三峡库区万州段河流水-气界面CO2通量支干流对比及影响机制初探

以三峡库区万州段干流及典型支流澎溪河为研究对象,监测2019年4～9月水华期间水体中CO₂浓度以及12个环境指标,估算水-气界面CO₂通量并进行支干流对比.将12个环境指标分为气候因子、水环境因子、碳源因子、营养因子和沉积物因子,探讨5类因子对CO₂通量的影响途径和贡献率,进一步为控制水库温室气体排放提供数据积累和理论支持.结果表明,监测期间内高阳、黄石和万州平均CO₂通量分别为（1.445±1.739）、（3.118±2.963）和（2.899±1.144）mmol·（m²·h）^-1,表现为:澎溪河支流高阳<干流万州<澎溪河支流黄石.从变化幅度来看,支流水体CO₂通量变幅较大,干流水体变化幅度则相对较小,是较稳定的CO₂"源".长江干流作为陆地向海洋的生源物质运输枢纽,相比其支流碳含量和流速更高,这使得通常情况下干流CO₂通量大于支流.但水文情势的不同使得同一支流不同点位CO<...     

三峡库区高水位运行期典型干支流水体CO2分压及其水面通量特征

本文以三峡库区典型干支流作为研究对象,重点研究高水位运行期库湾水体及库区干流CO2分压(p CO2)的分布规律,计算CO2的扩散通量和释放总量。本研究于2013年9月至11月利用走航式观测系统对库区奉节段干支流表层水体及定点剖面水体中p CO2和相关水质参数进行了逐月观测。研究结果表明,干支流表层水体p CO2的分布和扩散通量差异显著。干流CO2扩散通量(F-CO2)9月至11月变化不大,为28.19±0.80mmol/(m2·d);支流在观测期内,扩散通量由负变正,其中朱衣河F-CO2从-6.86增至32.05mmol/(m2·d);梅溪河从-6.94增至37.85mmol/(m2·d),草堂河从-6.97增至31.05mmol/(m2·d)。由10至11月的数据推广到全年的高水位运行阶段(10月至次年1月),全库区CO2排放量可达166 450t,其中支流占30.17%。     

北京城市地区CO2通量特征

城市CO₂排放是全球大气CO₂的重要来源. 为探讨不同气象背景条件、土地利用方式和覆盖类型以及能源消耗方式对城市CO₂排放的影响,利用北京325m气象塔(39°58′N、116°22′E)上140m高涡动相关仪监测的湍流数据,对2009年6月26日—2011年12月31日气象塔周边区域共919d CO₂通量的时间变化及方向分布特征进行了研究,并计算了CO₂的年排放量. 结果表明:CO₂通量受交通因素影响明显,各季节CO₂通量日间早、晚峰值出现时间与车流量高峰时间一致,该特征在冬季表现尤为突出. 冬季取暖会显著增加CO₂排放量;受供暖排放和植物休眠的影响,冬季CO₂通量全天均高于其他季节,日均值为30.1μmol/(m2·s),显著高于春、夏、秋三季的15.2、17.9和15.8μmol/(m2·s) (t-test,P<0.001). CO₂通量在不同方向的分布特征表明,其值与源区内人工建筑面积所占比例成正比;而在植被覆盖比例较高的方位,其CO₂通量相应较小. 气象塔周边区域CO₂年均排放量达到30.0kg/(m2·a),但仍小于伦敦的35.5kg/(m2·a).      

闽江河口养虾塘养殖期和非养殖期CO2通量变化特征

为揭示河口区陆基养虾塘从养殖期到非养殖期一年间的CO₂通量变化,以福建省闽江河口鳝鱼滩陆基养虾塘为研究对象,于2016年5月-2017年3月采用悬浮箱/静态箱-气相色谱法对养虾塘养殖期水-大气界面和非养殖期沉积物-大气界面白天CO₂垂直通量进行原位观测.结果表明:①养虾塘在整个研究期间CO₂通量变化范围为-62.87~162.81 mg/（m2·h）,平均值为（42.66±18.12）mg/（m2·h）,总体上表现为大气CO₂的释放源,且呈非养殖期CO₂通量平均值[（78.51±16.61）mg/（m2·h）]显著高于养殖期[（17.98±18.26）mg/（m2·h）]的特征.②养殖期间,养虾塘CO₂通量呈"排放-吸收"交替变化的特征,而非养殖期养虾塘一直是大气CO₂的净排放源.③养虾塘养殖期CO₂通量时间变化特征主要受到ρ（DOC）（DOC为总溶解有机碳）、ρ（SO₄2-）、ρ（Cl-）、盐度、pH、ρ（Chla）（Chla为叶绿素a）的影响,其中,pH和ρ（SO₄2-）是其主要影响因子,而ρ（TDN）（TDN为总溶解氮）、ρ（TDP）（TDP为总溶解磷）、ρ（SO₄2-）对非养殖期CO₂通量时间变化影响较大.研究显示,滨海陆基养殖塘是大气CO₂的重要来源,其排放通量多低于河流、水库等水生生态系统,但高于湖泊生态系统;养殖塘CO₂通量受人为影响明显,其较高的变异性与养殖生物、饲料投放以及浮游藻类有关.      

稻田CO2通量对光强和温度变化的响应特征

采用涡度相关法对我国亚热带稻田生态系统CO2通量进行了连续监测,并对CO2通量随光强和温度变化的响应特征进行了分析.结果表明,白天稻田生态系统CO2通量对光强的响应过程可以用直角双曲线方程进行描述.随光强的增加,CO2通量(绝对值)呈增加趋势,当光强大于1 000μmol/(m2·s)时,CO2通量变化比较稳定.早、晚稻间以及不同生育期水稻的光量子利用效率和最大光合速率存在一定的差异.晚稻的光量子利用效率(0.046 5～0.099 9 μmol/μmol)高于早稻(0.0176～0.0541μmol/μmol),并以水稻生长旺盛期的光量子利用效率和最大光合速率最高.夜间稻田生态系统呼吸速率随土壤温度的升高呈指数增加,5 cm土层温度可以作为反映稻田呼吸速率变化的温度指标.早稻生长季生态系统呼吸对温度的变化明显较晚稻生长季更为敏感.     

O2/CO2气氛下氮反应机理的研究

选取CH4、O2、CO2、Ar、NO、NH3，等气体，作为混合气和煤粉一起送入一维沉降炉内，以模拟O2／CO2气氛下煤中燃料氮、循环NO以及二者的相互作用对NO排放的影响，结果显示，在还原性气氛下NH3、HCN、CH4、CO与循环NO间的反应是NO排放下降的主要因素，且煤焦与NO的异相反应、吸附反应对NO的降解效果要明显高于氧化性气氛，同时，CO2体积分数的增加使得燃料中氮的氧化率升高，循环NO的降解率下降；氧化性气氛下随CO2体积分数的增加，燃料中氮的氧化率也增加，但循环NO的降解率升高．当CO2体积分数不变时，其对NO降解的作用随循环NO体积分数的增加愈加明显，在循环NO也不变且CO2体积分数较低时，随过量空气系数的增加，循环NO的降解率下降，而CO2体积分数较高时则出现相反情况。     

内蒙古河套灌区春小麦苗期生态系统CO2通量变化研究

在内蒙古河套灌区用连续自动采样箱的方法对不同施肥方式下的春小麦生态系统CO2净交换(NEE)进行观测,发现苗期(出苗-拔节期)春小麦生态系统主要是一个CO2净交换逐渐增大,固定碳逐渐增加的过程.在速效肥条件下,春小麦生态系统苗期CO2净交换的变化为-390.20～901.25 mg·m-2·d-1,日呼吸量在-800.35～-5865.22 mg·m-2·d-1;缓释肥负荷下CO2净交换变化为-206.00～1258.36 mg·m-2·d-1,日呼吸量在-407.02～-4986.52mg·m-2·d-1."-"表示从生态系统中丢失碳.从CO2净交换中减去生态系统的呼吸速率就得到植物的光合速率.采取缓释的施肥方式可以减少苗期CO2释放.此外,用气象因子包括瞬时光合有效辐射(PAR)、空气温度和土壤温度等对光合速率和呼吸速率构建简单的模型去模拟CO2通量的变化速率.结果表明,PAR与大气温度和10cm土壤温度分别是制约苗期春小麦生态系统呼吸和光合速率的主要因素.     

沼泽湿地CO2、CH4、N2O排放对氮输入的响应

利用静态暗箱-气象色谱法，选取小叶章沼泽化草甸进行野外原位试验，研究氮输入对沼泽湿地CO2、CH4和N2O等3种温室气体排放的影响,结果表明：氮输入对沼泽湿地CO2和CH4排放有明显影响，其季节排放总量分别是对照处理的1.3和2.5倍，但对CO2和CH4的季节变化模式无明显影响；氮输入对N2O的排放强度和季节变化模式均有显著影响,CO2排放通量与5cm深土壤温度存在显著的正相关关系，与地表温度和1.5m气温存在指数关系，而CH4和N2O排放与温度之间没有显著的相关性．在20、100和500年时间尺度上氮输入处理的CH4和N2O全球增温潜势（GWP）分别比对照处理增加了150％、150％和80％，表明氮输入在长、短时间尺度上都是增强CH4和N2O的温室效应的。     

NaOH修饰Ru/TiO2对CO2活化及甲烷化性能研究

采用溶胶-凝胶法合成NaOH修饰的Ru-TiO₂催化剂(Ru/NaOH-TiO₂),在对其详细结构表征后将其应用于CO₂甲烷化反应.活性测试结果显示,以Ru/NaOH-TiO₂催化剂进行CO₂甲烷化反应,在7 h反应时间内生成300.8μmol CH4,其产量相较于Ru/TiO₂提高了30.2%.CO₂-TPD、H2-TPR.FTIR等测试结果证实NaOH修饰能提高催化剂对CO₂的吸附和活化,从而有效提高其催化CO₂甲烷化效率.这一研究工作为提供高效CO₂转化催化剂提供了理论基础.     

北方典型设施菜地土壤CO2排放特征

为研究我国北方典型设施菜地的土壤CO₂排放特征及其影响因素,通过原位监测手段,研究山东省寿光市农田转变为不同种植年限（6、12 a）设施菜地及设施菜地荒废12 a后土壤CO₂排放规律及影响因素.结果表明:①种植6 a设施菜地较农田具有较高的土壤CO₂排放量,可能是由于设施菜地种植过程中大量施加有机肥造成的,并且设施菜地土壤温度及含水率较高,增加了土壤蔗糖酶活性,加剧土壤CO₂排放.②当种植年限超过10 a,设施菜地施肥量减少,降低了土壤微生物可利用底物的供应.因此,种植12 a设施菜地土壤CO₂排放量降至农田水平.③种植6 a设施菜地土壤的w（DOC）（DOC表示水溶性有机碳）比农田较高.④土壤CO₂排放年内分配不均匀,表现为农田及荒废设施菜地土壤CO₂排放主要集中在5—8月,其排放量占全年的75.09%、87.02%,峰值出现在7月.种植6 a设施菜地土壤CO₂排放主要集中在5—8月和11月—翌年2月,两阶段排放量分别占全年的48.48%、42.34%,峰值分别出现在7月、12月.研究显示,农田转变为设施菜地短期（种植6 a）内可显著促进土壤CO₂排放及DOC的输出,但随着种植年限延长至12 a,土壤CO₂排放降至农田水平.      

三峡水库支流水体富营养化现状及防治策略

三峡水库蓄水以来,受干流回水顶托的影响,支流回水区由天然河流演变为库湾,水体自净能力大幅下降,自2003年起库区多条支流富营养化严重并多次发生水华。三峡水库实施175 m蓄水以及受上游新建水库的影响,库区支流水文条件改变,富营养化程度进一步加重。综合了2010年起实施175 m蓄水后连续7年库区支流富营养化状态的相关研究资料,对库区水体富营养化现状及评估预测方法进行分析,结合库区污染源及污染处置情况探讨了库区支流富营养化发展趋势,并对富营养化防治策略提出了相关建议,以期为三峡库区富营养化综合治理,确保水环境安全提供指导。     

长江干流氮、磷浓度变化趋势分析

基于长江干流宜宾、宜昌、汉口、大通和上海(石洞口)5个断面2004—2016年NH_3-N和TP浓度监测数据,采用spearman秩相关系数法探究长江干流氮、磷浓度的年际变化趋势和年内变化规律。结果表明:研究期间长江干流上游的NH_3-N浓度低于中下游,可达到GB 3838—2003《地面水环境质量标准》Ⅰ类水质标准,TP浓度在全河段浓度均较高,达到Ⅲ类水质标准;NH_3-N浓度在此期间具有显著下降趋势,而TP浓度呈显著上升趋势;上游NH_3-N浓度并不随流量变化,TP浓度与流量的年内分布呈正相关,中下游的NH_3-N和TP浓度与流量的年内分布均呈负相关。     

基于粗糙集的三峡库区支流水质富营养化模糊综合评价模型研究

三峡库区支流富营养化问题严重,由于数量较多,难以长期逐一开展监测。因此,以库区澎溪河流域3个断面2012年的数据为基础,建立不同指标对应的隶属度函数,通过粗糙集约简与主观因素确定指标权重,结合透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chl-a)、化学需氧量(COD)5个指标进行支流的富营养化模糊综合评价,同时比较采用修正的卡尔森营养状态指数法计算结果。结果表明:模糊综合评价结果更接近实际观测结果,效果优于修正的卡尔森营养状态指数法。因此该模型不仅可以为富营养化评价提供有效的方法,也可为库区的富营养化研究工作提供参考。     

一种用于三峡库区小江生境改善的鱼礁设计及其效果预测

针对三峡库区水域的底质、水深、流速、鱼类体型特征和生活习性以及礁体材料的使用寿命等综合因素考虑,设计了全钢制六边台型的江河鱼类资源增殖(保护)性鱼礁体,同时类比于鱼礁体在海洋中的诱鱼效果和环境功能,对该鱼礁体在小江生境改善的效果上进行预测,主要体现在鱼礁体将会有很好的诱集效果、对仔稚鱼也有很好的庇护效果,最终会导致渔获量的大大增加;同时,浮游植物的细胞密度极大可能会高于投礁前;礁区内浮游动物的种类和生物量也会逐年递增,密度明显高于投礁前;最后,投礁数年后,礁区内底栖生物的栖息密度和生物量也会比投礁前有大幅度地增加。     

农药氯氰菊酯在三峡库区消落带土壤中的降解特性研究

以秭归黄壤和万州紫壤为例,研究了氯氰菊酯在三峡库区消落带土壤中的降解特性。实验采用超声提取和固相萃取的方法,从土壤中提取氯氰菊酯,并用气相色谱分析技术检测其浓度,以浓度变化揭示其在两种土壤中的降解半衰期与土壤理化性质及环境条件的关系。研究发现:库区消落带土壤氯氰菊酯生物降解的最优条件为含水量30%、初始氯氰菊酯浓度10 mg/kg以及土壤温度25~35℃。消落带土壤与三峡库区的水质关系密切,研究消落区的土壤在自然等条件下对农药的降解行为对消落区的生态环境治理有重要意义。     

三峡库区生态屏障区畜禽养殖场污染风险评估及其治理对策研究

三峡库区生态屏障区畜禽养殖场的环境管理和污染治理十分薄弱,所以对畜禽粪便资源化处理的研究特别重要。为了了解三峡库区的水质和土质现状,排除养殖场粪便对三峡库区水体和土壤的污染风险,本文以丰都某养牛场为对象,评估养殖场污染风险,采样分析粪便养分及污染物含量,调查周边土壤和水质质量,根据2008—2013年该养牛场的规模,对粪便量、养分含量及污染物含量进行估算。结果表明,该养牛场周边环境污染严重,粪便排放量随养殖规模逐年增加,对环境的压力也逐年加大。通过分析,提出了针对性的粪便处理方法。     

城市与山地森林地区夏秋季大气CO2浓度变化初探

城市与山地森林地区夏秋季大气ＣＯ２浓度变化初探蒋高明黄银晓韩兴国（中国科学院植物研究所，北京１０００９３）关键词ＣＯ２浓度；城市；森林；北京市．１引言ＣＯ２等温室气体的增加，引起了全球科学家与政治家的关注，温室效应及其带来的一系列生态环境改变即全球...     

我国钢铁企业二氧化碳排放结构探讨

根据钢铁行业碳素流和直接排放计算原理,利用温室气体排放分析模型对几家典型大型钢铁联合企业的CO2排放进行了计算,结合钢铁行业的能源消耗情况对钢铁企业的CO2排放结构进行了分析,提出我国钢铁企业CO2的控制重点在于燃料消耗,需从降低高炉燃料比、优化副产煤气尤其是高炉煤气的回收利用、控制烧结固体燃料消耗等几个方面采取措施。     

农业固废碳源对三峡库区消落带土壤脱氮性能的强化作用

三峡库区消落带土壤的脱氮能力与库区水体质量有密切关系,对其加以强化有助于提高消落带的径流氮素截留量,而适宜的碳源可促进生物脱氮。以花生壳、刨花、稻草秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆5种农业固废作为反硝化碳源,研究了添加碳源后消落带土壤的脱氮效果及释碳情况。结果表明:m(固废碳源)∶m(土壤)为1∶4和1∶10下,5种碳源均强化了土壤的脱氮效果。m(固废碳源)∶m(土壤)为1∶10去除效果更好,添加5种碳源后25 d时土壤对NO3--N去除率均达到85%以上。2组碳源比例下所释放的总有机碳(TOC)浓度在10 d时均达到较高水平,1∶10碳源比例的TOC含量在实验后期出现了下降,添加秸秆类碳源材料的TOC含量较高,花生壳和刨花TOC含量较低且能满足NO3--N有效去除的碳源需要。综合考虑脱氮效果与安全性,认为花生壳和刨花为较适宜的农业固废碳源。     

黄土塬地区CO2驱油封存泄漏地下水监测体系研究

针对鄂尔多斯黄土塬地区CO₂驱油封存项目的监测需求,在综合辨识黄土塬地区地下水潜在的CO₂泄漏特征,剖析CO₂泄漏进入地下含水层后的空间运移及时间响应特征的基础上,结合CO₂驱油封存过程,建立了1套面向黄土塬地区CO₂驱油封存CO₂泄漏的全时空立体化地下水监测体系。研究表明:受地形地貌及土壤特点影响,黄土塬地区驱油封存的CO₂具有盖层突破、井筒侧漏、降雨反渗和地表径流补给的多源泄漏特征;CO₂泄漏进入地下含水层后具有纵向快速运移扩散、横向四周缓慢扩散并随地下水向下游运移的空间运移特征和CO₂浓度、电导率等指标上升,pH值下降以及Ca2+、Mg2+离子浓度先上升后下降的时间响应特征。基于上述特征所建立的监测体系可为该区域CO₂驱油封存示范项目的监测提供参考。