唐山上空CO2和CO浓度特征的飞机探测研究

为研究唐山城市上空CO2与CO浓度时空分布,进一步定量其碳排放,于2018年11月~2019年3月,利用运十二飞机搭载高精度温室气体分析仪和相关辅助设备,对唐山市上空(200m-46000m)CO2与CO浓度进行飞机探测.探测期间共取得6组CO2和CO浓度垂直廓线数据.结果表明:探测期间CO2浓度变化范围406×10^-6~453×10^-6,CO浓度变化范围27×10^-9-1135×10^-9.夜间探测有明显的混合层存在时,CO2与CO浓度分布在混合层内有向上聚集现象,且在混合层顶均达到最大值;白天探测无明显的混合层存在时,浓度整体随高度增加而减小.在探测期间整层的平均风力小于4级时,CO2和CO浓度极显著相关,CO2和CO浓度比变化范围32.2~43.9.以2019年2月23日白天的架次为案例进行分析,微风条件下空气团经过城市后,CO2和CO浓度均有所增加,显示当日唐山是CO2和CO的源,结合质量平衡法或大气反演模式可以进一步估算城市CO2和CO排放量.

火灾烟气中CO_2和CO的释放特性研究

火灾产生的有害烟气是造成人员伤亡的主要原因。火灾科学研究中,研究者对CO_2和CO研究较多,但对它们的释放过程和机理研究很少。本文利用国际文献中评价材料毒性的原始实验数据,从烟气毒性物质释放的角度,分析了火灾烟气中 CO_2和 CO的释放特性,特别是分析了通风量的影响机理。在此基础上,进一步研究发展出一个与动态释放过程相关的烟气危害性评价体系,从而在释放规律与材料选择、实际火灾中人员的逃生过程之间建立起直接联系。

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO_2 的响应

胡杨 (PopuluseuphraticaOliv .)叶形多变化 ,大致归纳为杨树叶 (卵圆形叶 )和柳树叶 (披针形叶 )两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区 ,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株 ,将枝条拉至同一高度 ,通过活体测定 ,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2 加富的响应。结果表明 :在目前大气CO2 浓度下 ,当光强为 10 0 0 μmol·m-2 ·s-1时 ,卵圆形叶 (成年树主要叶片 ) (A)和披针形叶 (成年树下部萌条叶片 ) (B)的净光合速率(Pn)分别为 16 .40 μmolCO2 ·m-2 ·s-1和 9.38μmolCO2 ·m-2 ·s-1;水分利用效率 (WUE)分别为 1.5 2mmolCO2 ·mol-1H2 O和 1.18mmolCO2 ·mol-1H2 O ;A的光饱和点和补偿点分别为 16 0 0 μmol·m-2 ·s-1和 79μmol·m-2 ·s-1,B的相对应值则为 15 0 0 μmol·m-2 ·s-1和 16 8μmol·m-2 ·s-1。当CO2 浓度加富到 45 0 μmol·mol-1时 ,A的光饱和点升高了 15 0μmol·m-2 ·s-1,光补偿点降低了 36 μmol·m-2 ·s-1;而B的光饱和点降低了 2 72 μmol·m-2 ·s-1,光补偿点则升高了 32μmol·m-2 ·s-1。这表明 ,柳树叶的光合效率较低 ,以维持生长为主 ;随着树体长大 ,柳树叶难以维系其生长 ,出现杨树叶 ,杨树叶更能耐大气干旱 ,光合效率高 ,通过积累光合产物 ,

长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N_2O和CO_2排放的影响

[目的]等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。[方法]在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。[结果]施用有机肥与化肥农田土壤N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对农田土壤CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。[结论]大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。

农垦与放牧对内蒙古草原N_2O、CO_2排放和CH_4吸收的影响

利用优选静态箱 /气相色谱法 (GC) ,首次对我国内蒙古草原典型地区进行了人类活动对N2 O、CO2 和CH4交换通量影响的实验观测 .结果表明 ,农垦麦田N2 O平均排放通量比原始草原高出 3倍 ,并改变了草甸草原为CO2 汇的性质 ,使其季节排放净通量以C计增加 1 4 .3mg·(m2 ·h) - 1.随放牧强度的增加CO2 排放通量呈线性增长 ,轻牧会引起草原对CH4 吸收的大幅增加 ,而随着放牧压力的增大 ,增加值迅速回落 .农垦麦田与草甸草原相比地 气间CH4 交换无显著变化 ,放牧强度对N2 O排放影响无显著规律 .土壤湿度和温度是影响草原排放N2 O和CO2 、吸收CH4 季节变化形式的关键因子 ,而人类活动仅影响排放强度 .排放和吸收量年际间差异很大 ,但主要受降水的影响 .N2 O和CO2 排放与CH4

华北平原典型农田水、热与CO_2通量的测定

在中国科学院栾城农业生态试验站用波文比－能量平衡法与涡度相关技术对净辐射通量(Rn)、潜热通量(λE)、感热通量(H)、土壤热通量(G)与冠层CO2通量(F∞2)进行了长期定位研究。结果显示Rn大部分用于作物潜热的消耗,连续 2年 4个生长季λE/Rn都在 70%以上,在作物生育盛期,夏玉米λE/Rn略高于冬小麦,H/Rn都在15%左右,G/Rn在 5%－13%之间,且冬小麦G/Rn明显高于夏玉米。蒸发比值(EF)在不同的理想环境条件下,随着可供能量(Rn－G)的增加表现出先迅速下降,后缓慢下降,最后趋于稳定的趋势,并在冬小麦环境条件下得到了验证。直角双曲线模型可以模拟 F∞2随光通量密度(PPFD)的响应过程。晴天冠层水分利用效率(WUE)不是在正午出现最高值,当PPFD达到1500μmol m-2 s-1左右时,WUE却略有下降。

鼎湖山苗圃和主要森林土壤CO_2排放和CH_4吸收对模拟N沉降的短期响应

研究了鼎湖山生物圈保护区苗圃(幼苗)、马尾松、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)土壤CO2 排放和CH4 吸收的一些特征及其对模拟N沉降增加的响应。结果表明,土壤CO2 日(白天)平均排放量的大小顺序为(平均值±标准误) :苗圃(2 5 8±6 2mg·m- 2 ·h- 1 ) >季风林(177±4 2 mg·m- 2 ·h- 1 ) >马尾松林(16 2±39mg·m- 2 ·h- 1 ) >混交林(12 6±30 mg·m- 2 ·h- 1 )。土壤CH4 日(白天)平均吸收量的大小顺序为:马尾松林(- 0 .15±0 .0 2 mg·m- 2 ·h- 1 ) >季风林(- 0 .0 8±0 .0 1mg·m- 2 ·h- 1 ) >混交林(- 0 .0 7±0 .0 1mg·m- 2·h- 1 ) >苗圃(- 0 .0 5±0 .0 1m g·m- 2·h- 1 )。低N(5 0 kg N·hm- 2·a- 1 )和中N(10 0kg N·hm- 2·a- 1 )处理对苗圃、马尾松林和混交林样地土壤CO2 日平均排放量的影响均不明显,高N(15 0 kg N·hm- 2·a- 1 )处理对苗圃土壤CO2 的日平均排放量也无显著影响,但倍高N(30 0 kg N·hm- 2 ·a- 1 )处理显著促进苗圃样地土壤CO2 的排放。然而,所有N(低N、中N和高N)处理均显著促进季风林土壤CO2 日平均排放量,且这种促进作用随N处理水平的升高而增加。N处理显著促进季风林和马尾松林土壤对CH4 吸收速率,但对混交林土壤CH4 吸收则无明显的影响。在苗圃样地,除倍高N外,N?

超临界CO_2萃取藏药雪灵芝中总皂苷及多糖的研究

用超临界CO2萃取装置，试验了以藏药雪灵芝中萃取总皂苷粗品及多糖的3种萃取工艺。其中，加不同极性夹带剂的梯度超临界CO2萃取与传统溶剂萃取工艺相比，总皂苷粗品和多糖收率可分别提高至18．9倍和1.62倍。

CO_2浓度升高和不同灌溉量对东北玉米光合特性及产量的影响

CO2和水分是植物光合作用的重要底物,大气CO2浓度升高或水分变化影响植物光合作用。玉米是重要的C4植物,目前已成为我国第一大作物。我国东北地区的玉米产量占全国玉米产量的1/3左右,对确保国家的粮食安全具有重要作用。但是,关于CO2浓度升高或水分变化共同作用对东北玉米的光合速率、水分利用效率和产量影响的研究甚少。基于开顶式生长箱(OTCs),模拟研究了CO2浓度变化(390、450、550μmol/mol)和降水变化(0、+15%(以试验地锦州1981—2010年6、7、8月月平均降水量88.7,153.9 mm和139.8 mm为基准))共同作用对玉米光合特性及产量的影响。以玉米品种丹玉39为材料,利用直角双曲线修正模型对6个处理(C550W+15%、C550W0、C450W+15%、C450W0、C390W+15%和C390W0)的光响应曲线进行了拟合。结果表明:在CO2浓度升高和灌溉的共同作用下,玉米叶片净光合速率(Pn)升高,且灌溉作用大于高CO2浓度作用;而蒸腾速率(Tr)则下降,使水分利用效率(WUE)升高。CO2浓度升高使气孔导度(Gs)降低,灌溉则使之升高,但灌溉的作用小于高CO2浓度作用;胞间CO2浓度(Ci)随CO2浓度增加而升高,灌溉对其影响不明显。高CO2浓度和灌溉共同作用下光响应参数差异明显。CO2浓度升高增加了最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP),灌溉亦然;CO2浓度升高使得光补偿点(LCP)、光补偿点量子效率(φc)和暗呼吸速率(Rd)的灌溉处理和自然降水处理的差距变小。390、450、550μmol/mol CO2浓度下的灌溉处理与自然降水处理相比,叶面积分别增加了11.56%、3.31%和0.45%,干物质积累量分别增加了14.69%、8.09%和1.01%,最终使产量分别增加了10.47%、12.07%和8.96%。可见,在高CO2浓度下,适量的灌溉对玉米的整个光合作用过程起到了促进作用,最终表现为籽粒产量的增加。为研究者评估气候变化对中国东北地区作物光合能力和产量的影响及决策者调整适应气候变化措施方面提供依据。

煤低温氧化中CO和CO_2生成的数学模型探讨

采用恒温氧化装置,借助于数学模型研究锡盟褐煤(XM)、神东长焰煤(SD)和义马气煤(YM)这3种易自燃煤种在低温氧化过程中的气态产物CO和CO_2生成的特性。在缓慢氧化阶段和加速氧化阶段,CO的生成经历了两种不同的增长模式,分别是"S"型增长和对数增长,且在这两个阶段的临界温度处两种增长模式都发生转变;而CO_2的生成量在这两个阶段均呈"S"型增长。通过比较各种条件下CO_2和CO生成速率的比值,发现在氧气不足时这一比值大于氧气充足时的比值,并发现O_2对CO的生成具有明显促进作用,由此推断出CO的生成主要是由O_2与煤中活性化学键反应生成。研究结果表明,根据CO_2和CO生成速率的比值可以更加清楚地预测井下火灾发展的程度,为指导现场工作提供依据。

中国CO_2地质埋存条件分析及有关建议

化石燃料燃烧产生的温室气体导致全球气候变暖是人类共同面临的重大环境问题。本文提出减排大气CO2含量最为现实和有效的对策是采取CO2地质埋存技术。在总结国际CO2地质埋存研究成果的基础上,全面分析了中国适宜CO2埋存的地质条件和潜在的埋存区域。初步估算,中国CO2地下贮存总容量约为14548×108t。建议近期加强中国CO2埋存地质条件调查和相关重大科技问题的研究。

CO_2在地层水中溶解对驱油过程的影响

利用CO2-烃-地层水相平衡热力学模型模拟计算了CO2在地层水中的溶解规律。建立了考虑CO2在地层水中溶解的一维长岩心数值模拟模型,模拟计算了注CO2驱替过程中原油采出程度、气油比、油气水饱和度剖面、CO2在地层油和地层水中摩尔分数剖面的变化规律。研究表明:CO2在地层水中的溶解量随着压力的升高而增加,随着温度的升高而降低;当温度达到100℃以上或压力达到20MPa以上时,压力和温度对CO2在水中溶解量影响变小。注气初期,考虑CO2溶解时采出程度比不考虑溶解时低,注气突破时间更迟,油墙向生产井端推进速度更慢。含水饱和度越高,影响程度越大。当含水饱和度为0.67、注入1.0倍烃孔隙体积CO2时,考虑CO2溶解采出程度比不考虑CO2溶解低约6%。CO2在地层水中溶解可导致CO2的损失,使得CO2驱油见效时间滞后。

超临界CO_2从柴胡中萃取挥发油及其皂甙的研究

目的 :研究超临界CO2 萃取柴胡挥发油和皂甙的工艺。方法 :主要探讨压力、温度、时间、流量、夹带剂等条件对收率的影响 ,确定超临界CO2 萃取柴胡挥发油和皂甙的最佳条件。并将挥发油的超临界CO2 萃取法与传统的水蒸气蒸馏法进行比较 ,同时 ,用GC/MS法对挥发油进行分离鉴定。结果 :挥发油的萃取压力为 2 0MPa ,温度 30℃ ;解析釜I压力为 12MPa ,温度 6 5℃ ;解析釜Ⅱ压力为 6MPa ,温度 40℃ ;萃取时间 4h ,CO2 流量为每1kg原料 10～ 2 0kg·h-1。柴胡皂甙的萃取压力是 30MPa ,温度 6 5℃ ;解析釜I压力为 12MPa ,温度 5 5℃ ;解析釜Ⅱ压力为 6MPa ,温度 43℃ ;萃取时间 3h ,CO2 流量为每 1kg原料 2 0～ 2 5kg·h-1。结论 :超临界CO2 提取挥发油比传统法优越 ,表现在收率大大提高 ,提取时间短等方面。挥发油由己醛等 2 2个化学成分组成。加入乙醇等夹带剂 ,并升高压力和温度 ,才能提出柴胡皂甙。

海拉尔盆地乌尔逊凹陷无机CO_2气储层的岩石学与碳氧同位素特征

海拉尔盆地乌尔逊凹陷无机 CO_2气储集砂岩中含有大量片钠铝石,是查明无机 CO_2气注入对砂岩的改造和形成的自生矿物组合的理想砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、X-射线衍射分析和 MAT253稳定同位素质谱仪等,确定了含片钠铝石砂岩中的胶结物与自生矿物类型、成岩共生序列和引起片钠铝石形成的 CO_2的成因。CO_2气注入前形成的自生矿物组合主要为方解石、次生加大石英和高岭石,在次生加大石英形成过程中发生了第一期油气注入。CO_2气注入晚于第一期油气注入,CO_2气注入后形成的自生矿物组合主要为片钠铝石和铁白云石。第二期油气注入发生在 CO_2气注入后。片钠铝石的δ^(13)C 为-5.3～-1.5‰PDB,与片钠铝石平衡的δ^(13)C_(CO2),为-10.7～-7.0‰PDB,与海拉尔盆地 CO_2气的δ^(13)C_(CO2)值(-11.36～-8.02‰PDB)一致,表明形成片钠铝石的 CO_2和气藏中的 CO_2均来源于无机 CO_2与有机 CO_2混合背景,总体上以无机 CO_2为主。结合含片钠铝石砂岩与 CO_2气的分布都受控于深大断裂和γ5花岗岩的特点,CO_2气和形成片钠铝石的 CO_2绝大部分属于幔源-岩浆型。含片钠铝石砂岩中保存了 CO_2驱油的迹象。

CO_2对原油的抽提及其对原油黏度的影响

采用高压PVT（压力-体积-温度）试验装置，模拟3种不同性质的原油油样非混相驱时CO2-原油的接触过程，重点考察CO2对原油的抽提作用以及CO2抽提后剩余原油的物性，测定抽提过程中进入气相的轻质组分的体积（抽提油量）、残余油黏度及组成。试验结果表明：CO2优先抽提原油中的轻质组分，原油越轻，CO2的抽提油量越大；抽提后残余油黏度普遍提高，残余油样黏度是原油黏度的1．1—2．0倍，且温度越低，黏度比越大；提高注入压力或降低CO2注入量可防止油气性质差异变大。研究认为，抽提作用对重质原油的黏度影响较大，导致CO2抽提后残余油的采出难度加大，建议CO2驱油技术应优先应用在轻质油藏。

水稻生长及其体内C、N、P组成对开放式空气CO_2浓度增高和N、P施肥的响应

采用FACE(FreeAirCarbon dioxideEnrichment)技术 ,研究了不同N、P施肥水平下 ,水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期根、茎、叶、穗生长 ,C/N比 ,N、P含量及N、P吸收对大气CO2 浓度升高的响应 .结果表明 ,高CO2 促进水稻茎、穗和根的生长 .增加分蘖期叶干重 ,对拔节期、抽穗期和成熟期叶干重没有显著增加 .降低茎、叶N含量 ;增加抽穗期穗N含量 ,降低成熟期穗N含量 ;对分蘖期根N含量影响不显著 ,而降低拔节期、抽穗期和成熟期根N含量 .增加拔节期、抽穗期和成熟期叶P含量 ,对茎、穗、根P含量影响不显著 .水稻各组织C含量变化不显著 .C/N比增加 .显著增加水稻地上部分P吸收 ;增加N吸收 ,但没有统计显著性 .N、P施用对水稻各组织生物量没有显著影响 .高N(HN)比低N(LN)增加组织中N含量 ,而不同P肥水平间未表现出明显差异 .高N条件下高CO2 增加水稻成熟期地下部分 /地上部分比 .文中还讨论了高CO2 对N、P含量及地下部分 /地上部分比的影响机制 .

牡丹籽油超临界CO_2萃取工艺优化及抗氧化活性的研究

以牡丹籽为原料,利用超临界CO2萃取法提取牡丹籽油。采用单因素试验对影响牡丹籽油萃取率的3个因素(温度、压力和时间)进行了考察;以萃取率为响应值,以温度、压力和时间3个主要影响因素设计正交试验(L934),对提取条件较为温和、对油脂抗氧化性成分破坏较小的超临界提取工艺进行了优化;采用DPPH法和亚铁离子(Fe2+)诱导的过氧化体系法,以油酸为对照,研究了压榨法和超临界CO2萃取法两种工艺提取的牡丹籽油清除DPPH自由基和抗脂质过氧化能力的差异。结果表明,萃取时间对萃取率影响最大,其次为萃取温度,萃取压力对萃取率影响最小;超临界CO2萃取法提取牡丹籽油的优化工艺条件为:温度35℃、压力30 MPa、时间60 min,牡丹籽油的萃取率为28.86%;牡丹籽油的不饱和脂肪酸质量分数高达90%,其抗氧化性质与脂溶性抗氧化剂类似;超临界油清除DPPH自由基的能力明显高于压榨油,而经Fe2+诱导的脂质过氧化程度则低于压榨油,说明超临界CO2提取的牡丹籽油品质优于压榨油,建议采用超临界CO2萃取技术提取高附加值牡丹籽油。

超临界CO_2萃取当归挥发油的研究

用超临界CO_2流体萃取技术从当归(Angclica sinensis)中萃取分离出挥发油,并用GC-MS-计算机联用技术对其进行了研究,从中分离鉴定了38个成分,并进行了含量测定。亚油酸、藁木内酯、棕榈酸为其主要成分,其含量分别为56.74％、19.82％及14.20％。其中乙酸(acetic acid)等28个成分为首次从该植物中分离到。

超临界CO_2萃取测定姜黄中姜黄素的实验研究

目的 :筛选超临界CO2 萃取姜黄中姜黄素的最佳工艺条件。方法 :采用正交试验优化超临界流体萃取姜黄素的工艺条件 ,采用HPLC法测定姜黄素含量。结果 :超临界CO2 萃取姜黄素的最佳条件 :萃取压力 2 5MPa ,萃取温度 5 5℃ ,采用无水乙醇作为夹带剂 (与超临界CO2 流体同步泵入萃取器中 ) ,用量为 30 % ,静态萃取 4h ,动态萃取 5h ,CO2 流量 3.5L·min-1。结论 :超临界CO2 萃取姜黄素具有操作简便、无有机溶剂残留的优点 ,其方法可靠 ,切实可行。

开放式空气CO_2浓度增加(FACE)对水稻产量形成的影响及其与氮的互作效应

2001～2003年,在大田条件下以武香粳14号为供试品种,设计高、中、低氮处理,研究开放式空气CO2浓度增加(FACE)200μmolmol-1对水稻产量形成的影响及其原因。结果表明,FACE处理使水稻产量平均比对照增加12.8%,其中2001、2002和2003年增幅分别为10.8、14.1和13.6%,高、中、低氮处理的增幅分别为17.6、12.4、10.9%,均达到显著或极显著水平;FACE和氮处理对水稻产量的互作效应,2001、2002年达到显著水平,产量最高的处理组合为FACE×NN;FACE处理使水稻穗数平均比对照增加18.8%,每穗颖花数平均比对照减少7.6%,均达极显著水平;FACE处理使水稻生物产量平均提高16.2%,达极显著水平,使经济系数下降但未达到显著水平。进一步研究表明,FACE处理使水稻穗数极显著多于对照是因其分蘖发生速度快,最高分蘖数多所致,而不是其分蘖成穗率高的缘故;FACE处理使水稻每穗颖花数极显著少于对照是因其分化颖花的大量退化所致,而不是分化颖花数少的缘故。