中国农业非二氧化碳温室气体减排的政策措施、技术应用与对策启示

非二氧化碳温室气体具有升温潜势高和排放增速快等特点,对全球气候变化具有不可忽视的影响。为应对全球气候变化,针对甲烷和氧化亚氮等非二氧化碳温室气体减排工作刻不容缓。本文聚焦甲烷与氧化亚氮温室气体排放,搜集并整理了中国农业源非二氧化碳温室气体排放的总量、来源及时间趋势等现状;通过政策和文献梳理,从减排政策和技术应用两个方面对比分析了中国和国际典型的农业非二氧化碳温室气体减排行动;并基于排放现状和对比分析,总结了中国在减排工作中面临的困境与挑战,进而提出相应的减排对策。虽然中国已逐步将非二氧化碳温室气体减排纳入国家战略规划,农业部门也出台了针对性政策,但非二氧化碳温室气体减排工作仍存在有待完善之处,应持续加强技术研发和完善推广机制,健全碳交易市场与公共低碳投资机制。本文为进一步完善非二氧化碳温室气体减排政策措施和相关研究的开展提供了科学依据。

非二氧化碳温室气体减排的中国行动、国际经验与政策启示

《巴黎协定》首次全球盘点结果表明,将全球气温上升幅度控制在1.5℃以内面临较大的减排缺口,加快推进非二氧化碳温室气体减排成为国际共识。目前,中国非二氧化碳温室气体减排以部门行动为主,政策碎片化突出,甲烷减排集中在能源、农业与废弃物处理部门,氧化亚氮减排集中在工业与农业部门,含氟气体减排集中在淘汰和替代氢氟碳化物方面,能源等行业积极开展自愿减排。欧盟、美国等制定了甲烷减排战略,通过设定减排目标、提高减排意识、改善数据基础、建立监管政策、鼓励相关方参与等有力促进了温室气体减排。与发达国家相比,中国控制非二氧化碳温室气体排放起步较晚,在减排政策、数据基础、能力建设以及管控机制等方面存在较大差距。应尽快研究制定非二氧化碳温室气体减排目标,完善非二氧化碳温室气体减排政策体系,加强温室气体数据基础与MRV体系建设,加强温室气体减排技术推广应用。

非二氧化碳温室气体排放量化方法研究进展

非二氧化碳温室气体因具有更强全球增温潜势,正越来越引起全社会和国际政府的关注。以典型非二氧化碳温室气体-甲烷为例,中国、欧美等国家和地区均已发布排放控制行动方案,要求完善监测和量化方法,制定控排措施。准确量化是制定控排策略的基础,文章通过综述非二氧化碳温室气体各量化方法分类和特点,阐明了各方法的优-缺点、适用范围和研究应用现状,提出应统筹完善其他增温潜势更强的如HFCS、PFCS和SF6等的量化方法,通过实测法和核算法相互校验进一步优化各领域地区排放因子,修正排放模型,可使非二氧化碳温室气体量化结果更准确,对推动其减排具有重要意义。

基于LEAP模型的能源活动领域非二氧化碳温室气体减排潜力研究

依据《山东省“十四五”应对气候变化规划》,以济南市为研究对象,结合核算能源活动领域非二氧化碳温室气体排放底数,设置三种情景(基准情景、优化情景、严格减排情景),采用LEAP模型分别预测规划年不同情景下能源活动领域甲烷和氧化亚氮的排放趋势。研究结果显示:能源活动领域排放非二氧化碳温室气体中,化石燃料燃烧排放的氧化亚氮是最大的排放源,也是最有潜力的减排源。针对能源活动领域非二氧化碳温室气体控制措施,提出常规污染物与温室气体协同管控等建议,进而助力当地社会经济绿色低碳转型。

金属有机框架材料对非二氧化碳温室气体捕捉研究进展

随着全球暖化研究的深入,非二氧化碳温室气体(非二气体)日益受到重视,其温升效应大,寿命长,能够带来巨大的温室效应,因而成为近年来的研究热点。其中对非二气体的高效捕捉是目前面临的难点和新挑战。多孔材料吸附捕捉是一种低能耗的气体捕集分离技术,关键在于高效的吸附剂开发。金属-有机框架材料(MOFs)因其结构多样,孔道的高度可调控性能,以及具有丰富的开放金属位点等特点为非二气体的分离和捕捉提供了新的机遇。以此为主题,总结了近年来MOF材料在非二气体分离方面的研究成果,分析了各材料的分离机理与性能,展望了未来MOFs材料在非二气体分离领域的挑战与机遇。

非二氧化碳温室气体管控政策与减排技术研究综述

非二氧化碳温室气体排放逐渐成为新的研究重点,其全球气候变暖的潜势值可以达到二氧化碳的成千上万倍。现阶段我国每年非二氧化碳温室气体排放量增速不断攀升,我国若要实现“2030碳达峰、2060碳中和”的双碳目标,严格管控非二氧化碳温室气体的排放就变得十分重要。本文基于目前国内非二氧化碳温室气体排放现状,重点阐述了国内非二氧化碳温室气体相关的管控政策、控排措施以及减排技术,归纳了我国非二氧化碳温室气体治理新的发展方向。

航空非二氧化碳效应分析及控制措施研究

根据有关数据,航空业的排放产生的气候变化影响是全球总量的3.5%,而非二氧化碳效应的影响约占全球气候变化的2/3。通过IPCC和EASA公布的非二氧化碳效应研究文件,分析了非二氧化碳效应对于气候变化的影响;基于EDMS模型和ICAO排放数据分析,研究了产生非二氧化碳效应的氮氧化物和尾迹云两个关键因素以及形成机理;从发动机技术、能源技术和飞机运行三个层面对比分析如何控制航空非二氧化碳效应。结果表明:通过可持续航空燃料(SAF100%)和氢能等能源技术可减少约48%、69%的航空非二氧化碳效应,为未来航空业的非二氧化碳效应的治理提供参考。

非二氧化碳温室气体排放现状和对策

春暖花开,但近几年花开的比以往都要早,由于温室效应而导致了全球气温上升,若干年来冬季变暖,百花提前竞相开放的现象已经不是稀奇事了。人类对自然的影响已经从地面扩张到了大气,近年来,由于全球人口的增长、人类活动的加剧导致空气被严重污染,使臭氧层出现空洞,从而使地球温度上升导致了温室效应。

非二氧化碳温室气体卫星遥感反演研究进展

除二氧化碳(CO_(2))外,甲烷(CH_(4))、二氧化氮(NO_(2))、一氧化二氮(N_(2)O)和臭氧(O_(3))等非二氧化碳(Non-CO_(2))温室气体同样对气候有着巨大影响。比如甲烷在辐射强迫方面是仅次于二氧化碳(CO_(2))的第二大温室气体,臭氧已成为中国多地仅次于PM_(2.5)的首要污染物。快速定位排放源,定量监测非二氧化碳排放,准确估算全球和区域非二氧化碳源汇分布具有重要的现实意义。本文综述了基于卫星遥感的非二氧化碳气体反演的发展,从算法原理出发,介绍了甲烷、二氧化氮、一氧化二氮和臭氧的反演现状,总结了现有研究的特点和有待解决的问题,以期为后续研究提供方向。目前利用卫星观测估算非CO_(2)气体浓度的主流方法是最优估计算法和DOAS相关的算法,CH_(4)、NO_(2)、N_(2)O和O_(3)反演的柱浓度精度分别可达1%、10%、1%、1%。为更好提供可靠的数据产品以实现监测和实际应用,未来有待:①进一步提高非二氧化碳温室气体浓度反演的精度和效率;②研究基于多个传感器、算法和产品的数据同化问题;③优化针对不同地表类型的反演模型;④引入更精细的空间分辨率、光谱分辨率和更精确的辅助参数;⑤协调全球多卫星网络资源;⑥研究多种气体之间的相互关系。

农业源非二氧化碳温室气体排放及情景模拟

控制农业源非二氧化碳温室气体排放对中国落实温室气体减缓政策具有现实意义,对于推动农业绿色转型、实现乡村振兴具有指导价值。本文基于IPCC系数法核算了2000—2019年中国省际农业源非二氧化碳温室气体排放,刻画了农业源非二氧化碳温室气体排放强度时空演化规律;基于STRIPAT模型,解析了各地区农业源非二氧化碳温室气体的影响机理,模拟了不同情景组合下农业源非二氧化碳温室气体排放未来演变趋势。结果表明:①动物肠道发酵甲烷排放是中国农业源非二氧化碳温室气体最主要的来源,中国农业源非二氧化碳温室气体排放逐渐由东部沿海向西部内陆地区转移。②“胡焕庸线”是单位农业增加值排放强度与单位农地面积排放强度高值区的分水岭,农牧交错带是中国单位农业增加值排放强度的高值区。③中国农业源非二氧化碳温室气体排放与人均GDP之间存在倒“N”型的EKC曲线关系,华北、东北和华中地区仍面临一定的减排压力,各区域农业源非二氧化碳温室气体排放影响机理存在显著差异。有效减少动物肠道发酵CH4排放,根据区域发展特征制定因地制宜的减排政策是未来中国农业源非二氧化碳温室气体减排的关键。

低渗透非均质油藏二氧化碳非混相驱窜逸控制实验

低渗透油藏普遍存在非均质性严重、裂缝发育等特点,导致二氧化碳驱油过程中会发生不同程度的气窜现象。为了研究非均质性及裂缝对二氧化碳驱油效果的影响,建立均质岩心模型、不同渗透率级差的人造非均质模型、高渗透气窜通道模型及裂缝模型4种室内实验模型,用以模拟低渗透储层的非均质性及裂缝发育。利用4种模型依次开展水驱和二氧化碳连续气驱实验,并针对不同类型的岩心模型采取相应的封窜体系对二氧化碳实施气窜封堵。实验结果表明,二氧化碳连续气驱的采出程度与渗透率级差呈幂函数下降趋势,岩心非均质性越强,气体窜逸现象越严重,气驱效果越差。针对不同非均质级别的岩心,可采用不同的封窜体系实现二氧化碳的窜逸控制。其中,乙二胺体系可用于封堵渗透率级差小于等于100的非均质模型的高渗透层,改性淀粉凝胶与乙二胺体系可用于封堵岩心内渗透率级差大于100的高渗透气窜通道以及裂缝。

特低渗浅层油藏二氧化碳驱技术矿场试验

渭北油田属于典型的"低压、低渗、低孔、低温、油藏埋深浅"致密油藏,储层地质条件差,地层导压能力弱,注水开发效果差,结合渭北油田的这些特征,探讨了二氧化碳非混相驱在渭北油田开展的可行性。通过在渭北油田东北部的WB1-1井组开展二氧化碳非混相驱矿场试验,研究二氧化碳非混相驱在渭北特低渗致密油藏提高采收率的可行性。结果表明:WB1-1井组四口油井均见到了注气效果,日产油量均有所增加,因此,在渭北特低渗透致密油藏开展注二氧化碳非混相驱提高采收率是可行的,尤其是针对通过注水开发难以建立起有效驱动体系的区块,这种方法提高采收率更加有效。

二氧化碳浓度传感器系统设计

以MSP430F1611为核心,设计了一种由传感器电路、通讯电路、显示电路组成的二氧化碳浓度传感器系统。该传感器系统通过电阻将传感器的电压信号分压经由单片机的内置ADC进行模数转换并进行数据处理.通过通讯电路与电脑进行交互,并有液晶显示实时数据,可以应用于农业大棚二氧化碳浓度测量。

评价和监测二氧化碳地质储存场地的近地表气体的地球化学方法——将意大利天然模拟场地作为野外试验室

众所周知，由于所涉及的场地范丽和时间尺度，用实验室或模拟实验预测人为建造的二氧化碳地储存场地的长期效应和稳定性是很难的。而另一个引人注目的信息源是天然场地，这个天然场地的深度巨大，产生的二氧化碳或许在多孔储集层被捕集或许向地表泄漏。在二氧化碳地质储存场地设计的范围内，这些储存场地被视为地质时间跨度上形成的二氧化碳“天然模拟场地”。这些场地的研究可以分为三个主要方面：i）了解为什么一些储集层渗漏而另一些储层却不渗漏；ii）了解即将渗入到近地表环境的22氧化碳的可能影响：iii）利用泄漏场地来开发，测试和优化各种监测技术。本文总结了在欧共体资助的项目（地质环境中用于二氧化碳储存的天然模拟）执行期间，在意大利中部取得的许多近地表气体地球化学的成果。这些包括二氧化碳储集层渗漏（Latem）和非泄漏（Sesta）对比、为描述迁移路径而进行的土壤气体详细调查、为研究二氧化碳浓度的瞬时变化而建立的地球化学连续监测站、包括在浅层注入混合气体在内的野外试验，根据不同气体的化学-物理-生物学特性，描述迁移路径并且推测各种气体性质。上述资料为22氧化碳的选址、风险评价、监测技术提供了有用的信息，如果二氧化碳地质储存成为可以接受的并且被广泛应用的技术，那么，进行上述工作对于二氧化碳地质存储是非常必要的。

全球二氧化碳浓度非均匀分布条件下碳排放与升温关系的统计分析

为定量评估全球二氧化碳浓度非均匀分布条件下碳排放与升温的关系,采用空间自相关分析与空间联立方程组模型,基于1度、2度与3度空间分辨率的全球二氧化碳浓度,碳排放与近地面气温等格点数据,揭示了2003—2015年全球二氧化碳浓度的空间分布聚集特征并估计了碳排放对升温的影响系数。结果发现:二氧化碳浓度在空间上表现为北半球高浓度值聚集与南半球低浓度值聚集的分布型。利用二氧化碳浓度非均匀分布的参数条件对碳排放与升温影响的估计结果表明,代入二氧化碳浓度非均匀分布这一参数会小幅拉低碳排放对升温影响的估计结果。研究表明,全球二氧化碳浓度非均匀分布是当前评估碳排放升温影响亟待引入的参数;同时由于估计结果的空间尺度效应的存在,相关参数的空间范围与分辨率的选择也需要关注。

中国“减缓气候变化”研究进展——中国《第四次气候变化国家评估报告·第三部分》解读

2022年10月,中国发布了《第四次气候变化国家评估报告》,其中减缓气候变化部分首先阐述了国际气候治理新机制给中国带来的挑战和机遇、中国现阶段碳减排成效以及经济转型对碳减排的影响,然后对能源部门碳减排、能源需求部门(工业、建筑、交通)碳减排、碳汇和非二氧化碳减排、CCUS和地球工程进行了评估,最后分析了2030年前二氧化碳排放达峰路径和2060年碳中和目标愿景。这些评估分析结论为中国更好地开展碳达峰、碳中和工作提供了重要支撑。

储家楼油田CO_2非混相驱油试验及效果评价

经过充分的地质论证和研究 ,在苏北盆地溱潼凹陷储家楼油田开展了CO2 非混相驱油试验 ,截至 2 0 0 1年 6月底 ,已累积注入CO2 2 6 0 5t,增产原油 988t,提高采收率 0 5 %。在现场试验过程中 ,及时进行了动态监测和生产动态分析 ,对CO2 非混相驱油开采过程及生产动态特点取得了一定的认识。

大倾角煤层浅部露出区煤层气溢出问题数值仿真模拟

中国新疆阜康白杨河矿区42号煤层倾角大,浅部煤系地层露出,为研究煤层气从该区域溢出问题,防止煤层气资源浪费,基于大倾角煤层中气-水分异现象,修正了大倾角煤层三维气-水两相渗流模型,结合阜康白杨河矿区42号煤层实际地质资料与历史拟合储层再描述,展开了大倾角煤层浅部露出区煤层气溢出问题数值模拟仿真研究。研究结果表明:大倾角煤层浅部露出区煤层气溢出问题的存在;埋深300、500和700 m直井生产15 a累计溢出量分别为1.02×10^(5)、1.08×10^(7)以及1.33×10^(7) m^(3),和产量比值分别是5.06%、668.02%以及335.77%,直井生产时会造成大量的煤层气资源浪费;溢出现象并非伴随整个生产周期,溢出量先增后降直到溢出现象结束,使用顺层井生产时可以完整观测这一过程,溢出现象持续了1918 d,日溢出量上升和下降过程近似对称,累计溢出量为7.18×10^(5) m^(3),和累计产气量比值为1.54%。补充400 m和600 m埋深直井模拟方案后,发现煤层气最大溢出量和累计溢出量与直井埋深呈正相关线性关系,而溢出现象开始时间随着埋深增加逐渐提前,500 m以深溢出现象开始时间保持不变。综合分析煤层气溢出现象是造成该区直井产能较差的原因之一,使用顺层井排采能有效提高经济效益和降低煤层气溢出现象。

温室气体减排 化工产业的挑战与机遇

化工行业面临的新挑战是温室气体减排,温室气体不仅包括二氧化碳,而且也涵盖非二氧化碳温室气体。因而,化工行业的可持续发展,需要在常规的有毒有害污染控制的基础上,加速温室气体减排,以保护全球气候。