全球甲烷控排对我国的启示

甲烷是全球第二大温室气体,其排放量占全球温室气体排放总量的16%,仅次于二氧化碳。在全球变暖的背景下,甲烷控排对于各国达成气候目标意义重大。本文通过分析联合国气候变化框架公约(UNFCCC)附件1国家向联合国提交的国家信息通报(NC),以及中国最新的国家信息通报和两年更新报(BUR),系统总结了国内外甲烷排放现状、来源特征和政策措施(P&M)以及甲烷减排效果和目标。分领域归纳总结了主要附件1和非附件1国家在能源、农业和废弃物三个领域的主要减排政策和措施,分析了我国甲烷排放现状、控排政策措施及存在的问题,并通过对比分析国际经验提出了对我国甲烷控排的启示。研究结果显示,我国甲烷排放规律与全球基本一致。现阶段甲烷控排的关键技术和管理政策体系都需要进一步攻关健全,核算方法学及监测规范需要进一步研究。在加大控排力度的同时,应加强利用市场化手段促进甲烷减排。

我国30省份碳达峰能力综合评价研究

使用2008—2017年我国30个省份的面板数据,运用因子分析法对每年截面数据分析得出各地区的因子综合得分及排序,并在此基础上以每年因子综合得分的最大值、最小值分别作为TOPSIS综合评价法的理想解和负理想解,计算出各地区的因子综合得分与理想解的贴近度,以此评价各地区的碳达峰能力。结果表明:(1)经济发展水平、消费水平、能源结构与政策驱动导致各地区的碳达峰能力有所差异;(2)碳达峰水平空间差异性明显,表现为东部经济发达地区快于中西部地区、可再生能源丰富地区快于化石能源丰富地区;(3)率先达峰区域一般为经济发达地区,可再生能源丰富以及政策驱动优势比较明显的地区能够在规定时间内达到峰值,而处于经济发展较为落后、政策文件缺乏、可再生能源缺乏的地区滞后于规定达峰时限。鉴于经济发展水平、能源结构、政策驱动对碳达峰的关键作用,建议对不同地区采取差异化碳达峰。

全球发达国家CH_(4)排放现状及特征分析

基于《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)附件一国家提交的1990年至最新清单年份(2020年)温室气体排放数据,探讨了附件一国家排放现状、演变趋势和关键排放源。结果表明:(1)2020年UNFCCC附件一42个国家CH_(4)总排放量为187223.10万t CO_(2)当量,美国、俄罗斯联邦和澳大利亚CH_(4)排放量总和已经占到总排放量的60%。(2)与1990年相比,2020年UNFCCC附件一国家/集团CH_(4)排放整体呈下降趋势,美国、俄罗斯联邦、澳大利亚、欧盟(公约)和欧盟(京都议定书)分别下降14.79%、29.69%、24.01%、40.56%和40.34%,而土耳其、西班牙、新西兰和爱尔兰分别增加了50.62%、2.49%、3.97%和7.91%。(3)主要发达国家CH_(4)排放主要来自农业和能源部门,其次是废弃物部门。其中,在农业部门主要来自肠道发酵,其次是粪便管理;能源部门的CH_(4)排放主要来自燃料的逃逸排放;废弃物部门的主要排放源是固体废物填埋处理。

中国废水处理甲烷排放特征和减排潜力分析

废弃物处理温室气体排放的主要排放源之一为废水(生活污水和工业废水)处理CH_4排放。根据统计资料和IPCC提供的方法,选择适合中国的排放因子,分析了中国废水处理2005—2010年的CH_4排放特征和2000—2010年CH_4产生的各驱动因子。并且根据中国的实际情况预测和分析了中国废水处理CH_4排放趋势和排放潜力。结果显示:2010年中国生活污水处理CH_4排放量为61.10万t,工业废水处理的CH_4排放量为162.37万t,造纸等八大行业CH_4排放量达到总CH_4排放量的92%以上,2005—2010年的CH_4排放量逐年增加;到2020年在减排情景下,生活污水处理CH_4排放量为101.36万t,减排潜力为7.63万t,比2010年排放量增加了66%工业废水处理CH_4排放量233.93万t,减排潜力为25.99万t,比2010年排放量增加了44%。

东北地区湿地生态系统的气候特征

湿地是分布于陆地系统和水体系统之间的,由陆地系统和水体系统相互作用形成的自然综合体。由于具有丰富的资源、独特的生态结构和生物多样性功能,享有"自然之肾"之称。本文从地貌景观视角,利用中国湿地数据库资料,及Leemans和Cramer(1990)建立的全球气候网格(0.5°×0.5°)数据库数据,选取东北地区湿地区域内358个网格点1950年~1989年的平均气象资料,计算东北地区湿地吉良温暖指数WI和寒冷指数CI及徐文铎湿度指数HI值。东北地区湿地WI值基本在20℃~103℃.月之间,CI值基本在-205℃^-80℃.月之间,东北地区湿地的HI在4.5mm^20mm/℃.月之间。由于湿地的冷湿效应,温暖指数WI值范围小于同纬度范围的东北地区的数值,而湿度指数则相同。并通过对Holdridge生命地带模型的分析及模型的修正结果,进行东北地区湿地的生态气候学分析。

华北地区能源及交通行业对极端天气的敏感性分析

选取1987─2010年华北五省市区(北京、天津、河北、山西、内蒙古)代表极端天气的HDD(采暖度日)、CDD(降温度日)和P(降水距平百分率)3个指标,通过建立Cobb-Douglas和超越对数2类生产函数,分析极端天气对华北五省市区的能源、交通2个行业产值影响的敏感性.结果表明:CDD、P对2个行业产值的影响较小,HDD的影响较大.能源行业产值对HDD、CDD及P的静态敏感系数最大值分别为0.29、0.10、0.07,表明这3个指标对能源行业产值的影响依次降低;交通行业产值对上述3个指标的敏感系数同样也依次减少.动态敏感性分析表明,能源消费结构和交通运输方式决定了CDD、P对五省市区2个行业产值的影响较小,而HDD的影响相对较大且年际波动也大,即冰雪、寒潮对能源、交通2个行业产值的影响程度远大于高温热浪、洪涝、干旱等极端天气.山西交通行业产值对极端天气的敏感性在五省市区中表现最为显著,HDD、CDD和P每增加1%,该省交通行业产值将分别变化-0.11%、0.11%、0.03%.敏感性分析结果与五省市区极端天气事件的分布和2个行业产值的损失相吻合.

生活垃圾填埋场覆盖层温室气体CH_4和CO_2释放规律及其相关性研究

针对北京某生活垃圾填埋场封场区覆盖层开展了为期1 a的CH4和CO2释放通量监测,分析了填埋场封场区CH4和CO2释放通量年变化规律和不同季节的日变化规律,并对CH4和CO2释放通量之间的相关关系及其影响机制进行了探讨。结果表明,10个监测点间、相同监测点不同监测时段间CH4释放通量差异较大。不同监测点覆盖层表面CH4和CO2释放通量年变化规律表现为,CH4释放通量随CO2释放通量年变化规律波动,二者表现为显著正相关;在春、夏、秋季CH4释放通量变化较为平稳,冬季CH4释放通量随CO2释放通量变化规律波动;24 h内CH4释放通量变化规律存在随机性;周围大气中CH4的浓度直接影响覆盖层对大气中CH4的氧化。

IPCC第一工作组评估报告分析及建议

2021年8月6日,政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组第六次评估报告(AR6)发布,针对气候系统变化科学领域最新研究进展和成果进行了全面、系统的评估.AR6以更强有力的证据进一步确定了近百年全球气候变暖的客观事实,人类活动对气候变暖影响的信号更为清晰.本文总结了历次IPCC评估报告,并从气候现状、未来可能的气候状态、风险评估和区域适应气候变化信息以及减缓未来气候变化4个方面对AR6进行系统梳理.结果表明:人类活动产生的温室气体对大气、海洋、冰冻圈和生物圈的影响前所未有,引发了全球许多地区的极端天气和气候极端事件.未来若温室气体排放没有显著减少,到2100年全球地表温度将至少升高2.1℃;如若人类影响得到有效改善,在最低排放情景(SSP1-1.9)中,2055年将变为负碳,到21世纪末气温开始再次下降.减少CH4等其他污染物可以为全球气候治理争取时间,并改善空气质量.建议中国应对气候变化应加强基础科学研究,聚焦模式开发和应用及与各工作组之间的衔接,加快短寿命气候强迫(SLCFs)与温室气体协同控制研究,强化应对气候变化政策措施的科技支撑等.

结核蛋白芯片检测脑脊液中抗体对结核性脑膜炎诊断价值

目的探讨结核分枝杆菌蛋白芯片检测脑脊液中结核抗体诊断结核性脑膜炎的应用价值。方法应用结核蛋白芯片检测30例临床诊断结核性脑膜炎患者脑脊液及血清标本,30例非结核性脑膜炎患者脑脊液标本,并对实验结果进行分析评价。结果结核芯片法检测脑脊液敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值、约登指数分别为63.33%、96.67%、95.00%、72.50%、60.00%,结核芯片法检测血清性为66.67%。比较结脑组脑脊液及血清阳性率,差异无统计学意义(χ2=0.073,P=0.787,P>0.05)。结论结核蛋白芯片检测脑脊液可以成为结核性脑膜炎诊断的辅助检查,且具有快速、简便、经济等优点。

基于GIS和作物模型对气候变化影响下的玉米秸秆产量区域模拟研究

政府间气候变化专业委员会（IPCC）第4次评估指出许多自然系统正在受到气候变化，特别是温度升高的影响。同时常规能源使用所带来的环境问题日益严重，生物质能以其特性成为可替代能源。我国农作物秸秆是主要的生物质能的来源，对未来情景下作物秸秆的准确模拟非常重要。笔者在地理信息技术（GIS）的支持下，选用IPCC提供的未来情景，以GIS相关技术支持CERES-Maize作物模型完成了玉米秸秆产量模拟。结果显示玉米秸秆平均单产呈增产趋势，但全国分布不均，很多区域都是增、减幅在0～30％范围内变化。而且，气候变化对A2情景的影响变幅要大于B2情景，对灌溉玉米的正面影响大于雨养玉米。

气候门事件及其产生的影响

在人类活动对气候变化的影响越来越大的今天,气候变化已经成为全球最大的环境问题和发展问题。国际社会都在探讨如何携手应对气候变化,在2009年哥本哈根的世界气候大会召开的前夕,爆发了部分科学家操纵科学数据的"气候门"事件。这给气候变化怀疑论者以可乘之机来反对气候谈判,也给IPCC评估报告的可信度带来了影响,并相继引发了"冰川门"和"亚马逊门"事件,最终这些事件没有改变气候变暖人为因素影响的科学事实,但是引起了科学界对科学研究态度的思考。

自由大气CO2浓度升高对夏大豆生长与产量的影响

IPCC报告指出到本世纪中期全球大气CO2浓度将比目前的浓度增加50%。CO2浓度升高将影响大豆的生长及产量。有关大气CO2浓度对大豆影响的研究大多在温室或开顶式气室中进行的,利用FACE(Free Air CO2 Enrichment)系统对大豆生长发育受CO2浓度升高影响的试验首次在中国进行,FACE圈中心的CO2浓度维持在(550±60)μmol·mol-1,对照浓度(389±40)μmo·lmol-1。这是继美国SoyFACE之后世界第二个利用FACE系统对大豆生长发育进行的研究,研究表明:大气CO2浓度升高提高了两个大豆品种全生育期的叶、茎、荚重及地上部分总重,收获后地上部分总干重平均提高52.30%;大豆叶面积对CO2浓度升高的响应存在品种差异,中黄35促进叶面积增加而中黄13抑制叶面积的增加。CO2浓度升高使鼓粒期大豆比叶重增加,中黄35比叶重增加23.08%到达显著水平。CO2浓度升高使大豆节数、分枝数、茎粗提高,特别是茎粗收获期中黄35增加7.18%,中黄13增加26.33%,均到达显著或极显著水平;大气CO2浓度升高使两个品种产量平均增加30.93%,产量的增加主要是由于CO2浓度升高提高了大豆单株荚数和百粒重。大气CO2浓度升高对大豆各器官占地上部分重量的比例影响不明显,对大豆收获指数的影响未达显著水平。大气CO2浓度升高对大豆的影响品种差异明显。结论与美国SoyFACE的研究结果基本一致,如FACE系统下大豆生物量、产量都较对照增高,但变化幅度较SoyFACE的结果高。

城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算方法与案例研究

针对城镇污水处理厂的污染物与温室气体如何实现协同减排核算问题,该研究提出了城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体的核算边界、协同机制和核算方法,并通过实例进行验证分析,给出了如何核算污染物去除的协同控制效应和协同程度.结果表明:①污水处理厂污染物去除与温室气体排放之间存在关联机制,厌氧环境去除COD_(Cr)会产生CH_(4),污泥厌氧消化过程也可产生大量CH_(4),硝化和反硝化过程中去除TN会产生N 2O.②城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算可分为确定核算边界、选择核算方法、收集活动水平数据与确定排放因子、质量控制、形成核算报告等步骤.一方面构建了污染物去除量计算公式,去除量涵盖CH_(4)回收量、COD_(Cr)和TN去除量、污泥处理量;另一方面构建了温室气体排放量计算公式,排放量涵盖回收CH_(4)产生的温室气体减排量、去除COD_(Cr)产生的温室气体排放量、处理污泥产生的温室气体排放量、去除TN产生的温室气体排放量.③案例分析结果表明,该污水处理厂污染物去除并没有协同减排温室气体排放量,从温室气体排放强度来看,单位COD_(Cr)去除量、单位TN去除量和单位污泥处理量产生的温室气体排放量分别为0.0513、2.4356和0.5460 t,单位TN去除量产生的温室气体量(2.4356 t)最大,其次为污泥处理(0.5460 t);从温室气体排放总量来看,该污水处理厂使用电力间接排放的温室气体量(1362.68 t)最大.研究提出的城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算方法可行,能够根据污水处理厂相关数据判定污水处理不同环节污染物去除和温室气体减排二者间的关系.针对核算过程中存在的数据不确定性问题、质量控制问题以及如何实现减污降碳协同增效等方面提出了相应的完善方法,如在质量控制中可通过制定核算方案、监测方案与计划,开展核算人员业务培训,进行数据核验,测量仪器校准和调整等提高核算质量.研究显示,在碳达峰碳中和的“双碳”目标约束下,城镇污水处理厂在进行污水处理时需要全面考虑各种因素,建立协同控制的治理体系,实现减污降碳协同增效的最大化.

沙尘天气对大气环境质量影响的量化研究

利用沙尘天气年鉴资料和颗粒物浓度监测数据,构建了沙尘天气对大气环境质量影响的量化指标(贡献率和绝对贡献),并利用该量化指标分析了沙尘天气对位于沙尘源区和影响区内典型城市大气环境的影响,同时比较了沙尘天气对北京城、郊区的不同影响.结果表明:2001—2009年沙尘天气对沙尘源区城市呼和浩特的贡献率年均值为6.84%,对影响区内的城市北京、天津、济南的贡献率年均值分别为5.96%、3.57%、1.66%;沙尘天气对沙尘源区城市(呼和浩特)和影响区城市(北京、天津和济南)的贡献率最大值均出现在3月,其中,对呼和浩特、北京、天津、济南的贡献率最大值分别达到19.21%、15.02%、9.41%和8.69%;2000年4月和2001年3月沙尘天气对北京ρ(PM10)的绝对贡献较大,分别为0.062和0.077 mg/m3,占GB 3095—2012《环境空气质量标准》ρ(PM10)二级标准限值(0.15 mg/m3)的41.3%和51.3%;沙尘天气过程对于北京城、郊区的影响也不完全一致.

不同气象条件下的气溶胶时空分布特征

利用2012年3月20—24日的激光雷达回波数据和粒子计数器采样的气溶胶数浓度数据,分析了测点近地面及其上空的气溶胶垂直消光系数、数浓度等时空分布特征,研究了风向、风速、RH(相对湿度)对近地面气溶胶分布的影响.结果表明:①阴霾天气气溶胶垂直消光系数在0.01～1.0之间,边界层高度在1 km以下,到达边界层顶时消光系数产生突变;晴天气溶胶垂直消光系数在0.01～0.2之间,边界层高度在1.5～2.5 km.②阴霾天和晴天中近地面气溶胶数浓度变化规律一致,上午08:00左右开始增加,随温度升高呈下降态势,在傍晚达最小值后又略微增长并产生次高峰,夜间继续呈下降趋势.③风向为东北偏东风时大气气溶胶的数浓度较大;风速增大,有利于气溶胶垂直输送和扩散,导致气溶胶数浓度减小.④气-粒转化过程中,RH增大有利于气溶胶粒子由爱根核向积聚模态凝结.⑤RH较小时,其与气溶胶数浓度呈正相关,而当RH增至74%时二者呈负相关.

我国城市生活垃圾处理温室气体排放特征

CH4和CO2是大气中主要的温室气体,研究我国城市生活垃圾处理过程中二者的排放情况,对制订温室气体减排政策和应对气候变化有着至关重要的意义.利用IPCC(政府间气候变化专门委员会)提供的废弃物处理排放CH4和CO2的计算方法,对1979—2011年我国城市生活垃圾处理CH4和CO2排放量(不含港澳台数据)进行统计分析.结果表明:12011年我国城市生活垃圾人均清运量为0.46 t,比2000年增加了53.3%.21979—2011年,我国城市生活垃圾处理仍以填埋为主,焚烧和堆肥处理方式相对较少,但近年来焚烧处理量呈逐年增加趋势,其中2011年焚烧处理量是2001年的16.8倍.3我国城市生活垃圾处理产生的CH4和CO2排放量均呈逐年增长趋势,至2011年,二者分别达到7 024.03×104(以CO2当量计,下同)和706.22×104t;其中,2011年CH4排放量是1990年的20.0倍,CO2排放量是2001年的16.8倍.4城市生活垃圾产生的温室气体排放具有明显的地域特性,其中华东地区CH4和CO2排放总量高达2 570.98×104t;西北地区最小,仅为482.3×104t.该差异与城市发展规模、人们生活习惯和城市化进程等影响因子紧密相关.

二氧化碳浓度增高对作物影响研究方法(FACE)的问题与讨论

综述了全球范围内CO2浓度增高对作物影响的主要研究方法,讨论了开放式CO2富集系统(Free-airCO2Enrichment,FACE)的原理结构特点、先进性和不足。文章认为,FACE系统是当前研究CO2肥效作用最接近自然状况的模拟系统,对研究作物生理生态、品质与环境关系等问题具有重要的适用性和先进性。但该系统也存在着CO2浓度与自然变幅不吻合、与温度等环境因子不匹配等人为调控的局限性。作者结合近年来对FACE系统和半开放式梯度实验系统(CO2-Temperature Gradient Chambers,CTGC)的使用和调试,对2个系统做了比较。建议FACE系统与CTGC系统配合使用,更利于解决模拟环境真实性,提高实验精度;在FACE系统中,建议把CO2的目标浓度改为幅度值以解决与自然变幅相符合的问题。在研究对象方面,建议开展作物世代研究和环境综合研究,以求精确阐明CO2浓度增高对作物影响机理与影响程度,为准确判断气候变化背景下粮食生产和粮食安全提供科学依据。

2013—2016年天气形势对北京秋季空气重污染过程的影响

我国北方秋冬季节的空气重污染过程已经成为影响人们生活的重大环境事件,不仅受到公众和科研工作者的广泛关注,也已成为各地各部门政策制订者最为重视的关键问题之一.针对众说纷纭的空气重污染过程的形成机理、治理方案、控制对策等,利用2013—2016年秋季(9—11月)中国环境监测总站公布的逐时空气质量监测数据,重点对北京奥体中心站的空气重污染过程的演变进行了分析.结合中国气象局发布的天气形势分析图,系统地分析了我国4 a来秋冬季节出现大范围空气重污染过程的气候背景.结果表明:秋季我国东北和华北地区出现持续时间长、影响范围广的空气重污染过程,除了排放源的影响之外,天气形势同样起着重要作用.2013—2016年秋季北京奥体中心的PM_(2.5)污染状况仍以优良天气为主,其间中度及以上污染的持续时间虽然不长,但其影响〔高ρ(PM_(2.5))〕也不容忽视.秋季北京奥体中心ρ(PM_(2.5))日均值超标(二级)日数占25.8%,其中2014年最为严重,超标日数达44 d,占37.4%.通过对空气重污染过程与我国传统节气的对比分析发现,入秋后我国北方首次出现持续48 h以上的空气重污染过程分别是在秋分和寒露两个节气,而最严重的空气重污染过程则出现在寒露和霜降两个节气.从时间序列来看,4 a来北京奥体中心ρ(PM_(2.5))没有特别显著的改善,优良时数占60%左右,而中度以上的污染时数则维持在25%左右,但严重污染事件〔ρ(PM_(2.5))≥250μg/m^3〕的有效时数则有明显的变化.此外,白天污染物的浓度明显低于夜晚.研究还发现,西伯利亚高压指数的异常偏低往往会导致持续时间长、影响范围广和污染强度强的重度污染事件.

我国城市生活垃圾填埋处理CH_4排放关键因子

CH4是大气中主要的温室气体之一,研究我国城市生活垃圾填埋处理CH4排放关键因子对于准确估算CH4排放量具有重要意义.在综合分析我国城市生活垃圾填埋处理场在不同历史发展阶段的处理技术类型、管理方式、垃圾成分和理化特性的基础上,结合北京阿苏卫垃圾填埋场对不同深度(至填埋层下18 m)钻井提取的12组垃圾样品数据,借鉴《2006年IPCC国家温室气体清单指南》推荐的CH4排放关键因子,确定了MCF(CH4修正因子)、DOC(可降解有机碳质量分数,下同)、t1/2(半衰期)和k(CH4产生率).结果表明:MCF在不同历史阶段表现出鲜明的时间特征,1978年前、1979—1990年、1991—2000年、2001—2005年和2006—2011年5个阶段的MCF分别为0.40、0.60、0.75、0.92和0.96;我国南、北方城市生活垃圾DOC随时间变化均呈增加趋势,1959—1990年、1991—2000年和2001—2011年3个阶段的DOC分别为9.34%、15.22%和15.05%;我国城市生活垃圾t1/2为2.30 a,k为0.30 a-1.

FACE条件下冬小麦的光合适应

利用开放式CO2浓度升高(Free Air Carbon dioxide Enrichment)系统平台,于冬小麦开花期、乳熟期对旗叶进行气体交换测量,根据光合模型计算光合参数,研究550μL.L-1CO2对冬小麦旗叶光合能力的影响。结果表明,无论是在冬小麦开花期还是乳熟期,FACE圈内的小麦叶片在短时间高CO2浓度下初始出现的光合速率增强逐渐减弱或消失,即FACE圈内的小麦叶片表现出对高CO2浓度的光合适应现象。低氮、常规施氮水平下均发现了小麦旗叶的光合适应现象,但是光合适应现象与施氮量没有显著的线性关系。另外,研究发现,FACE系统中,冬小麦旗叶的SPAD值和叶绿素含量降低,这可能是导致FACE系统中小麦叶片出现光合适应现象的原因。