃O₄/In₂O₃ 复合物进行表征, 采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明, Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 样品的形貌保留了其MOFs 前驱体的棒状结构, 棱柱形框架更为突出, 表面呈凹陷状, 棒体中间粗两边细, 六角截面和棒体均布满了孔洞。结合EDX 和XRD 表征结果, Co²⁺/CPP-3(In) MOFs 前驱体完全转化成Co₃O₄/In₂O₃ 复合物; Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 复合物在 70 ℃ 下对5×10^-6 H₂S 的气敏性能最优, 响应值达到153, 是同条件下纯备In₂O₃对H₂S 响应值的5 倍, 并且有较好的重复性、选择性和稳定性。     

大气CO2浓度缓增对冬小麦土壤呼吸的影响

为研究大气CO₂浓度缓增对冬小麦（Triticum aestivum）土壤呼吸的影响，基于开顶式气室组成的CO₂浓度自动调控平台，在2017—2019年开展了两季冬小麦CO₂浓度缓增试验.每季试验在背景大气CO₂浓度基础上（CK，对照），均设置了CO₂浓度缓增处理（C₈₀和C₁₂₀，即从2016年起逐年增加40 μmol·mol^-1，至2017—2018年和2018—2019年冬小麦生长季CO₂浓度分别为CK+80 μmol·mol^-1和CK+120 μmol·mol^-1）.采用静态暗箱-气相色谱法测定土壤呼吸速率.结果表明：CO₂浓度缓增没有显著改变土壤呼吸的季节变化规律，但是会显著影响冬小麦旺盛生长期的土壤呼吸速率.在2018—2019年冬小麦抽穗-扬花期，C₁₂₀处理使土壤呼吸速率显著增加50.2％（P=0.008），且使得生长季土壤碳排放显著增加25.9％（P=0.044），而在2017—2018年冬小麦生长季，与CK相比，C₈₀处理对土壤呼吸没有显著影响.土壤呼吸与土壤温度呈指数正相关，与CK相比，CO₂浓度缓增降低了土壤呼吸对温度的敏感性.研究表明，CO₂浓度缓增120 μmol·mol^-1增加了冬小麦生长季土壤碳排放.     

Fe2(SO4)3对活性污泥微生物活性的影响

为了解Fe₂(SO₄)₃作为絮凝剂对活性污泥中微生物活性的影响,向活性污泥系统中投加质量浓度为20、40、60、80,100 mg·L-1的Fe₂(SO₄)₃,反应4 h后测定活性污泥的脱氢酶活性、比耗氧速率(R_SOU)、胞外聚合物(EPS)及各组分含量,同时测定系统出水的COD等各项指标．结果表明:Fe₂(SO₄)₃质量浓度在20～60 mg·L-1时对活性污泥的脱氢酶活性、R_SOUEPS及各组分含量影响均不大,此时污水中COD、TP、UV₂₅₄等污染物随Fe₂(SO₄)₃质量浓度增加而有较大幅度去除．Fe₂(SO₄)₃质量浓度为80 mg·L-1时,污泥的脱氢酶活性、R_SOU、总EPS含量均明显下降．当Fe₂(SO₄)₃质量浓度增加到100 mg·L-1时,污泥的脱氢酶活性、R_SOU进一步受到抑制,而总EPS含量则大幅度提升．此时污水中COD、TP、UV₂₅₄等污染物去除率增加幅度变缓,SCOD及NH₃-N去除作用有所下降．     

生物质炭添加对土壤氧化亚氮排放影响的研究进展

氧化亚氮(N2 O)是一种会破坏平流层臭氧的长寿命温室气体,农业土壤是大气N2 O人为排放源中的最大贡献者,因此减少农业土壤N2 O排放十分迫切.生物质炭是生物质在低温限氧条件下热解产生的碳材料,具有丰富的孔隙结构.已有研究表明,生物质炭是减少土壤N2 O排放的重要手段之一,但对其影响效应和机理的系统报道很少.本文论述...     

Selective catalytic reduction of NO with NH3 over sol-gel-derived CuO-CeO2-MnOx/γ-Al2O3 catalysts

Granular CuO-CeO₂-MnO _x /γ-Al₂O₃ catalysts were synthesized by the sol-gel method. The performance of the CuO-CeO₂-MnO _x /γ-Al₂O₃ catalysts for the selective catalytic reduction (SCR) was studied in a fixed bed system. Preliminary tests were carried out to analyze the behavior of NH₃ and NO over catalyst in the presence of oxygen. The optimum temperature range for SCR over the CuO-CeO₂-MnO _x /γ-Al₂O₃ catalysts is 300–400 °C. The catalysts maintain nearly 100% NO conversion at 350 °C. The °C NH₃ oxidation experiments show that both NO and N₂O are produced gradually with the increase of temperature. The catalysts in this experiment have a stronger oxidation property on NH₃, which improves the denitrification activity at low temperature. The over-oxidation of NH₃ at high temperature is the main cause leading to a decrease in the NO conversion. The NH₃ and NO desorption experiments show that NH₃ and NO can be adsorbed on CuO-CeO₂-MnO _x /γ-Al₂O₃ granular catalysts. The transient response of NH₃ and NO indicates that the SCR reaction proceeds in accordance with the Eley-Rideal mechanism. The adsorbed NO has little influence on the denitrification activity in SCR process. Foundation item: Projects (50776037, 50721005) supported by the National Natural Science Foundation of China     

Leaching kinetics of low grade zinc oxide ore in NH3-NH4Cl-H2O system

The leaching kinetics of low grade zinc oxide ore in NH3-NH4Cl-H2O system was studied. The effects of ore particle size, reaction temperature and the sum concentration of ammonium ion and ammonia on the leaching efficiency of zinc were examined. The leaching kinetics of low-grade zinc oxide ore in NH3-NH4Cl-H2O system follows the kinetic law of shrinking-core model. The results show that diffusion through the inert particle pores is the leaching kinetics rate controlling step. The calculated apparent activation energy of the process is about 7.057 kJ/mol. The leaching efficiency of zinc is 92.1% under the conditions of ore particle size of 69μm, holding at 80℃ for 60 min, sum ammonia concentration of 7.5 mol/L, the molar ratio of ammonium to ammonia being 2：1, and the ratio （g/mL） of solid to liquid being 1：10.     

建筑物化阶段CO2排放及其不确定性分析

CO₂是导致气候变暖的主要物质之一,而建筑行业的碳排放量占世界碳排放总量的25%左右。在建筑生命周期内,年均CO₂排放最多的阶段为物化阶段,对建筑物化阶段的碳排放进行量化具有重要的研究意义。考虑排放清单等数据受人为因素及技术水平的限制,会出现一定的变异性,研究采用不确定性分析方法。将建筑按分部分项工程进行分解,结合具体的单元工序对物化阶段的CO₂排放进行量化建模,进而给出减排中最需关注的单元工序。通过案例分析发现,建筑物化阶段的碳减排重点是材料生产,其CO₂排放量占比达到93%;其次,在不同工序中,减排重点为土建工程,其碳排放占总体的85%;在碳排放量化过程中,对数据和情景两类不确定度进行计算。根据数据不确定度的结果可知,物化阶段CO₂排放总量的变异系数为0.3%,结果数据可信度较高。根据情景不确定度的结果可知,运输阶段改变运距及柴油类型可减排39%,施工阶段改变用电类型可减排27%。     

Influence of dioxin reduction on chemical composition of sintering exhaust gas with adding urea

With the addition of urea as an inhibitor, four groups of reducing dioxin emission experiments in sintering pot were conducted. The results show that, adding 0.05%, 0.1% and 0.5% (mass fraction) urea, the emission concentrations of dioxin are 0.287, 0.258 and 0.217 ng-TEQ/m³, respectively. The dioxin emission rates drop substantially compared to 0.777 ng-TEQ/m³ free of urea. With an increase of the urea content, the concentration of SO₂ emission reduces sharply. (NH₄)₂SO₄, formed by the reaction of SO₂ and NH₃, goes into the dust and part of NH3 is released before reaction with the emission of exhaust gas. The NO _x emission presents an increasing trend because the reaction of NH₃ and O₂ at high temperature produces NO _x . Based on the consideration of factors such as the effect of reducing dioxin emission, and the chemical composition of exhaust gas, 0.05% is the optimum adding content of urea.     

1970—2018年中国甲烷排放量时空分布特征及行业排放源分析

在100年时间尺度上,甲烷(CH₄)气体的全球增温潜势是CO₂的25倍,研究CH₄排放的时空特征及排放源组成结构对于国家"双碳目标"的实现具有重要价值.本文基于全球大气研究排放数据库(EDGAR)中的数据集,刻画了中国CH₄排放的时空分布特征,利用空间自相关和热点分析方法,揭示了CH₄排放的空间集聚效应,并基于不同的行业部门排放数据对CH₄的排放源进行分析.研究表明:1970—2018年CH₄排放的热点区主要分布在我国的华东、华北以及华南地区,有逐渐向西北地区延伸的趋势;年CH₄排放量平均值达8.33 t·a^-1·km^-2,变化曲线总体上呈现平缓上升—急速上升—稳定排放三个阶段;从各行政区的排放量来看,上海一直处于最高,全市排放量十年间平均值不低于25 t·km^-2;能源活动和工业生产的CH₄排放量贡献突出,尤其是交通运输和煤炭开采近些年排放占比逐渐攀升.     

旱地生态系统碳氮过程对干旱响应与反馈的Meta分析

干旱会影响陆地生态系统碳氮循环,形成对气候变化的反馈效应.然而,目前国际上有关旱地生态系统碳氮过程对干旱的响应与反馈效应尚不清楚.本研究共收集整理了全球来自128篇文献的1344组原位观测数据进行Meta分析(Meta?analysis),用以定量评估旱地生态系统碳氮过程对干旱的响应程度和反馈效应.结果表明,干旱会显著...     

金融科技水平影响企业非CO2温室气体排放的实证研究

针对企业非CO₂温室气体排放,以2011—2019年中国内地203个地级市面板数据为样本,构建面板门限回归模型,分析企业金融科技发展水平与非CO₂温室气体之间的关系.本文验证了金融科技水平影响企业非CO₂温室气体排放的结构特征及区域异质性影响.本研究的主要发现包括三个方面:1)金融科技的发展呈现出显著的污染减排效果,能够抑制非CO₂温室气体排放.企业的金融科技较低时,其工业二氧化硫减排作用较强,但更一般的情况是,在企业的金融科技水平较高时企业的工业氮氧化物减排效果大多呈现好转的态势.2)企业金融科技发展水平对企业污染减排的作用存在结构效应.金融科技覆盖广度对企业非CO₂温室气体的减排强度显著强于金融科技使用深度和金融数字化程度.3)金融科技对非CO₂温室气体减排作用存在区域差异,整体来看,中部地区显著高于东西部地区.研究结果对于各地实行差异化金融科技发展策略,推动社会经济发展全面绿色转型,实现"双碳"目标具有一定的指导价值.