澜沧江梯级水库CO_(2)和CH_(4)排放通量研究

温室效应已成为重要的全球气候问题,而内陆水体是温室气体(CO_(2)和CH_(4))的重要排放源,更有研究发现筑坝蓄水可能引起河流水体CO_(2)和CH_(4)排放的增多。为积极响应国家“双碳”目标,使用水库温室气体净排放通量评估模型G-res Tool,利用流域基本信息及水库特征数据,对澜沧江干流已建成的10座梯级水库温室气体(CO_(2)和CH_(4))进行模拟计算,10座水库蓄水后温室气体(CO_(2)和CH_(4))年排放通量平均值为162.81 g CO_(2)e/(m^(2)·a),远低于全球水库平均水平,均表现为温室气体的“源”,从上游至下游整体呈增加趋势,且排放以CO_(2)为主,全年CO_(2)排放通量为CH_(4)的36倍。考虑了水库蓄水前的温室气体排放及其他非相关人类活动的影响后,得到澜沧江水库温室气体(CO_(2)和CH_(4))年净排放通量平均值为225.70 g CO_(2)e/(m^(2)·a),表明筑坝增加了库区水体温室气体排放,但和火力发电相比,仍属于相对清洁能源。

基于地基监测的人为源温室气体排放通量反演研究进展

不同尺度下温室气体的空间分布及变化趋势是研究气候变化的基础,也是评估相关减排政策实施效果的重要依据。当前碳排放核算主要基于排放清单,不确定性较大。基于监测数据的碳排放核算能够有效评估和修正排放清单结果,是对当前方法的有效补充。国内温室气体的监测主要针对污染源和环境浓度,对于人为源温室气体排放通量的监测研究较少。该文分析了近年来国内外基于地基监测的人为源温室气体排放通量研究,主要的研究方法可分为2类:柱浓度空间分布结合三维风场数据反演排放通量;结合实测体积分数、大气扩散模型和统计优化模型修正先验排放通量结果,以获取更准确的后验排放通量。通过分析和对比2种方法的优势和局限,讨论不同通量反演方法的适用场景。建议我国未来应构建适用于不同空间尺度的温室气体通量监测反演体系,综合利用多种监测手段,以校核验证排放清单,并为制定温室气体减排策略和评估应对气候变化工作成效提供技术支撑。

农作物种植区一氧化氮及二氧化氮排放通量特征研究

研究针对农作物种植区的含氮元素气体排放问题,对一氧化氮及二氧化氮排放通量特征进行了研究。过程中选取实验区域代表研究所处地区,对地区农作物种植条件和特点进行了分析,通过划分实验样地和对照样地的方式对是否施肥时的农作物种植区气体排放进行对比分析,并设计了相应的气体收集和分析方法。实验结果表明,在观察期间,实验样地的一氧化氮最大通量达到997.19μg·N·m^(-2)·h^(-1);对照样地中第一季农作物种植期间的一氧化氮累积排放量约为0.047 kg·N·ha^(-1);实验样地的二氧化氮最大通量为994.81μg·N·m^(-2)·h^(-1)。说明农作物种植区的含氮元素气体排放主要集中在农作物栽种时间段内。

大型水库分层期和混合期溶存温室气体空间变化及排放通量

水库作为温室气体的重要来源,对区域气候变化有不可忽略的影响。然而,目前对水库溶存温室气体的空间异质性及垂向特征的认知仍然欠缺。为了揭示水库分层期和混合期溶存温室气体空间特征及排放通量,也为厘清水库温室气体产生和排放的关键过程提供重要支撑。研究选择东北地区大型水库——汤河水库为对象,于2021年79月和10月(分别代表水库分层期和混合期)对水库不同位置(坝前、库中和库尾)开展溶存温室气体垂向分层监测。研究结果显示,水库CH 4排放通量变化范围为0.018~0.174 mmol/(m^(2)·d),是大气CH 4的源,空间分布为库尾>库中>坝前;CO_(2)通量为-4.91~58.77 mmol/(m^(2)·d),除分层期东支库尾,其余点位均表现为大气CO_(2)的源,空间分布为坝前>库中>库尾。时间上,分层期CH 4排放通量(0.071±0.044 mmol/(m^(2)·d))高于混合期((0.027±0.008)mmol/(m^(2)·d));分层期CO_(2)排放通量((5.12±5.50)mmol/(m^(2)·d))明显低于混合期((42.76±16.72)mmol/(m^(2)·d))。水温和径流的变化共同影响CH 4和CO_(2)排放通量。结合水库溶存温室气体垂向分布特征,水库CH 4的生成热区主要在坝前和库尾。分层期的水库溶存CH 4在坝前和库中底层大量累积,原因是等温层的持续缺氧以及上下水层的交换能力限制。与国内其它水库温室气体排放通量对比发现,水库的不同时期(分层期和混合期)、空间位置(坝前、库中和库尾)以及库龄是准确评估水库温室气体排放的关键因素。

贡嘎冰川水环境中全氟及多氟化合物的污染特征及排放通量

为掌握贡嘎冰川水环境中全氟及多氟烷基化合物(PFASs)的赋存特征,本文采用超高效液相色谱-质谱联用仪(UPLC-MS/MS)分析了贡嘎山海螺沟地区不同水样中21种PFASs的浓度水平.结果显示,11种PFASs有所检出,Σ21PFASs的浓度范围为7.09~106ng/L,平均值为30.2ng/L,主要PFASs为全氟丁酸(PFBA,131ng/L)、全氟辛酸(PFOA,37.2ng/L)和全氟辛烷磺酸(PFOS,17.1ng/L).本研究中E21PFASs浓度最高点位于海拔2735m的草海子地区,为106ng/L.贡嘎海螺沟地区无直接排放源,但在降雨中检测出较高浓度的PFASs,表明海螺沟水环境中PFASs来源于大气的干湿沉降.海螺沟地区PFASs的年排放通量为0.2197t/a,其中排放通量最高的是PFOA(0.0762t/a),占总排放量的34.71%,然后依次为PFHpA(0.0317t/a)和PFBA(0.0285t/a),分别占总排放量的14.43%和12.96%.未来应对贡嘎海螺沟地区加强PFASs的监测,更加准确掌握海螺沟冰川融水排放的PFASs通量,为科学管控PFASs提供数据支撑.

红外掩日遥感监测炼油厂VOCs排放通量

挥发性有机物(VOCs)无组织排放已成为炼化企业VOCs排放的主导,排放因子法估算的企业VOCs排放量与实际存在较大偏差。以红外掩日通量遥感测量方法实测了某炼油厂非甲烷烷烃排放通量及分布,得到了全厂非甲烷烷烃排放速率及其代表值,研究了非甲烷烷烃排放波动性,配合离线分析法进一步得到VOCs排放通量及分布。结果表明:6个监测日内共获取全厂26个非甲烷烷烃排放速率有效数据,非甲烷烷烃代表性排放速率为235.2 kg/h,日平均排放速率的相对标准偏差(RSD)高达60.4%,罐区和装置区非甲烷烷烃排放速率占全厂排放速率的70.4%和21.2%,全厂VOCs排放速率为290.8 kg/h,排放系数为0.00052,罐区和装置区VOCs排放速率占全厂排放速率的68.7%和21.2%。

油松人工林土壤N_(2)O排放通量的昼夜变化规律及其影响因子

在全球气候变暖的背景下,揭示大青山油松人工林全年土壤N_(2)O排放通量的昼夜变化规律,基于土壤N_(2)O排放通量观测的日动态数据,确定最佳的日采样时段,为精确评估区域土壤N_(2)O排放通量提供基础数据。采用静态箱-气相色谱(GC)法,对大青山油松人工林2020—2021年生长季和冻融期土壤的N_(2)O排放通量进行野外原位观测。结果表明:1)生长季(2020年6—9月),观测日土壤N_(2)O排放通量平均值都出现在当日的15:00—17:00时段内;冻融期(2020年11月至翌年3月),观测日8:00—12:00时段的观测值接近土壤N_(2)O排放通量的日平均值。2)2021年,观测日土壤N_(2)O排放通量平均值出现在7月当日的7:00—9:00时段内及6—9月当日的15:00—17:00时段内。根据研究结果确定了大青山地区油松人工林土壤N_(2)O排放通量的最佳取样时间为生长季的上午9:00或下午15:00,冻融期的上午8:00,获得的通量值经过矫正后可代表当日土壤N_(2)O平均排放通量;根据生长季和冻融期温度与土壤N_(2)O排放通量效应值的分析结果,确定温度为影响大青山地区油松人工林土壤N_(2)O排放通量的重要因素。

小兴安岭不同沼泽CO2、CH4和N2O排放通量的相互关系研究

利用静态箱-气相色谱法连续两个生长季(2007-2008年)对小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽和油桦(Betula ovalifolia)-修氏苔草灌木沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测。结果表明,除2008年灌木沼泽为N2O的弱汇外,其他均为温室气体的排放源。除苔草沼泽生长季初期,CH4与N2O具显著负相关外,CO2与CH4、CO2与N2O及CH4与N2O均呈正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同季节而定。

华北平原典型农田CO2和N2O排放通量及其与土壤养分动态和施肥的关系

对华北平原小麦-棉花(麦棉)、小麦-大豆(麦豆)、小麦-玉米(麦玉)轮作田的CO2和N2O排放通量进行了测定,分析了温室气体排放通量与土壤中碳、氮元素、气温以及施肥等之间的关系。主要结论:1)麦棉、麦豆、麦玉田的土壤CO2平均排放通量分别为CO2-C 141.7、109.8、128.2 mg.m-2.h-1,其中夏播作物的排放通量高于小麦季;2)麦棉、麦豆及麦玉田作物生长季的土壤N2O平均排放通量分别为N2O-N 98.8、38.9、44.7μg.m-2.h-1,也表现为麦后季作物的排放量高于小麦季;3)同一生育期中不同处理的N2O排放主要与土壤中无机氮含量相关,不同生育期的N2O排放通量主要受不同生育期的土壤温度及水分状况的影响;4)在施肥灌溉后的9 d内土壤N2O排放通量较高,之后逐渐降低,至施肥后22～27 d即与不施肥处理的排放持平。

排水对若尔盖高寒沼泽CO2和CH4排放通量的影响

建立3块标准样地(天然沼泽、1990s和1970s排水沼泽),于2014年生长季期间,采用静态箱-快速温室气体分析仪野外原位观测CO2和CH 4排放通量.结果表明:沼泽排水增加了土壤温度(5,20,45cm),但降低沼泽水位;1990s[(680±329)mg CO2/(m^2 h)]和1970s排水沼泽[(973±234)mg CO2/(m^2 h)]生态系统CO2排放通量分别较天然沼泽增加了200%和330%,但CH 4排放通量[(0.78±0.52)mg CH 4/(m^2 h)]和[(-0.01±0.02)mg CH 4/(m^2 h)]较天然沼泽分别降低了90%和100%;综合考虑两者排放通量,1990s[(186±89)mg C/(m^2 h)]和1970s排水沼泽[(265±64)mg C/(m^2 h)]生态系统碳(C)排放通量较天然沼泽分别增加了180%和300%.天然沼泽、1990s和1970s排水沼泽生态系统CO2排放通量与5cm土壤温度存在显著正相关,而仅1990s排水沼泽生态系统CO2排放通量与水位存在显著负相关.天然沼泽生态系统CH 4排放通量与土壤温度(5,20,45cm)存在显著正相关,但1970s排水沼泽生态系统CH 4排放通量与土壤温度(20,45cm)存在显著负相关,1990s排水沼泽生态系统CH 4排放通量与水位存在显著正相关.沼泽排水显著增加了若尔盖高寒沼泽生态系统C排放通量,降低了沼泽C汇功能,可能增强区域气候变暖.

下辽河平原典型旱田生长季农作物施肥与N2O和CO2排放通量的研究

通过对下辽河平原典型旱田生态系统(小麦田、玉米田)生长季主要温室气体(CO2、N2O)排放通量进行比较研究,发现温室气体的排放通量除前人所叙述的与温度、湿度有关外,还与施肥量及作物类型有关,且同一地块的主要温室气体的排放之间也有一定的联系。同时,由于无法使各处理间保持相同的气候因子,因而在结论中或许有些结论是处理与气候因子综合作用的结果。

湿地甲烷的产生、氧化及排放通量研究进展

甲烷研究已倍受科学界关注，不仅由于其对全球变暖的贡献仅次于二氧化碳，贡献率达25％，还因为单分子甲烷的增值潜势是二氧化碳的15-30倍．湿地是甲烷的重要来源，估计湿地生态系统对全球甲烷排放的贡献率约为20％，即为100-200Tg a^-1．湿地甲烷在厌氧条件下产生，在土壤氧化层以及根际中部分氧化，然后通过土壤、水体和植物体排放到大气中去．就近10a来湿地甲烷产生、氧化、传输过程及其影响因素等的研究进展进行了综述．产甲烷菌的研究主要集中在其对环境因子的生理生态和分子生物学，尤其集中在稻田产甲烷菌的研究上，因此在深度和广度上都有待突破．产甲烷过程是一个复杂的生化过程，要对甲烷排放量估计、甲烷排放动态研究以及在甲烷排放建模等方面取得进展，必需在甲烷产生机制上进行突破．甲烷氧化菌的研究集中于菌群对环境的适应以及其自身氧化能力上，应用研究还不是很深入．甲烷氧化过程的研究已经有了一定的深度，但氧化过程具体机理的研究还有待进一步深入，这需要分子生物学以及基因组学等多学科的交叉．甲烷传输过程是研究甲烷排放动态的基础，目前相关研究较少，国内有关研究主要集中在稻田研究上，对高寒湿地的研究则几乎是空白．湿地甲烷通量的研究是目前温室气体研究的热点问题，但主要解决的问题是大气中甲烷气体浓度增加与湿地甲烷通量的关系．湿地甲烷通量是由多种因素决定的，对影响湿地甲烷通量的因素的研究相当丰富，特别是近年来对生物因素的关注．由于学科的发展，近10a在这方面的研究较之过去更为全面和系统．

育肥猪舍氨气浓度测定与排放通量的估算

在北京选择一典型猪场,对不同季节育肥舍的氨气浓度进行了为期1年的试验测定,2004—2005年试验期间每2个月测定1次,每次测定3～4d,每2h采样一次,并根据二氧化碳平衡原理,对猪场不同生长阶段的育肥猪氨气排放通量进行了估算。结果表明,2005年1月舍内氨气的平均浓度为(10.09±4.60)mg·m-3。2004年7月舍内氨气平均浓度为(3.44±2.34)mg·m-3,5月舍内氨气浓度为(6.29±4.07)mg·m-3,11月舍内氨气浓度为(6.98±2.63)mg·m-3,夏季舍内氨气浓度日夜变化不显著,冬季每日最低氨气浓度出现在9:00—17:00时段;育肥猪饲养期间的氨气排放通量为每头107.18～424.42mg·h-1。

崇明东滩芦苇湿地温室气体排放通量及其影响因素

通过静态箱-气相色谱法对崇明东滩芦苇群落在生长周期内的3种温室气体——CH4、N2O和CO2的排放、吸收特征进行研究.结果表明:芦苇群落湿地CH4排放通量受温度影响较大,夏季排放通量明显高于其他季节,年均排放通量为74.46μg/(m2·h);N2O年均排放通量为2.22μg/(m2·h),冬季排放通量最大;CO2的吸收率季节变化明显,年均排放通量为-101.93mg/(m2·h).温度、芦苇植株光合作用及呼吸作用是影响CH4产生和排放的主要因素;而沉积物氮素不足和限制,则是促使芦苇群落表现出对N2O吸收的原因;芦苇的光合作用及土壤呼吸作用随温度和季节的变化是控制芦苇湿地CO2的排放和吸收的主要因素.芦苇植株发达的通气组织是CH4和N2O由大气向沉积物扩散的通道,同时分子扩散过程也是沉积物产生的CH4、N2O和CO2扩散到大气中的途径和方式.

三峡水库香溪河支流水域温室气体排放通量观测

开展对香溪河支流水体的温室气体排放观测,有助于增加对三峡水库支流温室气体排放情况的了解以及水华对温室气体排放的影响。研究采用静态箱-气相色谱法,于2009年10月至2010年10月先后11次开展对香溪河支流水体3种温室气体(二氧化碳、甲烷、氧化亚氮)排放强度的观测,结果表明:观测期间香溪河支流的二氧化碳平均排放通量约为76.52 mg/(m2.h),排放强度与水体中叶绿素a浓度呈显著负相关,支流水华期间,二氧化碳排放通量小于0,表现为对大气中二氧化碳的吸收;支流甲烷平均排放通量约为0.244 9 mg/(m2.h);氧化亚氮平均排放水平约为0.011 7 mg/(m2.h)。通过将甲烷平均排放水平与三峡水库其它区域开展的研究结果进行对比表明:三峡水库的甲烷排放水平很低,明显不同于已有基于国外水库平均排放水平对三峡水库全区甲烷排放的估算结果。

妊娠猪舍氨气及氧化亚氮浓度测定与排放通量的估算

在北京选择一典型猪场,对不同季节妊娠舍的氨气及氧化亚氮浓度进行了为期1年的试验测定,并根据二氧化碳平衡原理,对猪场不同生长阶段的妊娠猪含氮气体的排放通量进行了估算。结果表明:冬季2004年11月氨气和氧化亚氮的平均浓度分别为(11．64±4．36),(1．17±0．2)mg／m^3,夏季7月舍内氨气和氧化亚氮的平均浓度分别为(3．31±2．67),(0．6±0．02)mg／m^3;妊娠猪饲养期间的氨气排放通量为每头(185．2～500．8)mg／h,氧化亚氮为(3．85～35．93)mg／h。

长白山阔叶红松林土壤N_2O排放通量的变化特征

采用静态密闭箱 /气相色谱分析方法对长白山阔叶红松林两个样地的N2 O排放通量进行了测定。结果表明 ,凋落物对林地土壤N2 O排放的影响是显著的 ,其对全年N2 O排放的平均贡献率是 36 89%。长白山阔叶红松林土壤是大气N2 O一个重要的源 ,但在极少的天气状况下也能吸收大气中的N2 O ,而起着汇的作用。其排放通量的变化范围是 - 4 1 4 8～ 2 91 84μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量是 6 8 7μgN2 O·m-2 ·h-1,高于其他类型林地的排放通量 ,且变动范围也较其他森林类型大。无凋落物林地土壤N2 O排放通量变化范围是 - 2 3 2 4～ 93 75 μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量为 33 79μgN2 O·m-2 ·h-1。两个样地N2 O排放通量的季节变化特征相似 :夏季N2 O的排放通量最高 ,春季次之 ,秋冬两季较低且趋于平稳。昼夜变化趋势也相似 :N2 O排放通量的最大值都出现在 18∶0 0 ,最小值都出现在 12∶0 0和 14∶0 0。研究还表明 ,林地土壤N2 O的排放通量与地表温度和地下 5cm温度的相关性较好 ,无凋落物的样地N2 O的排放通量仅与地下 5cm温度的相关性较好。

下辽河平原几种旱作农田N_2O排放通量及相关影响因素的研究

为探明下辽河平原几种旱作农田N2O排放通量及相关因素的影响,采用静态箱(暗箱)/气相色谱法对东北地区3种典型的旱地作物(玉米、大豆和春小麦)的N2O排放进行了原位测量,同时测量了土壤湿度等相关影响因子。结果表明,3种旱田作物的N2O排放在其各自生长季内均表现出比较明显的季节变化规律。在整个生长季观测中,常规处理N2O排放通量变化范围和平均通量分别为:玉米田-26.2～822.1μg·m-2·h-1,平均通量110.3μg·m-2·h-1;大豆田-96.8～281.0μg·m-2·h-1,平均通量66.0μg·m-2·h-1;春小麦田-27.1～183.1μg·m-2·h-1,平均通量46.3μg·m-2·h-1。研究还表明,土壤湿度是制约旱田N2O释放的关键因素,在土壤湿度较低时,施N肥并不会增加N2O的排放量。从作物的整个生长季来看,施N肥处理比未施N肥处理的N2O排放量要高,具体表现在玉米田和春小麦田常规处理N2O排放总量分别是无N处理的3.88倍、1.10倍。

广州地区稻田甲烷排放通量研究

１９９３～１９９４年连续２ａ在广州东郊采用自动采样和气相色谱分析系统测量了稻田甲烷的排放率，首次获得了华南地区赤红壤类型稻田甲烷排放特征和排放通量。结果表明：广州地区稻田甲烷排放率的日变化和季节变化随气温、灌溉状态及水稻不同生长期而变化，早稻甲烷平均排放量为１６ｍｇ／（ｍ２·ｈ）；晚稻为１２５ｍｇ／（ｍ２·ｈ），排放率较国内其他观测点低。在当地常规干湿灌溉方式下，估算得到广东和广西两省稻田甲烷排放总量约为０２６Ｔｇ／ａ。

厦门近海海域海水二甲基硫排放通量的研究

通过厦门近海海域海水二甲基硫（ＤＭＳ）浓度及其日变化的测定，估算了厦门近海海域海水ＤＭＳ的排放通量。测定结果表明；①厦门近海海域海水中的ＤＭＳ浓度有较大季节差异，春季为１９１～３６５ｎｇ／Ｌ，平均为２８８ｎｇ／Ｌ；秋季为１１９～３５１ｎｇ／Ｌ，平均为２１５ｎｇ／Ｌ。春季高于秋季，两季平均可达２５１５ｎｇ／Ｌ。②厦门近海海水ＤＭＳ浓度还存在着明显的日变化，夜间２∶００～４∶００最小，中午１２∶００～１４∶００最大，浓度变化可达３倍。海水ＤＭＳ排放通量的估算结果表明，厦门近海海域海水春季ＤＭＳ的排放通量为１６１２μｍｏｌ／（ｍ２·ｄ）（以Ｓ计，下同），秋季为２９８４μｍｏｌ／（ｍ２·ｄ），秋季明显大于春季。主要原因是由于厦门近海春秋两季海风风速不同导致的ＤＭＳ传输速率Ｋ差异造成的。