典型粉末型吸湿性催化剂的雾室及静态检测

暖云催化剂在人工影响天气暖云催化降水和暖性云雾消除方面应用前景广阔,近年开发的各类新型材料有望在暖云催化中使用,但目前仍缺少效果理想的制剂配方,亟需在相同试验条件下对比各类吸湿性催化剂的性能。2023年5月在中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室开展催化剂雾室及静态检测试验,评估9种典型粉末型吸湿性催化剂的消雾能力及吸湿特性。结果表明:无机盐类催化剂消雾所需时间最短,多孔复合材料催化剂效果也较好,而改性淀粉、分子筛、有机膨润土及钠基膨润土消雾效果不明显。在常温常湿环境下,CaCl_(2)的静态吸湿能力最强,其次是多孔复合材料,复合盐的吸湿性也较强,其他催化剂吸湿性不明显;在高湿环境下,膨润土类催化剂及分子筛吸湿性仍不佳,NaCl、多孔复合材料的吸湿能力明显高于其他催化剂。各种催化剂在雾室与静态检测试验的性能基本一致。

杨树人工林复合经营模式对土壤N_(2)O与CO_(2)排放的影响

为探讨杨树人工林复合经营模式对土壤温室气体排放的影响,基于11年生“南林-895杨”(Populus×euramericana‘Nanlin-895’)人工林,设置纯林、林下种植麦冬(Ophiopogon japonicas)和林下养鸡3种复合经营模式,采用静态箱-气相色谱法每月测定土壤N_(2)O和CO_(2)排放通量,同时测定土壤温湿度,分析复合经营模式对土壤N_(2)O和CO_(2)排放和产量的影响及与相关影响因子的关系。结果表明:不同复合经营模式林下土壤温、湿度存在显著差异;不同杨树复合经营模式间,土壤N_(2)O和CO_(2)排放速率动态变化与年累积排放量存在显著差异,杨树林下种植麦冬的土壤N_(2)O年累积排放量最高,为233.47 mg·m^(-2)·a^(-1),而林下养鸡的土壤CO_(2)年累积排放量最高,达2328.87 g·m^(-2)·a^(-1)。总体来看,不同复合经营模式林地土壤温室气体(N_(2)O和CO_(2))年累积排放量为林下养鸡>林下种植麦冬>杨树纯林;土壤温、湿度对土壤CO_(2)和N_(2)O排放速率有显著影响,其中,土壤CO_(2)排放速率与土壤温度之间呈显著线型相关,而与土壤湿度呈现抛物线型关系;土壤N_(2)O排放速率与土壤温、湿度的关系均可用抛物线型关系来描述。综上所述,不同杨树复合经营模式改变了林地土壤的温、湿度,进而对温室气体排放产生了显著的影响。从1年的研究结果看,种植麦冬和养鸡的杨树人工林林地土壤温室气体的年累积排放量高于纯林,表明林农复合经营增加了土壤温室气体的排放。

高压氧舱恒湿平压系统的设计

目的:设计一种高压氧舱恒湿平压系统,以消除舱内静电火花造成的危害,保证氧舱的安全运行。方法:该系统的硬件主要由加湿装置、除湿装置、平压装置、主控制器、压力传感器、温湿度传感器等组成。其中,加湿装置主体为经过特殊加工后的防爆过滤瓶;除湿装置采用工业级风机过滤单元(fan filter unit,FFU),由蒸发器、冷凝器、风轮3个部分组成;平压装置主要由电磁阀和减压管路组成;主控制器选用EX3G-C系列PLC触摸屏一体机,温湿度传感器选用NWSF-1AT型号温湿度传感器,压力传感器选用TXYS-G1K2HN3型变送器。系统的软件控制程序采用指令表语言编程,通过PID(proportional-integral-derivative)控制算法实现整体控制。结果:经过测试,该系统可使高压氧舱内相对湿度恒定在70%,使舱内极难产生静电。结论:该系统能够调节氧舱内的湿度、减少静电火花产生,保证舱内治疗的安全。

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。

不同肥料对淅川库区耕地土壤氨挥发影响研究

农业肥料挥发的氨是南水北调中线水源地丹江口水库大气和水体氮的重要来源,威胁着库区水质安全。目的为探究不同肥料对库区耕地土壤氨挥发的影响,方法以淅川库区典型耕地土壤为研究对象,采用密闭式静态箱法,于2020年夏季和秋季开展不同肥料作用下土壤氨挥发的原位田间监测,分析不同肥料对土壤氨挥发速率和累积挥发量的影响,并探讨其季节性差异。结果结果表明:(1)肥料施用显著增加了土壤氨挥发速率。尿素处理的土壤氨挥发速率最大,在施肥后第4—6 d达到峰值,且波动时间最长;复合肥料处理的土壤氨挥发速率次之,峰值出现在施肥后第6—9 d;有机肥处理的土壤氨挥发速率最低,接近于土壤本底水平。(2)不同肥料作用下,土壤氨累积挥发量存在显著差异。尿素处理的累积挥发量最大,为不施肥处理的10倍,复合肥和有机肥处理的分别为不施肥处理的3倍和1倍,表明施用有机肥对氨挥发影响最小。(3)氨挥发速率存在明显的季节性差异,夏季挥发速率普遍高于秋季的。相同施肥量条件下,秋季施肥的土壤氨挥发恢复到本底水平所需时间是夏季的2倍,但净累积挥发量无明显差异(0.04~2.41 kg·hm^(−2))。尽管季节性因素影响挥发速率,但总挥发量趋于一致。秋季施肥后,日均氨挥发速率和总挥发量均较夏季的低,但对土壤和大气影响更持久。结论调整肥料施用结构,增加有机肥的使用,并减少尿素的使用,可以有效减少因肥料施用而产生的土壤氨挥发。

2003-2008年西双版纳热带雨林土壤碳通量数据集

大尺度、长期和连续的碳通量数据为研究全球碳、水循环关键过程提供了重要数据支撑。土壤是陆地生态系统最大的碳库,其微小波动将引起陆地生态系统的碳收支变化。热带森林是全球重要的碳库,但近年来发现其碳汇能力趋向减弱或中和现象。连续的土壤碳通量数据,对准确评价热带地区碳收支及其对气候变化的响应具有重要意义。本数据集按照温室气体排放的静态箱法观测方法和数据质控管理办法,收集整理了2003年1月到2008年8月利用静态箱–气相色谱法得到的西双版纳热带雨林土壤地气界面的CO_(2)排放通量数据和常规气象数据,如压强、大气温度、土壤温度(5 cm)和土壤含水量(5 cm)等观测指标,形成了日、月和年尺度3类文件,以期为热带地区与全球碳平衡估算和碳循环过程提供基础数据。

果园N_(2)O排放与NH_(3)挥发监测方法研究

为准确估算果园N_(2)O排放与NH_(3)挥发量,合理选用监测方法,试验以河北苹果园、葡萄园为研究对象,开展了土壤N_(2)O排放和NH_(3)挥发监测方法的探索,并分析采样方式、吸收液种类对监测结果的影响。结果表明:施肥区与非施肥区N_(2)O排放累积量具有显著性差异;滴灌管下不同位置N_(2)O排放差异很小。土壤N_(2)O排放速率在上午9:00前后测定的结果与日均排放速率差异最小。尺寸较大的方形静态箱对N_(2)O排放速率测定结果更准确,且变异系数更低;土壤N_(2)O排放速率与采样间隔时间呈负相关。间歇式通气法与磷酸甘油—双海绵通气法进行NH_(3)挥发监测结果均较为准确;间歇式通气法使用H3BO3作为吸收液对NH_(3)挥发量较大的监测结果良好,但对挥发量较低的情况误差较大;采用H_(2)SO_(4)吸收液时与磷酸甘油—双海绵通气法一致性较好,在NH_(3)挥发速率较低时灵敏度较高。磷酸甘油—双海绵通气法在使用2.00 cm厚度海绵时变异系数最低,能较好反应真实NH_(3)挥发速率。此结果为提高果园土壤N_(2)O排放与NH_(3)挥发采样监测精确度提供一定参考。

2012-2020年内蒙古半干旱草原碳水通量关键参数观测数据集——基于长期降水格局控制实验

增温导致全球降水格局发生显著变化,这将显著影响我国北方半干旱草原植被生长和生态系统功能。碳水通量作为生态系统功能的关键过程,决定了生态系统的碳固持能力与资源利用策略。因此,明确生态系统碳水通量对降水格局变化的响应及其控制因子,有助于评估气候变化背景下我国草原生态系统碳汇功能的变化。但是,目前关于草原生态系统碳水过程对降水格局变化响应方面尚缺乏长期的控制实验研究与观测数据。本研究基于内蒙古锡林郭勒草原长期降水格局控制实验(包括7个降水量与降水频度变化处理),采用静态箱式法,通过红外气体分析仪进行测定,对2012–2020年生态系统碳水通量交换关键过程季节动态长期观测数据进行了整理与质量控制。本数据集主要包括气象环境数据(降水量、大气温度、土壤水分含量和土壤温度等)和碳水通量数据(生态系统总初级生产力、生态系统呼吸、生态系统净碳交换量、生态系统蒸散、碳利用效率和水分利用效率)两部分。初步结果表明,干旱显著降低碳水通量,但增水对其影响不显著;所有通量相关指标在停止处理后第一年就恢复至对照水平。本数据集的发布将为进一步加深我国草原生态系统碳水循环及其耦合过程对降水格局变化响应的研究与机制理解提供重要数据基础。

空气系统转静腔室轴向力计算与试验研究

燃气轮机转子的轴向推力是燃机总体设计的重要指标之一。燃机转子轴向推力必须保持在一个合适的载荷范围内,即作用在轴承上的轴向推力大小合适且不换向。因此,对空气系统转静腔室轴向力展开计算与试验研究,开展空气密封系统流体网络计算,揭示转-静盘腔气体轴向力产生机理,将转-静盘腔气动推力与转子支承系统解耦,提出一种转-静盘腔气动轴向推力的直接动态测试方法,搭建了转-静盘腔轴向力机理试验台,开展不同压差与不同转速下的转-静盘腔轴向力测试,并利用理论计算与仿真计算对试验结果进行验证,结果表明轴向力直接测试方法准确、可靠。以上研究结果对揭示燃气轮机转-静盘腔轴向力产生机理,明确影响燃机高压转子轴向力大小与方向的关键因素具有重要意义。

用于济南地区的进风静压室冷却性能研究

土壤空气换热器(EAHE)的性能提升问题是目前研究的焦点。目前一种具有进风静压室(IPC)的土壤空气换热器(IPCEAHE)系统被提出,其主要是利用建于地下的IPC来对室外空气进行预处理,被处理后的空气再进入EAHE进行换热。研究结果表明,IPC在重庆夏季应用中极大地提升了EAHE的出风品位,同时自身也具有良好的冷却性能。但尚未有研究对IPC应用于寒冷地区的夏季冷却性能进行评价。因此,以地处寒冷地区的济南为例,对IPC进行了2种风量工况下连续运行6 d的数值模拟研究。研究结果表明,IPC在380 m^(3)/h和570 m^(3)/h风量工况下对室外空气的最大温降分别达到了7.28℃和5.32℃,最大制冷量分别为861.32 W和944.65 W;此外,IPC应用于北方地区比应用于南方地区具有更佳的冷却性能。

百色升船机承船厢设计与计算研究

升船机承船厢尺度大、机械设备繁多、载荷工况复杂,且为空间薄壁结构,采用常规解析法进行设计计算,偏于保守,容易造成承船厢重量偏大和主提升系统布置困难。文章通过对百色升船机承船厢进行纵倾稳定设计,确定主机和吊点布置方案,并根据承船厢运行特点和结构复杂性,结合有限元分析方法,对结构进行静强度、刚度、稳定性及模态计算分析研究。研究结果表明:百色升船机承船厢的设计满足规范和经济性要求,且计算方法简便可靠,能全面反映承船厢结构的受力特性,对设计制造安装和后期运行监测均有很好的指导意义。该计算方法可推广应用至同类型升船机承船厢的结构设计与改造中。

基于超精密车床闭式静压导轨节流器参数研究

根据滑块与节流器耦合关系,绘制液阻回路,建立数学模型,分析节流器主要参数对具有不等面积矩形对置油腔的闭式液体静压导轨静动态特性影响规律。研究得出,节流器组合方式及其最佳液阻比与调试优化方法;单膜片阻尼和支撑腔阻尼之比与单膜片阻尼和并联油路阻尼之比的最佳关系式;预压腔油路阻尼对滑块动态稳定性的影响。为闭式不等面积油腔的节流器设计与调试提供参考与方法。

涡度相关法和静态箱／气相色谱法在生态系统呼吸观测中的比较

基于涡度相关法和静态箱/气相色谱法(箱式法)的碳通量观测数据,对比分析了两种方法在评价禹城冬小麦-夏玉米复种农田生态系统和海北高寒矮嵩草草甸生态系统呼吸中的差异.结果表明:在保证涡度相关法和箱式法观测数据质量的条件下,两种方法实时观测的夜间通量结果具有较好的一致性,相关系数达0.95～0.98;箱式法白天的观测结果与涡度相关法估算的白天生态系统呼吸值有较好的一致性,但前者普遍大于后者;两种方法测定生态系统呼吸日平均值的差异达极显著水平(P<0.01),但二者的季节变化趋势较一致.在整个观测期内,冬小麦-夏玉米复种农田观测箱内外平均温差为1.8℃,涡度相关法较箱式法测定的生态系统呼吸日平均值偏低30.3%;高寒矮嵩草草甸观测箱内外平均温差为1.9℃,涡度相关法较箱式法测定的生态系统呼吸日平均值偏低31.4%.两种方法对生态系统生长季呼吸日平均值测定结果的偏差高于非生长季.

亚热带稻田生态系统CO_2排放及影响因素

采用静态箱法对亚热带稻田生态系统CO2排放进行了定位观测.结果表明,水稻生长条件下的稻田CO2总排放通量(Rt)随晚稻生育期进程波动幅度较大,平均值为926.2mg/(m2·h);土壤CO2排放通量(Rs)则波动较小,平均值为285.4mg/(m2·h).二者与气温、不同土层(0,5,10,15cm)土壤温度均呈极显著的指数相关关系,温度系数(Q10)分别为2.33和1.70.稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量间存在极显著的对数关系.在晚稻整个生育期,稻田生态系统从大气中净固定碳量为3.85t/hm2.

静态箱法测定旱地农田温室气体时密闭时间的研究

应用自动观测装置对华北平原冬小麦田典型天气条件下密闭箱内气体排放通量进行了连续测定,分析了不同气体排放通量的变化过程,研究了密闭时间对其产生的影响.结果表明：测定CO2的密闭时间应不超过25min,测定N2O的密闭时间以15～30min为宜,测定CH4的密闭时间应在30min以内.此结果对静态箱法测定农田温室气体具有重要的参考价值.

施肥与灌溉对春玉米土壤N2O排放通量的影响

2007年在山西省榆次县利用静态箱自动监测系统对传统和优化两种施肥方式下春玉米土壤追肥和灌溉前后N2O排放通量进行了连续测定,该地区土壤质地为壤土,气候为温带大陆性半干旱气候。结果表明,灌溉和施肥对N2O的排放影响较大,当土壤含水量较低时,施肥并不会导致N2O通量迅速升高。在不灌溉的条件下施肥前后N2O的日排放通量特征为单峰型,凌晨4:00左右为最低值,下午16:00左右达到最高值,与空气和5cm土壤温度相关性均达到了极显著水平。施肥并灌溉后N2O排放通量迅速升高,一天之内能够迅速升高约50倍。灌溉后N2O日排放通量呈"N"字型走势,在达到最大值后变为单峰型,一周后日排放出现了直线下降和水平波动两种不同的走势。经检验施肥并灌溉后一周内优化施肥方式下N2O排放通量极显著低于传统施肥方式(P<0.01),优化施肥可以作为减排农田N2O排放的措施之一。

华南丘陵区农林复合生态系统稻田二氧化碳排放及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法对稻田CO2排放进行田间原位测定,探讨农林复合生态系统稻田温室气体CO2的排放规律。结果表明,在生长季节中,有植株参与稻田CO2排放速率的日变化形式均为白天出现排放高值,夜间出现排放低值。有植株参与稻田CO2昼夜排放速率平均值都显著高于无植株参与稻田。温度(气温、地表温度、地下5 cm温度)是有植株参与稻田在植株生长期间稻田CO2排放速率昼夜变化的主要影响因素。水稻作物对CO2的排放影响较大,早稻有、无植株参与稻田CO2季节平均排放速率分别为316.29±23.74和101.88±16.83 mg.m-2.h-1。晚稻有、无植株参与稻田CO2季节平均排放速率分为622.40±57.67和179.41±19.51 mg.m-2.h-1。早、晚稻有植株参与稻田的CO2季节平均排放量分别比无植株参与稻田增加了310%和347%。

农田土壤生态系统冬小麦夏玉米轮作CO_2排放特征研究

采用静态箱法对旱地农田冬小麦夏玉米轮作生态系统CO2排放进行了定位观测,并利用气象色谱进行分析而研究了北方地区典型旱地农田土壤CO2排放特征.结果表明,旱地农田土壤冬小麦夏玉米轮作期间CO2的平均排放通量由大到小依次排列为:无机有机肥配合施用的处理110.78 mg.m-2.h-1,单施无机肥处理79.58 mg.m-2.h-1,无追肥处理74.20 mg.m-2.h-1,休闲地54.91 mg.m-2.h-1.作物生长状况与土壤温度是影响土壤呼吸强度的主要因素,而试验数据分析结果表明土壤可溶性有机碳(DOC)与CO2排放通量无直接关系.其中,小麦拔节期、玉米的拔节期到喇叭口期的土壤CO2排放通量均较高.

水-气界面CO_2通量监测的静态箱法与薄边界层模型估算法比较

模型估算法与静态箱法是水-气界面气体通量监测的主要方法,因原理不同监测结果通常存在一定差异.目前对引起上述差异的主要环境因素仍不清晰.本研究使用自行设计的静态箱对三峡支流澎溪河水-气界面CO2通量进行监测,并与同步开展的CO2通量薄边界层模型估算法结果相比较,探讨该水域引起这两种监测方法结果产生差异的主要环境因素.结果表明,瞬时风速、水汽温差及水深均会对静态箱法及模型估算法的监测结果产生影响.风速越强、水汽温差越大、水深越大,这两种方法监测结果的差异就越小;而水域面积对两种方法的差异没有影响.比较发现,两种方法所获通量数据呈显著正相关,但静态箱法所获通量数据离散性显著高于薄边界层模型估算法.从方法的稳定性角度,在峡谷河道型水库水体温室气体监测中薄边界层模型估算法可能更为适宜.

西北干旱区两种不同栽培管理措施下棉田CH_4和N_2O排放通量研究

采用静态箱-气相色谱法对西北干旱区当前普遍采用的膜下滴灌和传统的无膜漫灌两种栽培管理下土壤CH4和N2O通量日变化和季节变化特征进行了研究。结果表明,随时间的推移,无膜漫灌栽培管理措施下棉田土壤CH4日变化通量呈先降后升趋势,而膜下滴灌栽培处理CH4排放通量日变化则呈现先升后降趋势;在整个生长季节,无膜漫灌和膜下滴灌土壤CH4季节变化规律不太明显,前者吸收大气CH4 45.2～52.5 mg m-2 a-1,后者释放CH4通量为0.7～23.1 mg m-2 a-1。两种栽培管理措施下棉田土壤N2O通量的日变化和季节变化均随时间的推移均呈现先升后降趋势,但是,无膜漫灌日均排放N2O通量显著高于膜下滴灌。在整个生长季节,无膜漫灌土壤N2O释放量(N2O 99.3～320.0 mg m-2 a-1)显著高于膜下滴灌(N2O60.0～259.0 mg m-2 a-1)。以上结果说明,膜下滴灌栽培管理措施可以改变旱田传统无膜漫灌栽培土壤与大气CH4的交换方向,促进土壤CH4向大气的排放,但对N2O通量日变化和季节变化规律不产生影响,显著降低土壤N2O的排放量。