基于FES技术的O_(2)/CO_(2)燃烧气氛下准东煤中不同类型碱金属盐的释放特性

O_(2)/CO_(2)燃烧技术被认为是一种清洁的燃煤发电技术,然而高碱准东煤燃烧过程中释放的大量碱金属通常是引起锅炉受热面积灰、结渣以及腐蚀的重要物质,严重危害了设备的安全稳定运行。因此,探讨O_(2)/CO_(2)燃烧气氛下准东煤中不同类型碱金属盐的释放特性对于煤炭的清洁高效利用具有重要意义。基于火焰发射光谱技术(FES),在金属丝网反应器上研究了煤粉燃烧过程中不同类型碱金属盐在O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)两种气氛下的释放特性。结果表明:在O_(2)/N_(2)气氛下,挥发分燃烧会产生明亮的火焰;与O_(2)/N_(2)气氛相比,O_(2)/CO_(2)气氛下煤粉燃烧强度降低,火焰温度下降,着火时间延迟,挥发分和焦炭的燃烧时间延长,使得煤粉中气相Na的释放过程受到抑制。对于NaAc、Na_(2)CO_(3)和Na_(2)SO_(4)来讲,O_(2)/CO_(2)气氛延迟了其释放过程中质量浓度降低的时间,使煤粉中气相Na从开始释放就进入稳定释放阶段,气相Na质量浓度变化率波动不大;但NaCl会在释放的4 s左右质量浓度变化率变为负值,导致释放的气相Na质量浓度一直降低。同时CO_(2)气氛还会使得NaAc、NaCl等类型盐转化形成更难释放的Na_(2)CO_(3),进一步抑制气相Na的释放过程。而Na_(2)CO_(3)的质量释放率在O_(2)/CO_(2)气氛下也降低的主要原因则是CO_(2)抑制了Na_(2)CO_(3)向Na_(2)O的分解过程。Na_(2)SO_(4)则由于其本身释放就比较困难,因此其质量释放率降低的主要原因是燃料燃烧温度和强度降低导致的。

环境因素对BT80S-5Cr抗CO_(2)/H_(2)S腐蚀套管均匀腐蚀速率的影响

通过模拟国内某油田腐蚀工况,采用高温高压釜模拟腐蚀试验,利用失重法研究试验周期、温度、CO_(2)及H2S分压环境因素对BT80S-5Cr油套管均匀腐蚀速率的影响。研究表明,随着试验周期的延长,试验钢均匀腐蚀速率逐渐降低,且降幅趋于平缓,试验周期360 h是BT80S-5Cr在该油气田模拟工况下衡量耐蚀性能的最佳试验周期;随着试验温度的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐增加,试验温度100℃的试验钢的均匀腐蚀速率是试验温度40℃时的均匀腐蚀速率的1.67倍;随着CO_(2)分压的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐增加,CO_(2)分压1.0 MPa的试验钢均匀腐蚀速率是不含CO_(2)时的均匀腐蚀速率的10倍;随着H2S分压的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐降低,微量H_(2)S气体的引入对试验钢电化学腐蚀行为有一定的抑制作用。

水位变化对湿地土壤CO_(2)排放速率的影响研究

为研究水位变化幅度和周期对土壤CO_(2)排放速率的影响,采集黄河小北干流区原状土样进行为期1161 h的室内水位控制监测试验,分高水位波动(a)、低水位波动(b)、干旱胁迫(c)和参照组(d)4组进行对比,分析5个阶段的CO_(2)排放速率、DOC(可溶性有机碳)和DOC/DON(可溶性有机氮)数据。在监测全过程中CO_(2)排放速率平均值分别为0.23、0.22、0.16、0.22μmol/(cm2·h),水位变化整体造成0.35倍、-0.18倍、-0.11倍、-0.24倍的改变。相较于监测过程的平均值,水位变化造成a、b、c、d 4组-0.72~2.48倍、-0.86~1.18倍、-0.97~1.44倍、-0.85~0.70倍的过程性波动,CO_(2)排放速率表现出“上升—衰弱—恢复”的特征。相较于前一阶段平均值数据,水位下降后(阶段Ⅰ)a、b、c 3组发生2.48、1.18、1.44倍的上升,持续时间91.5 h后又发生0.18、0.43和0.27倍的下降(阶段Ⅰf);监测279.9 h时的水位上升造成a、b、c 3组较前一阶段明显上升(阶段Ⅱ),48.5 h后a、b、c 3组排放速率下降(阶段Ⅱf);664 h时的水位上升(阶段Ⅲ、Ⅲf)造成的影响类似于前一阶段,在监测最后的240 h内(阶段Ⅳ),4组较Ⅲf阶段都有不同程度的回升。0~5 cm和5~10 cm土壤DOC含量和DOC/DON值受水位变化影响明显,出现初期上升和后期下降的趋势。水位变化对湿地土壤CO_(2)排放表现出大幅度、长时间的影响,水位变化对湿地土壤CO_(2)排放速率影响显著且具有阶段性特征。

CO_(2)地质封存与利用环境下水泥单矿C_(2)S的腐蚀速率

在CO_(2)地质封存和利用过程中,固井水泥容易与井下的酸性介质CO_(2)发生碳酸化反应,腐蚀固井水泥石造成水泥石力学性能大幅度衰退。针对水泥石单矿C_(2)S在CO_(2)地质封存和利用环境中腐蚀反应速率不清晰的问题,通过SEM、XRD以及TG的测试方法,定量分析C_(2)S腐蚀产物的变化规律。根据腐蚀产物CaCO_(3)的摩尔生成率和非稳态扩散渗透模型拟合得到腐蚀反应产物CaCO_(3)的生成系数α。SEM实验结果表明,腐蚀反应后C_(2)S水泥单矿颗粒的表面均有较大改变,生成了部分腐蚀产物CaCO_(3);XRD结果表明,单矿C_(2)S腐蚀产物CaCO_(3)的晶型主要有方解石和文石;TG测试结果表明,C_(2)S水泥单矿随着腐蚀龄期的增加,腐蚀产物的量均明显增加。拟合结果表明,C_(2)S腐蚀产物生成速率随着温度的升高而增大,90℃下CaCO_(3)腐蚀产物的生成速率系数α最大为54.90。

海北高寒灌丛草甸生态系统CO_2释放速率的季节变化规律

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站干柴滩地区以金露梅Potentilla fruticosa 灌丛草甸生态系统为研究对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒灌丛(GG)、丛内草甸(GC)和次生裸地(GL)的CO2释放速率进行了长期观测,并对年释放量作了初步估测。结果表明,GG,GC和GL CO2 的释放速率在一年内有明显的季节变化。植物生长季CO2 释放量明显高于枯黄期,释放速率GG>GC>GL(P<0 01),且均表现为正排放。不同季节CO2 释放存在明显差异,表现为夏季>秋季>春季>冬季。2003 年6 月30 日至2004年6月28日,高寒灌丛植被-土壤系统CO2 释放量为4 293 63±955 75 g/m2,丛内草甸植被-土壤系统CO2 释放量为3 319 68±806 19 g/m2,裸地CO2 的释放量为1 724 14±444 14 g/m2。CO2 释放速率的季节变化与土壤5 cm温度呈显著正相关关系(P<0 01)。

桂林盘龙洞土壤CO_2释放速率的分布状况和变化规律

以桂林盘龙洞岩溶实验场为例,选择岩溶洼地里的坡地灌木丛和洼地灌木丛2个样地,通过长期定时监测土壤CO2释放速率的季节变化、空间分布规律以及日动态变化。得知:⑴无论是坡地还是洼地,春季和夏季时土壤CO2释放速率表层土大于深层土,秋季和冬季时深层土大于表层土,且坡地大于洼地;⑵土壤CO2的释放速率具有明显的季节性变化特征,夏秋季(6-9月)土壤CO2释放速率是其它时期的1-3倍,并显示与气温、土壤含水率和生物活动密切相关。

青海果洛黄河源区高寒草甸CO_2释放速率研究

以青海果洛黄河源区高寒退化草甸生态系统为对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒退化草甸生态系统CO2释放进行了初步研究。结果表明:所选4种不同退化程度高寒草甸,即未退化草甸(A)、轻度退化草甸(B)、中度退化草甸(C)和重度退化草甸(D),其CO2释放速率有明显的日变化特征,日最大排放速率在15∶00-17∶00左右出现,最低值出现于清晨7∶00-9∶00左右,释放白天大于夜晚;(2)CO2释放速率具有明显的季节性变化特征,生长期CO2释放速率明显高于枯黄期,8月为CO2释放高峰期,1月或2月为CO2释放低谷期;(3)CO2释放速率的日变化主要受地表温度和5cm地温制约,季节动态与5cm地温呈显著正相关关系(P<0.01),本研究为进一步进行高寒退化草甸生态系统源江效应的准确估测提供科学依据。

注CO_(2)井管柱腐蚀速率预测

利用CO_(2)驱油提高低渗、高含水油田原油采收率已经发展成为双碳背景下应对气候变化的重要技术。但是注CO_(2)井管柱频繁发生腐蚀失效的问题,研究管柱在CO_(2)环境下的腐蚀机理,预测管柱腐蚀速率是腐蚀防护是保障安全生产的重要途经。为此本文开展了注CO_(2)井管柱腐蚀的电化学分析,考虑了压力、温度、pH值、含水率、离子浓度等因素在管柱腐蚀失效中关联关系,优化了CO_(2)腐蚀环境下P110油管的腐蚀速率预测模型,对实例井油管柱腐蚀速率完成预测,并对比油田现场实测值。结果表明:在注CO_(2)过程中,1500m以上井段腐蚀程度较小,腐蚀主要发生在1300~1700m井段,温度为70℃左右腐蚀做严重,腐蚀速率可达0.3mm/a。腐蚀速率受含水率、井筒温度影响较大,腐蚀情况预测结果与现场实测腐蚀情况吻合较好。

福建长汀水土流失区重建植被马尾松和木荷夏秋季树干CO_2释放速率研究

采用红外气体分析法,于2008年夏季和秋季,原位监测了福建长汀水土流失区不同恢复程度样地重建植被马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superba)树干CO2释放速率(stem CO2efflux rate,FCO2);并分析了FCO2与树干温度、气温、树干液流密度、空气相对湿度、树干可溶性糖和淀粉含量的关系。结果表明:植被重建对福建长汀水土流失区夏季和秋季FCO2值大小、FCO2日变化规律、以及FCO2与生理生态因子的关系均有不同程度的影响。植被重建后样地中植物FCO2显著提高,恢复程度低样地马尾松夏秋季节FCO2的平均值为1.18μmol/(m2.s),显著低于恢复程度高样地马尾松、木荷(夏秋季节FCO2平均值分别为1.85,5.28μmol/(m2.s)(p<0.05)。夏季,恢复程度低样地马尾松FCO2日变化规律为三峰型,且其与树干温度、气温、树干液流密度、空气相对湿度显著相关(p<0.05);但其余时间,两样地马尾松、木荷FCO2日变化均为双峰模式,与各生理生态因子相关性均不显著。植被重建后,样地中温度、土壤肥力等环境因子改善,使植物树干生长速率加快,是导致样地间FCO2存在以上差异的主要原因。

不同CO_(2)浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响

为研究不同CO_(2)浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响,利用12个开顶式气室开展田间试验,CO_(2)浓度设置对照(CK,自由大气CO_(2)浓度)、CO_(2)浓度比CK增加120μmol·mol-1(C1)和200μmol·mol-1(C2)3个水平,氮肥设置低氮(N1,15 g·m^(-2))和常规氮肥(N2,25 g·m^(-2))2个水平,试验共6种处理。结果表明:在相同施氮水平下,在灌浆期和蜡熟期,C1N1比CKN1处理的呼吸速率分别下降了23.4%(P=0.045)和49.1%(P=0.010);在抽穗期和灌浆期,C2N2比CKN2处理的呼吸速率分别升高了12.3%(P=0.009)和16.8%(P=0.047)。同一CO_(2)浓度下,不同施氮水平处理的呼吸速率表现为N2>N1,且在拔节期和抽穗期达到显著水平,在灌浆期达到极显著水平;其中在灌浆期和蜡熟期,C1N1比C1N2处理的呼吸速率分别下降了31.1%(P=0.004)和42.7%(P=0.010)。研究表明,大气CO_(2)浓度升高对稻田呼吸速率的影响因生育时期而异,氮肥减施可以降低稻田呼吸速率及CO_(2)累积释放量。

拉萨地块西部碰撞后富钾火山作用CO_(2)释放规模初探

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶矿物中熔体包裹体的CO_(2)含量与脱气特征研究,结合火山岩体积和年龄等参数,估算了拉萨地块碰撞后富钾火山活动的CO_(2)释放量。结果表明,研究区火山岩熔体包裹体气泡中的CO_(2)含量约为0.61%~5.38%,雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎火山岩的CO_(2)年释放量分别为(5.1±0.9)×10^(-5)Pg/yr、(1.3±0.6)×10^(-5)Pg/yr、(2.5±0.5)×10^(-4)Pg/yr和(1.5±0.2)×10^(-7)Pg/yr,共计约(3.2±0.6)×10^(-4)Pg/yr。粗略推算结果表明,拉萨地块碰撞后富钾火山作用的CO_(2)总释放规模约为0.006±0.001Pg/yr,与大陆碰撞带深部碳释放通量模型的计算结果相一致。本文的研究结果为地质历史时期印度-亚洲大陆碰撞导致的深部碳释放模拟提供了初步的实测数据参考。未来仍需在获取更多数据的基础上优化研究结果,以减小碰撞后火山作用的岩浆成分、规模、时空分布不均等导致的不确定性。

东祁连山北坡高寒灌丛草地围栏与放牧干扰下CO_2释放速率的比较研究

采用原位静态密闭暗箱＋便携式红外气体分析仪法对东祁连山高寒灌丛草地围栏与放牧干扰下金露梅（Potentilla fruticosa）灌丛CO2释放速率进行了监测.结果表明：围栏与放牧样地,土壤-植被系统CO2释放速率均呈单峰型曲线,高峰值均出现在下午13∶00-16∶00,最小释放速率在凌晨4∶00-6∶00;白天CO2释放速率大于夜间.围栏灌丛CO2释放速率日最大值为368.64μmol.m-2.min-1,最小值为36.28μmol.m-2.min-1;放牧灌丛CO2释放速率日最大值为296.21μmol.m-2.min-1,最小值为18.43μmol.m-2.min-1;在植物生产高峰季节（7、8月）CO2释放速率亦达到高峰状态,最大月（8月）围栏内灌丛平均释放速率为288.25μmol.m-2.min-1,放牧灌丛平均释放速率为219.81μmol.m-2.min-1;9至11月份,灌丛CO2释放速率逐渐回落.围栏内灌丛CO2释放速率高于放牧灌丛,围栏与放牧干扰在7至10月份差异极显著（P〈0.01）,11月差异不显著（P〉0.05）.围栏灌丛与放牧灌丛CO2释放速率的日变化与月动态与5cm土壤温度均呈正相关.

海浪对海-气界面的气体交换速率及CO_(2)通量的影响

基于前人的实验室和外海观测数据,提出以波龄和风海雷诺数为变量的双参数CO_(2)气体交换速率公式。该公式可以很好地协调实验室和外海观测数据,同时考虑施密特数指数n的变化对气体交换速率和CO_(2)通量的影响。在此基础上,计算了1990—2019年的全球海-气界面的气体交换速率和CO_(2)通量。研究发现,指数n变化和波浪效应分别使海-气CO_(2)通量减小和增大,两者具有抵消效应。指数n变化使气体交换速率在低纬度海域增大2.3%,在高纬度海域减少6.1%,导致2010年海洋吸收CO_(2)减少4.2%;波浪效应使得赤道海域和北半球(南半球)西风带海域的气体交换速率分别增大0.2%和16.2%(18.7%),导致2010年海洋吸收CO_(2)增强21.8%。新公式得到的1990—2019年的CO_(2)年平均净通量为-2.09 Pg/a。传统上忽略指数n变化和波浪效应以估算的CO_(2)气体交换速率和CO_(2)通量并没有使估算值更加远离真实值,而是由于两种效应的相互抵消,使得传统的结果会接近真实值。

橡胶树干CO_(2)释放速率垂直变化及其与树干液流和木质部结构间的关系

为了研究橡胶树(Hevea brasiliensis)干CO_(2)释放速率(E_(s))时空动态变化特征及其影响因素,提高人工橡胶林生态系统呼吸计算的准确性。利用便携式红外气体分析系统(IRGA)对海南人工橡胶林样树不同垂直高度的E_(s)进行为期1年的原位监测,包括1.5 m处E_(s1.5)、3.0 m处E_(s3.0)、4.5 m处E_(s4.5),并同步监测了样树的树干液流密度(F_(d)),还通过显微切片法观察各高度树干木质部导管解剖结构,并进行对比分析。结果表明,E_(s)在旱季与湿季呈现明显的季节变化;10月~翌年4月E_(s3.0)>E_(s4.5)>E_(s1.5),5~9月E_(s3.0)>E_(s1.5)>E_(s4.5);橡胶树E_(s)的差异主要受树干液流和木质部结构的影响。通过分析橡胶树树干各高度木质部导管密度和管腔直径的差异,可知管腔直径是F_(d)和E_(s)的主要影响因子,随着管腔内径的增加,液流速度和E_(s)呈增加趋势。

人体CO_(2)释放速率对建立建筑室内新风量标准的研究

CO_(2)是室内空气品质和卫生标准的重要影响因素。通过人体试验得到人体CO_(2)释放速率,并采用多元回归分析的方法建立CO_(2)释放速率回归方程。利用性能分析法推导出民用建筑室内新风量计算公式,在与现行新风量标准比较的基础上,对民用建筑室内新风量提出更科学合理的计算方法建议。

各径级马尾松树干CO_2释放速率及其温度敏感性

【目的】探明退化红壤区重要先锋树种马尾松不同径级间树干CO_2释放速率(F_(CO_2))的差异及其温度敏感性,以期为正确评价马尾松人工林树干呼吸对森林生态系统的碳汇贡献提供基础数据。【方法】采用全自动便携式光合仪与自制PVC呼吸环相连,对马尾松人工林4个径级(15.9~17.9,18.9~20.5,22.8~24.8和27.1~29.8 cm)共12棵样树的树干CO_2释放速率F_(CO_2)进行为期1年的活体原位监测,并同步监测树干1 cm深处温度,分析F_(CO_2)的季节变化及径级间差异,并建立F_(CO_2)与树干温度的指数函数模型。【结果】4个径级F_(CO_2)均呈现出一致的单峰季节性变化趋势,生长季F_(CO_2)极显著高于非生长季(P<0.01),7月份最高,1月份最低,且生长季各径阶样树F_(CO_2)间差异显著(P<0.01);4个径级F_(CO_2)与树干温度均存在显著的指数关系,但两者间的回归模型及其决定系数因径阶而异,表现出大径阶F_(CO_2)与树干温度的相关性高于小径阶;4个径级树干呼吸的温度敏感系数(Q_(10))间差异不显著(1.47~1.64);马尾松F_(CO_2)与DBH显著正线性相关(R^2=0.89),表明DBH可作为针叶树种F_(CO_2)预测和推算的一个简便实用指标。【结论】在采用局部通量法进行森林生态系统树干呼吸估算时,应同时考虑F_(CO_2)的季节变化及径级差异,以提高估算精度。

草毡寒冻雏形土CO_2释放特征

研究了植物生长季节海北高寒草甸生态系统高寒嵩草草甸覆被下草毡寒冻雏形土的 CO2 释放速率。其结果表明 :CO2 释放速率有明显的日变化和季节动态。日最大排放速率多出现在 1 4 :0 0～ 1 6:0 0时 ,最小排放速率在 6:0 0～ 8:0 0时。植物生长季日最大振幅为 797.75mg/m2·h,最小振幅 1 97.33mg/m2·h。CO2 排放白天大于夜晚。不同物候期 CO2 释放速率不同 ,其顺序为草盛期 >枯黄期 >返青期。生长季土壤 CO2 释放速率的范围是 4 41 .72 mg/m2 · h± 1 55.2 9mg/m2· h,最大日均值为 681 .0 6mg/m2 · h( 7月 1 6日 ) ,最低值 1 76.65mg/m2 · h ( 6月 1日 )。退化草地土壤 CO2 释放速率明显低于未退化草地 ,生长季平均日均值低 1 37.4 7mg/m2·h。相关分析表明 :土壤 CO2 排放速率与气温、地表温度、土壤5cm、1 0 cm、1 5cm、2 0 cm、30 cm地温均呈显著和极显著相关关系。温度是影响土壤 CO2 释放速率的主要因子。

退化草地暗沃寒冻雏形土CO_2释放的日变化和季节动态

采用CI-301PS红外CO2分析仪，测定了退化草地暗沃寒冻雏形土CO2排放速率。研究结果表明：（1）CO2排放速率具有明显的日变化，日最大排放速率在12：00～14：00时出现，最低值出现于凌晨4：00～8：00。白天大于夜晚。（2）植物生长季，CO2释放速率有明显的季节变化和物候变化，日平均释放速率为（320.86±130.49）mg/m2·h，CO2释放速率的物候变异为草盛期＞草枯黄期＞草返青期。（3）CO2释放速率的日变化进程主要受气温和地表温度制约，而季节动态与气温及0～30cm地温均呈极显著正相关关系。（4）退化草地上CO2释放速率较低。

西安地区4-5月份土壤CO_(2)释放规律研究

本文根据碱溶液吸收法 ,对西安地区不同植被条件下土壤 CO2释放量进行了昼夜观测。观测资料显示 ,西安地区 4月份土壤 CO2 释放量在一昼夜内具有明显的变化 ,从当日上午到次日上午 ,CO2 释放量表现出由低变高再变低的规律。土壤 CO2 释放量变化与温度变化具有相同的特征 ,但释放量的变化具有滞后性 ,相对于温度的变化滞后 4～7h左右。不同植被条件下 ,土壤 CO2 释放量不同 ,林地释放量大于草地 ,草地释放量大于裸地。夜间 12 h释放量大于白天 12

植物生长季退化草毡寒冻雏形土CO_2释放特征

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区退化草毡寒冻雏形土CO2 释放的全天候连续观测结果表明 ,退化草毡寒冻雏形土CO2 的释放有明显的日变化和季节动态 ,日最大释放速率出现于12∶0 0～ 14∶0 0 ,最小释放速率出现于 6∶0 0～ 8∶0 0 ;植物生长季的最大振幅为 4 6 2 .4 9mg·m-2 ·h-1(8月 18日 ) ,最小振幅为 114 .97mg·m-2 ·h-1(5月 9日 ) ,CO2 释放速率白天大于夜晚 .不同物候期CO2 释放速率亦不同 ,草盛期 >枯黄期 >返青期 .最大日均值为 4 80 .76mg·m-2 ·h-1(8月 18日 ) ,最小日均值为 14 0 .77mg·m-2 ·h-1(5月 9日 ) .释放速率与气温、地表温度及土壤 5cm地温均呈显著或极显著相关关系 ,表明温度是决定CO2