基于上海高层建筑观测冬季大气CO_(2)/CH_(4)垂直变化

采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4)浓度白天低夜间高,255和500m高度的浓度则白天高夜间低.各高度处CO_(2)和CH_(4)浓度变化都明显受大气边界层高度的影响,因此城市内部温室气体浓度垂直观测中观测点高度设置要充分考虑城市大气边界层的变化特征.(2)CO_(2)和CH_(4)浓度的垂直差异受到人为活动以及气象等条件的影响,可以指征城市大气CO_(2)和CH_(4)浓度增强的局地和区域贡献.(3)各高度处(25,255,500m)CO_(2)浓度与CH_(4)浓度均显著相关,但观测高度越高所代表的浓度贡献源区越大,多种排放源的干扰使得温室气体之间的同源性变差,导致其相关性随着高度增加而降低.城市温室气体浓度的垂直观测提供了从水平方向上无法获得的独特信息,因此有必要在城市开展立体化的温室气体监测,以便更好地捕捉大气温室气体浓度的变化,从而服务于城市碳减排政策.

江西南昌站大气CH_(4)浓度变化及区域输送研究

基于南昌温室气体站2018年12月~2020年11月连续在线监测的CH_(4)浓度数据,对大气CH_(4)浓度变化及区域输送进行研究,结果表明:研究期间南昌站大气CH_(4)的平均浓度为2389×10^(-9),CH_(4)浓度日变化呈现夜间高、白昼低的特征,夏、秋季大气CH_(4)浓度高于冬、春季,春季振幅最小(404×10^(-9)),秋季振幅最大(621×10^(-9))。大气CH_(4)浓度年内变化呈现双峰曲线,3月、11月为谷值,9月、12月为峰值。2020年大气CH_(4)浓度比2019年同期低。ENE风向的CH_(4)浓度较高,在夏季高达3064×10^(-9)。混合单粒子拉格朗日综合轨迹(HYPLIT)模型聚类分析表明,春、秋季大气CH_(4)浓度主要受中长距离气团输送的影响,夏季主要受短距离气团输送的影响,冬季受短距离和长距离气团输送的共同影响。

CH_(4)浓度对于矿用防爆柴油机排放性能的影响研究

为了研究CH_(4)浓度对于矿用防爆柴油机排放性能的影响,进行了4次矿用防爆柴油机台架试验。通过低浓度配气装置来调节CH_(4)流量进而实现浓度调节,试验CH_(4)浓度分别为1.00%、0.50%、0.30%和0,空气的温度、湿度和压力由进气空调给定,在6个工况点进行试验并采集尾气进行分析。试验结果表明:CH_(4)浓度会对矿用防爆柴油机的排放性能产生影响,但由于矿井CH_(4)浓度一般不得高于0.50%,因此其对于矿用防爆柴油机的影响较小。

2010-2019年中国CH_(4)时空变化及影响因素分析

该研究利用温室气体观测卫星上的傅里叶变换光谱仪反演的CH_(4)产品,结合瓦里关地面站点观测的CH_(4)浓度数据对遥感产品进行验证和校正,并基于校正后的数据分析了2010-2019年中国CH_(4)时空变化特征及其影响因素。结果表明中国区域CH_(4)柱浓度呈现明显的增长趋势,2010和2019年CH_(4)柱浓度年均值分别为5.43和5.71 mg/m^(3),10年间增长了0.28 mg/m^(3),年均增长率为0.51%。同时,CH_(4)柱浓度呈现12个月的周期变化,且存在明显的时空差异,月均最小和最大值分别出现在2月和9月,多年平均值分别约为(5.50±0.10)和(5.62±0.11)mg/m^(3),差值约为0.12 mg/m^(3),其中2019年2月和9月分别为5.64和5.78 mg/m^(3)。多年平均CH_(4)柱浓度值在5.47~5.68 mg/m^(3)之间变化,高值区主要分布在东部和南部的亚热带地区,2019年年平均最大CH_(4)柱浓度可达5.84 mg/m^(3);最低值区域出现在青海、西藏和新疆交界处,2019年年平均CH_(4)柱浓度约为5.63 mg/m^(3)。从省级行政区尺度来看,江西CH_(4)柱浓度均值最高,2019年约为5.84 mg/m^(3),这主要是水稻种植排放引起的;青海CH_(4)柱浓度均值最低,2019年约为5.64 mg/m^(3)。广西CH_(4)柱浓度的增长量最大,约为0.31 mg/m^(3),增长率为5.6%;黑龙江CH_(4)柱浓度的增长量最小,约为0.27 mg/m^(3),增长率为5.0%。

2019年瓦里关地区CO_(2)和CH_(4)浓度变化特征及潜在来源分析

利用2019年瓦里关站在线温室气体观测数据,分析了该站CO_(2)、CH_(4)浓度的季节和日变化特征,探讨了CO_(2)和CH_(4)可能的潜在源区。结果表明,2019年瓦里关地区CO_(2)和CH_(4)浓度分别为412.07±4.78ppm(1 ppm=10-6)和1935.17±21.13ppb(1ppb=10-9),略高于全球平均浓度水平。大气CO_(2)浓度季节变化呈现夏秋季低、冬春季较高的特征,CH_(4)浓度变化特征正好与CO_(2)的相反,呈现为夏秋季高,冬春季低,这可能与瓦里关地区夏秋季放牧活动增加和来自兰州—西宁城市群主导气流的输送有关。CO_(2)和CH_(4)浓度平均日变化规律明显,其变化特征是源、汇强度变化和大气扩散强度变化相互作用的结果。后向轨迹聚类表明,来自甘肃中部和青海东北部兰州—西宁城市群的气团对瓦里关CO_(2)和CH_(4)浓度贡献最大。PSCF法分析同样表明,兰州—西宁城市群是瓦里关CO_(2)和CH_(4)最主要的潜在源区。

等离子体作用下CH_(4)-CO_(2)重整制取合成气工艺过程数值模拟

随着温室气体CH_(4)与CO_(2)排放量的逐年增加,全球气温上升、全球变暖加剧。CH_(4)-CO_(2)重整(CRM)能够有效降低温室气体的排放量,且重整产物为合成气(CO和H_(2)),能提高碳资源的利用率。通过CRM装置完成了反应过程及产物分析,结合流体仿真软件Fluent与化工模拟软件Chemkin模拟揭示了等离子体作用下CRM制合成气反应过程中进料速率、进料比(n(CO_(2)):n(CH_(4)))及等离子体功率对反应器内部温度场与浓度场分布的影响规律。结果表明,随着进料速率提高,物流在反应器内涡流作用加剧,导致反应器底部温度变高,CH_(4)所参与副反应的平衡向正方向移动,参与主反应的CH_(4)减少,对CO、H_(2)的选择性降低。相同进料速率下,进料比越大,目标产物产量越高,过量的CO_(2)发生副反应,导致CO的增量大于H_(2)的增量。大功率等离子体提供的高温环境会促进CH_(4)和CO_(2)形成高能量自由基,瞬间发生自由基反应,加快反应进程。本研究可为等离子体活化CRM反应工艺技术的优化提供理论基础和应用指导。

大气CO_(2)浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH4排放的影响

为探究大气CO_(2)浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH_(4)排放的影响,基于CO_(2)浓度自动调控平台开展水稻试验,以“南粳9108”为试验品种,采用静态箱-气相色谱法测定CH_(4)通量。在背景大气CO_(2)浓度(CK)的基础上,设置CO_(2)浓度缓增(C_(1)处理,从2016年开始逐年增加40μmol·mol^(-1),至2018年增加120μmol·mol^(-1))和骤增(C_(2)处理,CO_(2)浓度每年均增加200μmol·mol^(-1))处理;在常规施氮量(N 1处理,25 g·m^(-2))的基础上设置氮肥减施处理(N_(2)处理,15 g·m^(-2))。结果表明,CO_(2)浓度缓增、骤增和不同施氮量均没有改变稻田CH_(4)通量的季节变化规律,总体上呈现先增加后减小的趋势。在整个生育期,CO_(2)浓度缓增、骤增对稻田单位产量CH_(4)排放量无显著影响。在C_(2)条件下,与N 1处理相比,N_(2)处理水稻产量显著降低45.2%(P=0.037),同时稻田单位产量CH_(4)排放量显著增加63.3%(P=0.008)。综上所述,随着CO_(2)浓度升高,氮肥减施至15 g·m^(-2)会减少水稻产量,同时增加稻田单位产量CH_(4)排放。

分离富集低浓度煤层气CH_(4)技术的研究进展

低浓度煤层气作为一种非常规天然气资源,无论是脱氧再分离技术还是直接分离技术都需要解决CH_(4)/N_(2)的分离难题。主要从两个方面进行综述:介绍了低浓度煤层气中催化燃烧脱氧法、焦炭燃烧脱氧法、硫化钠脱氧法和膜分离脱氧法并讨论了其脱氧机理及发展前景;着重讨论了作为低浓度煤层气变压吸附分离技术中所需的商用活性炭、生物质活性炭、聚合物制碳基材料3类吸附剂,并对其的吸附与分离CH_(4)机理进行了详细的总结与分析,提出了分离富集低浓度煤层气CH_(4)选择性提升的方法,最后展望了低浓度煤层气脱氧及分离富集甲烷的应用前景和发展趋势。

钴/镍甲酸盐的制备及其分离富集煤层气CH4

以硝酸钴和硝酸镍为原料,通过均相反应制备了钴/镍甲酸盐吸附剂,利用N2吸附/脱附等温线进行表征分析,测定低浓度煤层气CH_(4)在吸附剂上的吸附透过曲线。结果表明,吸附剂对低浓度煤层气CH4的选择性吸附量顺序为:Q(Co∶Ni=1∶3)> Q(Co∶Ni=1∶4)>Q(Co∶Ni=1∶2)。这是由于钴/镍甲酸盐吸附剂中存在大量的微孔,而且内部存在特殊的极性势场,有利于CH4的选择性吸附。

大兴安岭多年冻土区两种水体温室气体浓度动态与冬季储存特征

北方内陆水体是温室气体排放的热点,对量化区域碳收支起重要作用,但其排放的季节变化尚不清楚。观测了大兴安岭多年冻土区府库奇河及其改道形成的牛轭湖(演替晚期)冻结期冰层中储存的二氧化碳(CO_(2))和甲烷(CH_(4))浓度,并比较了两种水体中CO_(2)和CH_(4)浓度在三个不同时期(冻结期、非冻结期、春季融化)的差异。结果表明:两种水体CO_(2)和CH_(4)浓度季节变化存在差异。牛轭湖在冻结期水体中CO_(2)和CH_(4)浓度最高,有明显的冰下积累现象,其中CH_(4)浓度平均值为(2.21±0.54)μmo/L,分别是非冻结期和春季融化期水体CH_(4)浓度的5倍和14倍。河流水体中CO_(2)和CH_(4)浓度最高出现在春季融化期,显著高于非冻结期和冻结期(P<0.05)。水中CO_(2)和CH_(4)浓度受多种环境因子的影响,与可溶性有机碳(DOC)正相关(P<0.05),与溶解氧(DO)、水温为负相关(P<0.05)。冻结期冰层形成后,温室气体会以冰气泡的形式存储在冰层中,气泡的主要成分是CO_(2)和CH_(4),其中CO_(2)占90%以上。由于冰气泡中CO_(2)和CH_(4)浓度约为冰下水体浓度的1%—30%,忽略冰层中储存的温室气体将会增加北方水体碳排放的不确定性。研究明确了大兴安岭多年冻土区两种水体溶解性CO_(2)和CH_(4)的季节变化特征与冬季温室气体储存能力,为深入认知该区域水体碳循环过程提供重要数据支持。

苏州市大气CO_(2)和CH_(4)的浓度变化特征及影响因素分析

利用2022年苏州市姑苏站大气CO_(2)和CH_(4)浓度及气象观测数据,研究了长三角典型城市苏州市大气CO_(2)和CH_(4)的浓度变化特征以及气象因素和气团输送对CO_(2)和CH_(4)时空变化的影响.结果表明:2022年苏州大气CO_(2)和CH_(4)年平均摩尔分数分别为(449.8±15.2)×10^(-6)和(2108.5±82)×10^(-9),显著高于全球平均浓度和中国本底观测站监测浓度;CO_(2)和CH_(4)浓度日变化均呈双峰特征,除了在早上8:00—9:00左右达到峰值,同时分别在晚间18:00和20:00出现了小高峰,体现了城市人为活动的影响;气象要素中风速与大气CO_(2)和CH_(4)的相关性最大,表现为随着风速增大,扩散增强,CO_(2)和CH_(4)浓度减小;大气CO_(2)和CH_(4)浓度在不同季节都具有明显的相关性,尤其是春季和冬季,说明二者在苏州的排放源或吸收过程可能存在共同的影响因素或机制;在秋季和冬季WNW-SSW扇区大气CO_(2)和CH_(4)浓度较高与该方向居民楼燃料排放和天然气泄漏有关,同时秋冬季节太湖和农田会释放较高浓度的CH_(4).结合后向轨迹和潜在源解析,浙江省宁波市、福建省三明市对苏州市CO_(2)和CH_(4)的贡献率较高,黄海区域分布有较大面积的潜在源区,该海域航海船舶排放会带来高浓度的CO_(2)和CH_(4),且黄海作为天然湿地对CH_(4)浓度具有较大贡献.

典型农业流域池塘甲烷浓度及扩散排放特征

为探究农业流域池塘水体CH_(4)动态变化特征,以巢湖北岸典型农业流域——烔炀河流域为研究对象,选取4种不同景观池塘(排污塘、灌溉塘、养殖塘和自然塘),基于为期近1 a的逐月野外调查,探明农业流域不同景观池塘甲烷溶存浓度及其排放特征。结果表明:受人为活动干扰较低的自然塘CH_(4)浓度([(0.41±0.29)μmol·L^(-1)]及其扩散排放通量([(0.54±0.49)mmol·m^(-2)·d^(-1)]相对较低,但农业活动以及生活污水排放等致使流域内养殖塘、排污塘和灌溉塘成为大气CH_(4)的热点排放区域,其扩散排放通量分别是自然塘的6.0、3.0倍和2.2倍。不同景观池塘CH_(4)排放均表现出明显的时间变化,但因受外源碳氮等生源要素累积以及人为活动干扰等影响,其CH_(4)变化特征有所不同。统计分析表明该流域池塘CH_(4)变化总体上受水温、溶解氧和污染负荷(有机质和营养盐等)等因素驱动。综上,烔炀河农村流域池塘水体是大气CH_(4)的显著排放源,年均CH_(4)溶存浓度和扩散排放通量分别为(1.30±0.78)μmol·L^(-1)和(1.64±1.50)mmol·m^(-2)·d^(-1),其中养殖塘具有较高CH_(4)扩散排放通量,在未来研究中需要重点关注。

我国水稻品种更新与稻作技术改进对碳排放的综合影响及趋势分析

水稻是我国重要的口粮作物,稻田是全球第二大温室气体甲烷(CH4)的最大排放源之一,水稻丰产与甲烷减排对保障国家粮食安全和实现农业领域碳中和目标意义重大。不同水稻品种和稻作技术的产量与碳排放差异显著,因此,掌握品种更新与技术改进的特征及发展趋势,可以为高产低碳稻作技术创新提供科学依据。为此,本文系统分析了1960s—2010s,我国水稻品种和稻作技术的演变特征及其对稻田温室气体排放的综合影响。总体而言,我国近50年来在品种不断更新和稻作技术显著改进及农用化学品大量投入下,水稻单产提高了37.0%,尽管单位面积碳排放增加12.2%,但是单位产量碳排放下降了18.1%,是一个增产减排的协同发展历程。基于情景分析,在保障国家粮食安全的条件下,综合水稻品种、灌溉方式、化肥减量以及稻作系统调整,以2010s为基线,我国2030s稻田温室气体总排放将下降17.0%以上,其中稻作技术改进和化学品增效减量的减排潜力最大。本研究可以为我国水稻产业可持续发展及农业领域“碳达峰碳中和”行动提供重要参考。

水稻产量、稻田CH_(4)和N_(2)O排放对长期大气CO_(2)浓度升高的响应

大气CO_(2)浓度升高([CO_(2)]e)是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响稻田生态系统碳氮循环.深入探究长期(大于10 a)[CO_(2)]e对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,对保障粮食安全和评估未来气候变化意义重大.本研究以高、低应答水稻品种为供试材料,利用连续运行14 a的[CO_(2)]升高(free-air CO_(2)enrichment,FACE)平台,共设置2个[CO_(2)]处理:对照(正常[CO_(2)],[CO_(2)]a)和在[CO_(2)]a基础上升高200μmol·mol-1([CO_(2)]e).采用静态透明箱-气相色谱法测定稻田CH_(4)和N_(2)O排放量,并测定水稻产量.结果表明,对比[CO_(2)]a,长期[CO_(2)]e分别增加高、低应答水稻品种产量29%~31%(P<0.05)和12%~14%(P>0.05);分别减少高、低应答水稻品种稻田CH_(4)排放21%~59%和11%~54%;同时,分别显著减少高、低应答水稻品种稻田N_(2)O排放70%(P<0.05)和40%(P<0.05).水稻产量、稻田CH_(4)排放对长、短期[CO_(2)]e的响应具有明显差异,随着[CO_(2)]e年限的增加,水稻产量和稻田CH_(4)排放的增幅显著下降,而稻田N_(2)O排放无明显变化.综合考虑,长期[CO_(2)]e条件下,高应答水稻品种为优先考虑种植的"增产减排"水稻品种.

基于页岩气返排液中甲烷浓度及排放速率的红外光谱反演研究

随着页岩气的开发,传统的手持式甲烷测量仪无法继续应对复杂的开采工况。针对页岩气开发过程中温室气体甲烷的浓度及排放速率难以实时在线监测的问题,利用自主设计并搭建的开放光程傅里叶变换红外光谱(FTIR)测量系统,对页岩气开采过程中各种工况下返排液进行实时在线测量。其中FTIR分辨率为1 cm^(-1),光程为50 m,红外光源通过返排液正上方被光谱仪接收。对测量所得的红外光谱进行多次平均,提高光谱质量并进行反演计算。从HITRAN数据库中提取甲烷特征吸收截面,考虑环境与仪器等影响,对测量温度进行修正,选取合适的吸收波段,与水汽的吸收截面进行吸收峰叠加,合成标准光谱。使用最小二乘法对实测光谱与标准光谱进行拟合,从而反演出甲烷浓度。并根据返排液排放速率,结合光路通过返排池的距离及红外光谱反演浓度,对页岩气开采过程中甲烷排放速率进行计算。结果表明:不同开采工况下,光谱反演浓度呈明显起伏变化。更换三项分离器时,甲烷浓度有明显上升;在点燃火炬时,甲烷浓度持续低值;其红外光谱反演浓度符合页岩气开采过程中甲烷排放情况。改变测量光谱平均次数,对返排液甲烷进行单位小时和连续80小时测量并分析。在单位小时内,甲烷浓度在100~800μmol·mol^(-1)范围内呈现明显起伏变化;甲烷的排放速率在50~300 m^(3)·h^(-1)内波动。对返排液进行80小时连续测量,甲烷浓度最大值为936.4μmol·mol^(-1),其最大排放速率达到535.1 m^(3)·h^(-1);最低值为36.82μmol·mol^(-1)最小排放速率为18.63 m^(3)·h^(-1)。反演数据结果说明:在页岩气开发过程中,其返排液为一个无组织甲烷排放源,且排放速率在短时间内变化十分明显。红外光谱反演浓度和传统手持式甲烷测量仪测量结果具有较好一致性,相关系数为0.7436。相对于传统手持式甲烷测量仪器,红外光谱反演法具有响应速度更快,非接触远距离,实时在线测量等优势。

小型养殖塘水体中CH_(4)、CO_(2)和N_(2)O浓度的时空变化特征及影响因素

养殖塘作为重要的温室气体排放源,水体中温室气体浓度的变化不仅是准确量化温室气体排放量的基础,还是明确其影响因素的重要依据.基于顶空平衡-气相色谱仪法对长三角一处典型的小型养殖塘水体中CH_④、CO_②和N_②O浓度的时空变化特征以及影响因素进行了分析.结果表明,除春季外,在水温影响下,CH_④和N_②O浓度在午间或午后出现高值;受水温和水生植物光合作用影响,CO_②浓度的高值出现在晨间光合作用较弱的时候.养殖塘水体中CH_④和CO_②浓度呈现秋季最高、冬季最低的季节变化特征,c(CH_④)在秋季和冬季的均值分别为176.34 nmol·L_(-1)和32.75 nmol·L_(-1),主要受气温、水温和溶解氧(DO)影响;c(CO_②)秋季和冬季的均值分别为134.37μmol·L_(-1)和23.10μmol·L_(-1),主要受水生植物光合作用和pH影响;c(N_②O)在夏季最高,冬季最低,均值分别为97.05 nmol·L_(-1)和19.41 nmol·L_(-1),主要受气温和水温影响.在空间上,垂直方向上,夏季养殖塘c(CH_④)随水深的加深而降低,表层与底层、中间层的浓度差值为71.28 nmol·L_(-1)和42.80 nmol·L_(-1),秋季随水深的加深而升高,底层与表层的浓度差值为163.94 nmol·L_(-1).c(CO_②)在夏季和秋季都表现为随着水深的加深而升高,其底层与表层的浓度差值分别为18.69μmol·L_(-1)和29.90μmol·L_(-1).N_②O浓度在垂直方向上无明显变化规律.水平方向上,夏季饲料及春季鸡粪投放的区域会出现CH_④、CO_②和N_②O浓度的高值,春季和夏季CH_④浓度约为其他区域的1.34~1.98倍和1.95~2.42倍,春季N_②O浓度和夏季CO_②浓度约为其他区域的1.13~1.26倍和1.39~1.74倍.

稻田灌溉河流CH_(4)和N_(2)O排放特征及影响因素

随着农业氮肥大量施用,大量碳氮营养物质以淋溶或径流形式进入周边灌溉水体,使其成为甲烷(CH4)和氧化亚氮(N_(2)O)的重要排放源.以我国东南部地区典型稻田灌溉河流为研究对象,于2014年9月至2016年9月连续两年原位观测表层水体CH4和N_(2)O溶存浓度及其排放通量,旨在明确稻田灌溉河流CH4和N_(2)O的排放特征、排放强度及其主要驱动因子.结果表明,观测期内c(CH4溶存)的年平均值为(390.57±43.95)nmol·L^(-1)(92.80~1577.54 nmol·L^(-1)),c(N_(2)O溶存)的年平均值为(40.23±3.20)nmol·L^(-1)(10.05~75.40 nmol·L^(-1)).CH4和N_(2)O的排放通量(年平均)分别为(20.73±6.08)mg·(m^(2)·h)^(-1)和(34.30±7.12)μg·(m^(2)·h)^(-1).CH4和N_(2)O溶存浓度和排放通量整体上均呈现出春夏排放高,秋冬排放低的季节变化趋势.两年CH4累计排放总量为(3876.30±1153.96)kg·hm^(-2),N_(2)O累计排放总量为(5.74±0.98)kg·hm^(-2).两者持续性全球增温潜势(SGWP,以CO_(2)-eq计)平均为(87.99±15.73)t·(hm^(2)·a)^(-1).CH4排放通量与水温、底泥可溶性有机碳(DOC)显著正相关,而与水体溶解氧(DO)显著负相关;N_(2)O排放通量与水温、水中铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)显著正相关,而与水体DO显著负相关.该研究可为科学估算我国农业灌溉流域CH_(4)和N_(2)O排放总量提供数据支撑和重要参考.

基于微纳电离式传感器的低浓度甲烷阈值气敏机理研究

在CH_( 4)浓度较低时,目前煤矿井下CH_( 4)的检测方法存在灵敏度较低、反应较慢等问题。现有微纳电离式气体传感器研究主要针对高浓度气体的检测,且使用的仿真模型为一维简化放电模型,忽略了N_( 2)、CH_( 4)分子与电离产生离子的横向漂移与扩散,对低浓度CH_( 4)气体的准确检测还有待进一步验证。针对上述问题,在现有研究的基础上考虑了离子的横向漂移与扩散,并加入了等离子体模块,采用流体-化学动力学混合方法建立了常温常压下CH_( 4)-N_( 2)混合气体在微纳场域下的二维放电模型,分析了在常温常压下CH_( 4)-N_( 2)混合气体的安全放电电压、气敏性以及放电电流密度与CH_( 4)浓度之间的变化关系。分析结果表明:电离式传感器的安全放电电压为200 V,且信噪比较高;在CH_( 4)-N_( 2)混合气体中,CH_( 4)对N_( 2)的电离过程起抑制作用;电离式传感器的输出电流密度随CH_( 4)体积分数的增加(0.25%~1.5%)而线性递减,体现了电离式传感器对低浓度杂质气体的敏感特性,利用CH_( 4)浓度与电流密度之间单调递减的线性关系,可以实现对低浓度CH_( 4)的检测。

亚洲季风区大气CH_(4)浓度时空变化特征与影响因素

基于2009—2018年亚洲季风区7个大气本底站[印度尼西亚Bukit Kototabang(BKT)站、中国鹿林(LLN)站和瓦里关(WLG)站、日本Ryori(RYO)站和Yonagunijima(YON)站、韩国Tae-ahn Peninsula(TAP)站、蒙古Ulaan Uul(UUM)站]地面观测资料,利用谐波模型拟合和最大信息非参数探索方法,对亚洲季风区大气CH_(4)浓度时空变化特征及影响因素进行分析。结果表明:亚洲季风区大气CH_(4)浓度范围在1853.04~1935.61 nmol·mol^(-1),高于同期美国夏威夷Mauna Loa(MLO)站观测值(1838.33 nmol·mol^(-1)),总体呈现由北向南依次递减的纬向分布特征,两个高值中心为韩国TAP站(1935.61 nmol·mol^(-1))和日本RYO站(1907.19 nmol·mol^(-1))。大气CH_(4)浓度平均季振幅最大为日本YON站(108.20 nmol·mol^(-1)),最小为中国WLG站(29.48 nmol·mol^(-1)),同时韩国TAP(4.49 nmol·mol^(-1)·a^(-1))站表现出更高的季振幅变化速率;除中国WLG站和韩国TAP站外,其他本底站均呈现夏低冬高的季节循环特征;从长期变化上看,中国LLN站(7.68 nmol·mol^(-1)·a^(-1))和WLG站(7.56 nmol·mol^(-1)·a^(-1))大气CH_(4)浓度增长趋势最明显。相对于风速而言,气温和降水量对亚洲季风区大气CH_(4)浓度的影响程度更高,两个气象因子与大气CH_(4)浓度之间均呈现显著负相关;局地排放对部分站点大气CH_(4)浓度具有显著正向效应。

海南岛甲烷浓度空间异质性规律解析

温室气体排放升高对全球气候变暖有重要影响,其浓度分布的空间异质性及与局地气候变化和社会经济的关系是影响温室气体减排策略制定的关键因素.海南岛是国家生态文明建设的试验区,温室气体减排方面也面临着目标考核的压力与责任.本研究使用GHGSat的CH_(4)浓度产品、气温、降雨、GDP和人口数据集,采用Theil⁃Sen趋势分析、Mann⁃Kendall(MK)检验构建地理加权回归(GWR)模型,分析了2020—2021年海南岛CH_(4)浓度变化趋势及规律.结果表明:1)时空尺度上,2020—2021年海南岛CH_(4)浓度整体呈下降趋势,CH_(4)浓度均值为1848.40×10^(-9) mol/mol,8—11月的CH_(4)浓度低于均值,其余月份均值皆高于均值;海南岛46􀆰42%的区域CH_(4)浓度呈显著减小趋势,主要集中在海南岛的西部及东部地区.2)CH_(4)浓度时空分布的异质性规律方面,GWR模拟结果显示,海南岛CH_(4)浓度与气温回归系数值分布于-114.92~127.80,CH_(4)浓度与降雨回归系数分布集中于-297.40~399.91,而CH_(4)浓度与GDP和人口的回归系数较高,分别集中于-4125.55~4509.07和-1751.43~1556.41,GWR能够揭示像元尺度上CH_(4)浓度分布对气候与社会经济因子的响应规律.3)拟合方法选择上,基于普通最小二乘法(OLS)与GWR方法对CH_(4)浓度与气温、降雨、GDP和人口的拟合结果的R2分别为0.14和0.83,表明海南岛CH_(4)浓度分布受气候和社会经济的局地效应影响显著,GWR方法在解释CH_(4)浓度分布影响因素方面比OLS的拟合效果更优.本研究揭示了海南岛CH_(4)浓度变化趋势及其空间变异规律,能够为海南CH_(4)浓度时空分布的动态评估提供方法参考.