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代谢矿井CH_(4)和CO气体的微生物提取及生长代谢特性
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作者 邓寅 王彩萍 +1 位作者 邓军 王宁 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期688-698,共11页
为了降低采空区CH_(4)和CO等可燃性气体的产生和蓄积,抑制可燃性气体爆炸,保障煤矿安全开采,采用生物治理方法,对矿井不同环境样品中的微生物进行了定向富集和驯化,利用高通量测序方法,分析了富集后的菌液生长特性以及菌群结构关系,通... 为了降低采空区CH_(4)和CO等可燃性气体的产生和蓄积,抑制可燃性气体爆炸,保障煤矿安全开采,采用生物治理方法,对矿井不同环境样品中的微生物进行了定向富集和驯化,利用高通量测序方法,分析了富集后的菌液生长特性以及菌群结构关系,通过分离和提纯,确定了代谢CH_(4)和CO气体微生物的形态特征及其生长代谢特性。结果表明:唯一碳源方法可以显著提高目标微生物的富集程度,且不同样品中的优势菌群表现不一,富集后菌群的CH_(4)代谢率达到80%,CO代谢率超过95%;纯化后提取到2株甲烷氧化菌(S2、T7)和3株CO氧化菌(M1、M7、M13),并确定了微生物的生长周期,其中CO氧化菌在对数期内完成了CO气体代谢,CO代谢率超过95%,而CH_(4)气体代谢伴随甲烷氧化菌的生长全过程,代谢相对缓慢,CH_(4)代谢率分别为76.1%、74.5%;此外,甲烷氧化菌利用了更多的CH_(4)气体进行生长繁殖,表现出比CO氧化菌更高的菌液浓度、更高的O_(2)消耗量以及更低的CO_(2)产生量,但CO氧化菌具有比甲烷氧化菌更强的气体代谢能力。研究结果可为采空区CH_(4)和CO等可燃性气体的综合防治提供基础,对防止采空区因自燃而引发热动力灾害事故,确保煤矿安全绿色开采具有重要意义。 展开更多
关键词 ch_(4)和CO氧化菌 微生物提取 唯一碳源 菌群结构 生长代谢特性
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AgCl/ZnO上CH_(4)光催化部分氧化制HCHO性能研究
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作者 王迎霄 张春来 +2 位作者 郝英东 孙楠楠 魏伟 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第8期46-56,共11页
CH_(4)光催化部分氧化为CH_(3)OH、HCHO等产物是一种潜在的低能耗CH_(4)转化路径,该转化路径存在CH_(4)活化难度高和产物选择性低等问题,高性能催化剂的设计和制备对解决这一系列问题至关重要。使用不同Zn前驱体,通过水热法分别制备了... CH_(4)光催化部分氧化为CH_(3)OH、HCHO等产物是一种潜在的低能耗CH_(4)转化路径,该转化路径存在CH_(4)活化难度高和产物选择性低等问题,高性能催化剂的设计和制备对解决这一系列问题至关重要。使用不同Zn前驱体,通过水热法分别制备了具有块状颗粒、纳米花、纳米片和团聚纳米颗粒等不同形貌特征的ZnO-x光催化剂,发现形貌特征对ZnO-x的CH_(4)光催化部分氧化制HCHO性能(简称“CH_(4)光催化氧化性能”)有显著影响。采用CH_(4)光催化氧化性能最好的ZnO-Cl为基底,进一步制备了nAgCl/ZnO-Cl光催化剂(n为AgNO_(3)物质的量分数)。采用X射线衍射、N_(2)吸/脱附和扫描电子显微镜等对光催化剂进行了表征,并研究了nAgCl/ZnO-Cl的CH_(4)光催化氧化性能。结果表明,2.0%AgCl/ZnO-Cl表现出了最优的CH_(4)光催化氧化性能。在5 mg 2.0%AgCl/ZnO-Cl作用下,当反应条件为25℃、0.1 MPa O_(2)、2.9 MPa CH_(4)、75 mLH_(2)O、光照强度450 mW/cm^(2)和光照2 h时,含氧液相产物(CH_(3)OH+CH_(3)OOH+HCHO)总产率达到10409μmol/(g·h),含氧液相产物总选择性为91.4%,其中主产物HCHO产率为6271μmol/(g·h),HCHO选择性为60.2%。自由基捕获实验结果表明,•O_(2)^(-)和空穴是CH_(4)活化为•CH_(3)的关键,并且•O_(2)^(-)与•CH_(3)的相互作用成为了反应的主要路径,该路径得到的初级产物(CH_(3)OOH)能够较为容易的被氧化为HCHO,从而显著提升了nAgCl/ZnO-Cl的HCHO选择性。 展开更多
关键词 ch_(4) 光催化部分氧化 ZNO HchO
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NH_(3)/CH_(4)燃烧特性分析
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作者 赵旭 《内燃机与配件》 2024年第18期15-17,共3页
氨是一种潜在的CO_(2)零排放能源替代品,因此对其燃烧特性进行深入研究对于优化燃烧过程和减少环境污染具有重要意义.本研究使用Chemkin软件进行模拟,探讨了NH_(3)/CH_(4)混合气体的燃烧特性,通过比较不同混合比例的NH_(3)/CH_(4)燃烧... 氨是一种潜在的CO_(2)零排放能源替代品,因此对其燃烧特性进行深入研究对于优化燃烧过程和减少环境污染具有重要意义.本研究使用Chemkin软件进行模拟,探讨了NH_(3)/CH_(4)混合气体的燃烧特性,通过比较不同混合比例的NH_(3)/CH_(4)燃烧过程中的热值、火焰传播速度和氮氧化物的排放含量等特性.模拟结果表明,在不同的混合比例下,NH_(3)/CH_(4)的燃烧速率在化学计量下燃烧速度最快,但同时会产生更多的氮氧化物.在实际应用中,应该综合考虑多种因素以达到最高的燃烧效率和最低的环境污染. 展开更多
关键词 chemkinPro NH_(3)/ch_(4) 燃烧特性 火焰传播速度 氮氧化物排放
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三峡水库典型支流库湾沉积物CH_(4)产生和氧化规律
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作者 孟江槐 康满春 +4 位作者 纪道斌 刘佳 肖尚斌 胡杰茗 韩燕星 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1670-1681,共12页
以三峡水库香溪河库湾为研究对象,采用原位加密采样(2021年5月)和室内培养方法,结合沉积物特性与水环境因子分析,探讨了香溪河库湾沉积物甲烷(CH_(4))释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生和氧化通量空间分布规律及其影响因素。结果表明:... 以三峡水库香溪河库湾为研究对象,采用原位加密采样(2021年5月)和室内培养方法,结合沉积物特性与水环境因子分析,探讨了香溪河库湾沉积物甲烷(CH_(4))释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生和氧化通量空间分布规律及其影响因素。结果表明:三峡水库泄水期间,香溪河库湾沉积物CH_(4)释放潜力的变化范围是6.35-2029.37 mg/(kg·d),沉积物-水界面CH_(4)产生通量和氧化通量的变化范围分别为0.04~0.73、0.03~0.62 mmol/(m^(2)·d);空间上,沉积物CH_(4)释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生及氧化通量在香溪河库湾和各典型横切面(XX02、XX05和XX06)间表现出空间差异性,主要受水深、TOC和温度的影响。垂向上,CH_(4)产生速率随沉积物深度的增加而减小,表层20 cm沉积物CH_(4)释放潜力占整柱沉积物的70%,可以用于估算库湾沉积物CH_(4)释放潜力。此外,沉积物-水界面CH_(4)产生通量与沉积物总有机碳呈极显著线性正相关关系,与水深呈显著的负相关关系。CH_(4)产生、氧化通量均与温度呈极显著正相关关系,温度升高导致CH_(4)氧化率线性下降,从而增加沉积物CH_(4)排放。泄水期香溪河库湾沉积物CH_(4)氧化率高达96.62%,表明进入水体的CH_(4)只是沉积物产生CH_(4)的很小一部分。 展开更多
关键词 三峡水库 香溪河 沉积物 ch_(4)产生 ch_(4)氧化
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崇明东滩湿地CH_(4)与N_(2)O双消减的耦合过程研究
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作者 陈汉 饶旭东 +2 位作者 滕钊军 张耀鸿 贾仲君 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2604-2613,共10页
N_(2)O还原驱动的CH_(4)厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻... N_(2)O还原驱动的CH_(4)厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19 a和86 a)为研究对象,设置3个试验处理(^(13)CH_(4),^(13)CH_(4)+N_(2)O,N_(2)O)进行室内厌氧培养。采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段,分析不同湿地土壤的N_(2)O型CH_(4)厌氧氧化速率及其固碳潜力,研究其相关功能基因的数量特征。结果发现,围垦稻田土壤中N_(2)O驱动的AOM速率为6.10^(7).51 ng·g^(-1)·d^(-1),显著高于自然滩涂湿地。供试土壤N_(2)O驱动CH_(4)厌氧氧化的^(13)C-SOC固碳量为18.1~49.4 nmol·g^(-1),表明该过程具有较强的固碳潜力。^(13)CH_(4)+N_(2)O添加条件下,供试土壤中硝酸盐型和硫酸盐型CH_(4)厌氧氧化古菌的mcr A功能基因丰度分别为(1.08~2.29)×10^(7) copies·g^(-1)和(2.55~14.30)×10^(7)copies·g^(-1),比只添加^(13)CH_(4)处理分别高出25.8%~64.1%和41.0%~50.1%;相反,亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化细菌的pmo A功能基因丰度则无明显变化。相关性分析发现N_(2)O驱动的AOM速率与nos ZⅡ基因和硝酸盐型mcr A基因均呈显著正相关,表明nos ZⅡ型N_(2)O还原微生物和硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化古菌可能共同参与了N_(2)O驱动的CH_(4)厌氧氧化过程,而硫酸盐型CH_(4)厌氧氧化古菌则在自然滩涂湿地中发挥着重要作用。研究表明,围垦植稻在一定程度上促进了N_(2)O驱动的CH_(4)厌氧氧化作用。 展开更多
关键词 滨海湿地 ch_(4)厌氧氧化 N_(2)O还原 耦合反应 mcrA基因 nosZⅡ基因
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Effects of soil moisture and temperature on CH_4 oxidation and N_2O emission of forest soil 被引量:2
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作者 张秀君 徐慧 陈冠雄 《Journal of Forestry Research》 CAS CSCD 2000年第3期203-206,共4页
Soil samples were taken from depth of 0-12cm in the virgin broad- leaved/Korean pine mixed forest in Changbai Mountain in April, 2000. 20 μL·L-1 and 200 μL·L-1 CH4 and N2O concentration were supplied for a... Soil samples were taken from depth of 0-12cm in the virgin broad- leaved/Korean pine mixed forest in Changbai Mountain in April, 2000. 20 μL·L-1 and 200 μL·L-1 CH4 and N2O concentration were supplied for analysis. Laboratory study on CH4 oxidation and N2O emission in forest soil showed that fresh soil sample could oxidize atmospheric methane and product N2O. Air-dried soil sample could not oxidize atmospheric methane, but could produCt N2O. However, it could oxidize the supplied methane quickly when its concentration was higher than 20 μL·L-1. The oxidation rate of methane was increased with its initial concentration. An addition of water to dry soil caused large pulse of N2O emissions within 2 hours. There were curvilinear correlations between N2O emission and temperature (r2=0.706, p <0.05), and between N2O emission andtwater content (r2=0.2968. p <0.05). These suggested temperature and water content were important factors controlling N2O emission. The correlation between CH4 oxidization and temperature was also found while CH4 was supplied 200 μL·L-1 (r2 =0.3573, p<0.05). Temperature was an important f8Ctor controlling CH4 oxidation. However, when 20 μL·L-1 CH4 was supplied, there was no correlation among CH4 oxidization, N2O emission, temperature and water content. 展开更多
关键词 Air-dried soil Fresh forest soil ch_4 oxidation N_2O emission
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夜间增温下施硅对稻田CH_(4)好氧氧化及其氮响应的影响
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作者 周聪 谢晴 +4 位作者 薛梦琪 张耀鸿 娄运生 贾仲君 高霄鹏 《南方农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2133-2141,共9页
【目的】研究硅肥对增温稻田甲烷(CH_(4))好氧氧化速率的影响效应,为探索未来全球变暖背景下稻田温室气体减排措施提供科学依据。【方法】采用田间开放式增温系统对稻田土壤进行夜间增温,共设4个处理:夜间常温不施硅(CK)、夜间增温不施... 【目的】研究硅肥对增温稻田甲烷(CH_(4))好氧氧化速率的影响效应,为探索未来全球变暖背景下稻田温室气体减排措施提供科学依据。【方法】采用田间开放式增温系统对稻田土壤进行夜间增温,共设4个处理:夜间常温不施硅(CK)、夜间增温不施硅(NW)、夜间常温施硅(Si)和夜间增温施硅(NW+Si)。采集上述处理4年后的耕层根际土和非根际土,在无氮添加和氮添加(NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)和尿素)条件下进行室内培养,采用^(13)CH_(4)标记方法,研究稻田CH_(4)好氧氧化速率和固碳特征及其对氮肥的响应。【结果】Si处理稻田土壤的总有机碳和水溶性有机碳含量分别为23.2 g/kg和216.7 mg/kg,较CK稻田提高10.5%和26.7%;而NW处理的总有机碳和水溶性有机碳则分别较CK稻田降低11.9%和9.9%。施硅处理(Si和NW+Si)根际土的CH_(4)好氧氧化速率显著高于不施硅处理(CK和NW)(P<0.05),其中Si处理的氧化速率最高,为10.9μg/(g·d),较NW处理提高45.3%。施硅处理(Si和NW+Si)非根际土壤中CH_(4)氧化驱动的^(13)C有机碳(^(13)C-SOC)净增量为12.5~13.2μmol/g,固碳效率达61%~66%,均高于不施硅处理(CK和NW)。添加氮条件下4个处理的CH_(4)氧化速率总体上大幅增加,其中以NW+Si处理的非根际土最明显。相反,氮添加对稻田的^(13)C-SOC净增量无明显影响,从而降低了稻田土壤CH_(4)氧化驱动的固碳效率。【结论】施硅可缓解夜间增温对稻田CH_(4)氧化过程的抑制作用,同时也提高其固碳效率。 展开更多
关键词 ch_(4)好氧氧化 夜间增温 施硅 固碳效率
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C_(24)N_(24)负载Sc单原子催化剂催化甲烷氧化为甲醇的理论计算
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作者 汪曼 王军凯 +2 位作者 黄珍霞 葛英豪 黄起焓 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2023年第4期17-22,共6页
甲醇是一种很有前途的清洁能源,有望替代不可再生的石油能源.因此,将储量巨大,但不易运输的甲烷氧化为甲醇具有十分重要的意义.首先通过密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算研究了Sc原子与C_(24)N_(24)之间的稳定性.结果表... 甲醇是一种很有前途的清洁能源,有望替代不可再生的石油能源.因此,将储量巨大,但不易运输的甲烷氧化为甲醇具有十分重要的意义.首先通过密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算研究了Sc原子与C_(24)N_(24)之间的稳定性.结果表明,Sc原子与C_(24)N_(24)的结合能(-9.064 eV)小于Sc原子的内聚能(-4.518 eV),即Sc@C_(24)N_(24)具有良好的稳定性.在此基础上,进一步研究了甲烷在Sc@C_(24)N_(24)表面催化氧化制备甲醇的工艺过程,以N_(2)O为氧化剂在Sc@C_(24)N_(24)单原子上进行甲醇的催化氧化反应.结果表明:N_(2)O首先吸附在Sc@C_(24)N_(24)上,然后直接分解为N_(2)和O ads.N_(2)被释放,只有O ads被吸附于Sc@C_(24)N_(24)作为活性氧,用于后续催化甲烷氧化制甲醇过程.甲烷的氧化过程包括两个步骤:(1)CH_(4)+O ads→CH_(3)*+OH*,反应势垒为0.43 eV;)CH_(3)*+OH*→CH_(3)OH,反应势垒为0.63 eV.最后,生成的CH_(3)OH分子将离开Sc@C_(24)N_(24)单原子催化剂表面,这一步所需的能量分别为1.29 eV.这些发现为甲醇的催化氧化反应提供了理论指导,Sc@C_(24)N_(24)有望成为催化甲烷制备甲醇的高效单原子催化剂. 展开更多
关键词 甲烷氧化 C_(24)N_(24)富勒烯 DFT 单原子催化剂
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2022年8月北黄海北部溶解甲烷分布、海-气交换通量及影响因素
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作者 徐雪梅 王明丽 +4 位作者 何宗财 韩建波 邢庆会 王心怡 陈虹 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期782-793,共12页
科学评估陆架边缘海溶解甲烷(CH_(4))的分布及海-气交换通量对于认识陆架边缘海CH_(4)的释放对大气CH_(4)的区域性贡献具有重要意义。基于2022年8月的现场调查数据和资料,研究北黄海北部海水溶解CH_(4)的分布、海-气交换通量及影响因素... 科学评估陆架边缘海溶解甲烷(CH_(4))的分布及海-气交换通量对于认识陆架边缘海CH_(4)的释放对大气CH_(4)的区域性贡献具有重要意义。基于2022年8月的现场调查数据和资料,研究北黄海北部海水溶解CH_(4)的分布、海-气交换通量及影响因素。结果表明:研究海域溶解CH_(4)浓度为4.0~63.3 nmol/L,饱和度为168%~2 360%,高值区位于鸭绿江口附近海域,随着离岸距离的增加表层海水溶解CH_(4)浓度迅速降低。鸭绿江等陆源冲淡水的输入耦合海水及沉积物有机质的降解致使近岸海域海水CH_(4)升高;陆源冲淡水与海水混合过程中海水CH_(4)的氧化消耗也是控制CH_(4)浓度和分布不容忽视的重要过程。离岸海域海水及沉积物有机质厌氧降解耦合黄海冷水团的作用使得底层海水溶解CH_(4)浓度高于表层海水。研究海域海-气CH_(4)交换通量为18.4~578.8μmol/(m^(2)·d),是大气CH_(4)的源;鸭绿江口附近海域海-气CH_(4)交换通量高于离岸海域。由此可见,受陆源冲淡水输入的影响研究海域溶解CH_(4)浓度和海-气交换通量具有显著的区域性差异,且变幅高于世界其他海域;加强河口以及近海调查研究对于准确评估陆架边缘海CH_(4)的排放,明确CH_(4)排放源项的构成及制定CH_(4)减排的有效措施至关重要。 展开更多
关键词 北黄海 溶解甲烷 海-气ch_(4)交换通量 冲淡水输入 有机质厌氧降解
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改性载体厌氧氨氧化生物膜在浅层地下水修复中脱氮效能的模拟研究
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作者 王俊杰 杨津津 +7 位作者 李绍康 侯军华 常根旺 钟根茂 邓明涛 薛毅恒 李翔 白顺果 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1965-1974,共10页
为探究厌氧氨氧化菌(AnAOB)在模拟地下水环境条件下脱氮性能的研究,以人工配水为进水,采用可渗透反应墙(PRB)作为模拟装置,使用纳米零价铁(nZVI)改性生物炭(BC)(nZVI@BC)厌氧氨氧化菌(AnAOB)生物膜作为填料,设置装置模拟温度从高温(33℃... 为探究厌氧氨氧化菌(AnAOB)在模拟地下水环境条件下脱氮性能的研究,以人工配水为进水,采用可渗透反应墙(PRB)作为模拟装置,使用纳米零价铁(nZVI)改性生物炭(BC)(nZVI@BC)厌氧氨氧化菌(AnAOB)生物膜作为填料,设置装置模拟温度从高温(33℃)降至实验室室温(21℃)的过程,探究降温过程中AnAOB生物膜填料对PRB装置脱氮性能的影响。结果表明:①PRB装置经过71 d的模拟运行,nZVI@BC载体AnAOB生物膜的PRB装置总氮(TIN)去除率达到82%,明显优于空白组(59.27%),且AnAOB生物膜脱氮贡献率占22.73%。②随着温度的变化,AnAOB生物膜的红色逐渐变淡,且生物膜污泥逐渐流失。③微生物群落结构表明,微生物多样性下降,优势物种在富集。从门水平上看,绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度提升,逐步成为优势菌门,而浮霉菌门(Planctomycetota)和变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度则降低。从属水平上来看,AnAOB优势属Candidatus Brocadia的相对丰度逐步提升,Candidatus Kuenenia的相对丰度则降低。研究显示,nZVI@BC载体AnAOB生物膜填料组成的生物膜微生物系统在PRB装置降温过程中维持稳定,同时AnAOB生物膜群落结构随降温过程的变化而变化,以应对降温过程中带来的不利影响。 展开更多
关键词 氨氮(NH_(4)^(+)-N) 厌氧氨氧化菌(AnAOB) 填料 温度 微生物多样性 可渗透反应墙(PRB)
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温室气体光电催化的研究进展
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作者 祝春彤 孟祥钰 +1 位作者 孙岳明 代云茜 《化工时刊》 CAS 2024年第4期36-39,109,共5页
温室气体的光电催化转化是当前科研领域的研究热点,其不仅有助于缓解全球气候变化问题,还能实现能源的有效和循环利用。目前,光催化、电催化、光电催化等多种催化技术被用于温室气体的转化,但催化剂活性提升仍面临挑战。作者根据现阶段... 温室气体的光电催化转化是当前科研领域的研究热点,其不仅有助于缓解全球气候变化问题,还能实现能源的有效和循环利用。目前,光催化、电催化、光电催化等多种催化技术被用于温室气体的转化,但催化剂活性提升仍面临挑战。作者根据现阶段温室气体的研究现状,系统地总结了光电催化反应及性能评价,进一步阐述了光电催化在二氧化碳还原和甲烷氧化领域的研究进展,并对未来温室气体光电转化进行展望。 展开更多
关键词 光电催化性能评价 光电还原CO_(2) 光电氧化ch_(4) 半导体催化剂
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生物炭施用两年后对热带地区稻菜轮作土壤N_(2)O和CH_(4)排放的影响
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作者 胡煜杰 唐瑞杰 +4 位作者 胡天怡 陈绮琦 汤水荣 伍延正 孟磊 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期929-939,共11页
通过探究生物炭施用两年后对海南典型稻菜轮作模式土壤氧化亚氮(N_(2)O)和甲烷(CH_(4))排放的影响,旨在明确生物炭在该模式下对温室气体排放的长期效应,可为我国热带地区稻菜轮作系统N2O和CH_(4)减排提供理论依据.田间试验共设置4个处理... 通过探究生物炭施用两年后对海南典型稻菜轮作模式土壤氧化亚氮(N_(2)O)和甲烷(CH_(4))排放的影响,旨在明确生物炭在该模式下对温室气体排放的长期效应,可为我国热带地区稻菜轮作系统N2O和CH_(4)减排提供理论依据.田间试验共设置4个处理,分别为:不施氮肥对照(CK)、施氮磷钾肥(CON)、施氮磷钾肥配施20 t·hm^(-2)生物炭(B1)和施氮磷钾肥配施40 t·hm^(-2)生物炭(B2)处理.结果表明:(1)相较于CON常规施氮处理,B1和B2添加生物炭处理显著减少了早稻季32%和54%的N_(2)O排放,但在晚稻季B1和B2处理显著增加了31%和81%的N_(2)O排放,辣椒季N_(2)O的累积排放量则显著高于早稻和晚稻季,且B1处理显著减少了35%的N_(2)O的排放,B2处理相较于CON处理无显著性差异;(2)B1和B2比CON处理显著减少了早稻季63%和65%的CH_(4)排放,在晚稻季B2处理显著增加了41%的CH_(4)排放,B1处理相较于CON处理无显著性差异,辣椒季各处理CH_(4)的累积排放量无显著性差异;(3)晚稻季贡献了稻菜轮作系统主要的总增温潜势(GWP),CH_(4)的排放量决定了GWP和温室气体排放强度(GHGI)的大小.生物炭施用两年后,B1降低了整个稻菜轮作系统的GHGI,B2增加了GHGI,并达到显著水平,但B1和B2处理在早稻季和辣椒季显著降低了GHGI,仅B2处理在晚稻季增加了GHGI;(4)B1和B2相较于CON处理显著增加了早稻产量33%和51%,且B1和B2处理显著增加辣椒季产量53%和81%,晚稻季除不施氮肥CK处理外,其它处理产量无显著性差异.研究结果表明,热带地区稻菜轮作系统温室气体排放的大小主要取决于晚稻季的CH_(4)排放,而生物炭施用两年后仅低量生物炭配施氮肥有显著的减排作用,但高低量生物炭配施氮肥对早稻和辣椒季作物增产具有持续性. 展开更多
关键词 热带地区 生物炭 稻菜轮作 氧化亚氮(N_(2)O) 甲烷(ch_(4)) 全球增温潜势(GWP)
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单原子催化剂的合成及在环境治理中的研究进展
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作者 陈燚钧 程美娜 +3 位作者 金龙 李娟红 杨海亮 刘忻 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期299-303,共5页
在污染日趋严重的今天,环境催化技术愈发重要。催化剂催化性能与其活性位点息息相关,传统纳米催化剂因原子间堆叠导致有效活性位点不足。近年来,具有单位点、100%原子利用率及特殊电子结构的单原子催化剂(SACs)受到广泛关注,有望提高反... 在污染日趋严重的今天,环境催化技术愈发重要。催化剂催化性能与其活性位点息息相关,传统纳米催化剂因原子间堆叠导致有效活性位点不足。近年来,具有单位点、100%原子利用率及特殊电子结构的单原子催化剂(SACs)受到广泛关注,有望提高反应催化效率。总结了SACs的合成策略,梳理了其近年来在CO_(2)还原、CH_(4)部分氧化及有机物降解等环境领域的应用,并对其未来发展进行展望。 展开更多
关键词 单原子金属基催化剂 合成策略 CO_(2)还原 有机物降解 ch_(4)部分氧化
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Ultrathin zirconium-porphyrin based nanobelts as photo-coupled electrocatalysis for CH_(4) oxidation to CO 被引量:2
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作者 Haoming Guo Liang Wu +2 位作者 Siyang Nie Deren Yang Xun Wang 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2023年第11期12641-12646,共6页
The development of novel and effective methods for the activation of methane is fascinating,which offers a promising potential for the sustainable development of chemical industry and the mitigation of greenhouse effe... The development of novel and effective methods for the activation of methane is fascinating,which offers a promising potential for the sustainable development of chemical industry and the mitigation of greenhouse effect.Here we successfully synthesize two-dimensional(2D)Zr/5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin(TCPP)ultrathin nanobelts(UNBs)as a high efficiency catalyst for methane(CH_(4))oxidation to carbon monoxide(CO).The Co-UNBs show well photo-coupled electrocatalytic performances for CH4 activation(CO production rates are 0.171 and 8.416 mmol·g−1·h−1 under dark/visible light,respectively).Density functional theory(DFT)calculations were performed to illustrate the mechanism of photoelectrocatalytic process and the high efficiency oxidation of CH4 to CO.Based on the ultrathin structure and highly efficient catalytic properties,this work provides a prospecting avenue for the design and synthesis of methane oxidation catalyst. 展开更多
关键词 ultrathin Co-Zr/5 10 15 20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin(TCPP)nanobelts photo-coupled electrocatalyst ch_(4)oxidation density functional theory(DFT)calculation
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城市河流CH_(4)和N_(2)O产生及排放研究进展
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作者 李轩 苑心 +2 位作者 门聪 杨静怡 左剑恶 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4932-4945,共14页
甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)是备受关注的温室气体.近年来,城市河流已经成为不可忽视的CH_(4)和N_(2)O排放源,亟需予以关注.探究城市河流CH_(4)和N_(2)O产生及排放的时空特征、机制和影响因素对城市碳减排具有重要意义.通过梳理近2... 甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)是备受关注的温室气体.近年来,城市河流已经成为不可忽视的CH_(4)和N_(2)O排放源,亟需予以关注.探究城市河流CH_(4)和N_(2)O产生及排放的时空特征、机制和影响因素对城市碳减排具有重要意义.通过梳理近20年国内外文献关于城市河流CH_(4)和N_(2)O溶存浓度与排放通量实测数据,总结了当前城市河流CH_(4)和N_(2)O排放的时空特征;估算得到2018年北京市城市河流的CH_(4)和N_(2)O排放量(以CO_(2)-eq计)分别为234.63 Gg和59.53 Gg,估算得到2018年上海市城市河流的CH_(4)和N_(2)O排放量(以CO_(2)-eq计)分别为159.86 Gg和260.24 Gg,表明城市河流是不容忽视的CH_(4)和N_(2)O排放源;整理了城市河流中CH_(4)和N_(2)O的产生/消耗过程与输入/输出过程;从河流内部理化性质、河流外部水文及植被条件、城市化进程的角度,分析了城市河流CH_(4)和N_(2)O产生与排放过程的主要影响因素;最后提出了城市河流CH_(4)和N_(2)O排放核算与减排的未来研究重点,为今后城市河流的温室气体减排提供理论支持. 展开更多
关键词 城市河流 碳排放 甲烷(ch_(4)) 氧化亚氮(N_(2)O) 时空特征 产排机制 影响因素
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Bi_(2)O_(2)CO_(3)/Fe_(3)O_(4)磁性复合物在环境污染治理领域中的应用 被引量:4
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作者 闫雪倩 裴向军 +5 位作者 杜杰 米晓慧 白琳嵚 马蕊 张明宽 钱进 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期3515-3525,共11页
以Fe_(3)O_(4)纳米粒子和Bi_(2)O_(2)CO_(3)为原料,采用溶剂热法制备Bi_(2)O_(2)CO_(3)/Fe_(3)O_(4)磁性复合物,并通过对印染废水中染料的去除、剩余污泥厌氧消化过程中产甲烷潜力的影响两方面探讨其在环境污染治理中的应用。借助X射线... 以Fe_(3)O_(4)纳米粒子和Bi_(2)O_(2)CO_(3)为原料,采用溶剂热法制备Bi_(2)O_(2)CO_(3)/Fe_(3)O_(4)磁性复合物,并通过对印染废水中染料的去除、剩余污泥厌氧消化过程中产甲烷潜力的影响两方面探讨其在环境污染治理中的应用。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和比表面积及孔径分析对Bi_(2)O_(2)CO_(3)/Fe_(3)O_(4)复合物进行表征分析,SEM分析结果表明复合物表面较粗糙,BET结果显示复合物的比表面积为9.2294m^(2)/g,Fe_(3)O_(4)的引入大幅度增加了Bi_(2)O_(2)CO_(3)的比表面积,使其具有明显的介孔结构。一方面,以甲基橙(MO)为目标污染物,研究了不同实验条件下该材料对染料的去除效果,结果表明,最大吸附量可达14.373mg/g,且该吸附反应过程符合拟二级动力学和Langmuir吸附等温模型,趋于单分子层吸附;另一方面,评估了复合物对污泥厌氧消化产甲烷潜力的影响,结果表明,复合物的引入对污泥厌氧消化产甲烷过程有一定的促进作用,累积产甲烷量相比于对照组提高了10%。分别用一级动力学模型和修正Gompertz模型模拟厌氧消化过程,模拟结果显示一级动力学模型可以更好地描述引入Bi_(2)O_(2)CO_(3)/Fe_(3)O_(4)磁性复合物的污泥厌氧消化过程。 展开更多
关键词 碳酸氧铋/四氧化三铁 磁性材料 吸附 甲基橙 剩余污泥 厌氧消化 产甲烷潜力
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脉冲火花放电等离子体能源转化的现状和挑战 被引量:1
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作者 张帅 章程 邵涛 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期963-976,共14页
“3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体... “3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体放电形式的低温等离子体能源转化技术颇受关注。概述了脉冲火花放电等离子体在固氮、CO_(2)转化、CH_(4)裂解、高碳烃裂解等多种能源转化反应中的应用进展和技术难题,探讨了快脉冲放电中引导气体击穿机制、气体快速加热机制、通道膨胀效应、链式自由基化学反应等物理化学过程,并提出了利用等离子体诊断手段(条纹相机、场致激光二次谐波,激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射等)和耦合模拟仿真方法(PIC-MCC、流体、反应动力学模型)揭示高能电子、发光图像、空间电场、关键自由基和振动态的演化过程。 展开更多
关键词 低温等离子体 脉冲放电 氧化固氮 CO_(2)/ch_(4)干重整 ch_(4)裂解
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排水管道中CH_(4)、H_(2)S与N_(2)O的产生机制及其控制策略 被引量:9
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作者 郝晓地 杨振理 +1 位作者 张益宁 于文波 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-12,共12页
排水管道厌氧环境会产生甲烷(CH_(4))与硫化氢(H_(2)S),而好氧及缺氧环境又会诱发氧化亚氮(N_(2)O)。污水中所含有机物(COD)、氮(N)和硫酸盐(SO_(4)^(2-))是产生这些气体的主要根源。系统综述了3种有害气体的产生机理,厘清污水中污染物... 排水管道厌氧环境会产生甲烷(CH_(4))与硫化氢(H_(2)S),而好氧及缺氧环境又会诱发氧化亚氮(N_(2)O)。污水中所含有机物(COD)、氮(N)和硫酸盐(SO_(4)^(2-))是产生这些气体的主要根源。系统综述了3种有害气体的产生机理,厘清污水中污染物、管道中微生物及管道环境对有害气体产生的影响。基于此,有针对性地提出了这几类气态污染物的控制策略。其中,对CH_(4)与H_(2)S的抑制手段集中在向管道中投加药剂以限制其产生源头,然而投加NO_(3)^(-)或NO_(2)^(-)药剂与通入氧气这两种控制手段可能会导致N_(2)O这种温室气体的大量产生。因此,应充分了解排水管道中各复杂因素之间的相互作用,以实现对有害污染气体的控制,并实现碳减排的目标。 展开更多
关键词 排水管道 甲烷(ch_(4)) 硫化氢(H_(2)S) 氧化亚氮(N_(2)O) 厌氧分解 硫酸盐还原菌(SRB)
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长江上游大型水库颗粒物沉降及对甲烷产汇的影响 被引量:1
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作者 李哲 张媛媛 《人民长江》 北大核心 2023年第1期37-45,97,共10页
水库修建及运行改变了沿纵向水动力梯度的沉积模式,导致颗粒有机碳(POC)的来源比例变化、不平衡的化学计量沉降,进而改变了甲烷(CH_(4))的产汇变化,影响全球内陆水体碳循环。然而,受筑坝蓄水与水库调度运行影响,变化水文环境中有机碳(OC... 水库修建及运行改变了沿纵向水动力梯度的沉积模式,导致颗粒有机碳(POC)的来源比例变化、不平衡的化学计量沉降,进而改变了甲烷(CH_(4))的产汇变化,影响全球内陆水体碳循环。然而,受筑坝蓄水与水库调度运行影响,变化水文环境中有机碳(OC)来源与迁移转化过程如何影响水库CH_(4)的产汇仍存在较大的不确定性。采用总结与统计分析方法,梳理了近年来长江上游颗粒化学计量、颗粒有机质来源和CH_(4)浓度研究结果,进一步探讨了长江上游大型水库POC的影响因素及对CH_(4)的影响机制。研究发现:陆源POC是长江上游大型水库POC的主要来源,大量的沉积物沉积在三峡水库中部,并在水动力梯度下构成了不平衡的化学计量沉积模式;陆源POC、细颗粒P引起的不平衡化学计量比以及微生物CH_(4)氧化共同驱动并调节了低水平CH_(4)的长期累积。研究成果可为长江上游大型水库CH_(4)的长期趋势预测提供基础。 展开更多
关键词 甲烷产汇 颗粒有机碳来源 颗粒物沉降 不平衡化学计量比 甲烷氧化 大型水库 长江上游
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地下滴灌土壤水分分布对设施种植农田甲烷通量的影响 被引量:2
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作者 王京伟 何秋琴 +1 位作者 宋晓伟 牛文全 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1368-1378,共11页
为优化设施土壤水分管理、挖掘固碳减排潜力,该文采用田间控制性试验,以设施农业中普遍栽培的番茄为对象,研究了不同滴灌管埋深(0、10、20、30 cm,依次记为DI、SDI10、SDI20、SDI30)土壤水分状况对土壤甲烷(CH_(4))通量变化的影响及其... 为优化设施土壤水分管理、挖掘固碳减排潜力,该文采用田间控制性试验,以设施农业中普遍栽培的番茄为对象,研究了不同滴灌管埋深(0、10、20、30 cm,依次记为DI、SDI10、SDI20、SDI30)土壤水分状况对土壤甲烷(CH_(4))通量变化的影响及其驱动机理.结果表明:①不同滴灌管埋深的番茄土壤CH_(4)通量呈波动变化,但总体为吸收效应.“植株+土壤”条件下,SDI20、SDI30的CH4累积吸收量分别为DI的7.12、4.11倍(P<0.05);“根系+土壤”条件下,SDI20、SDI30的CH_(4)累积吸收量分别较DI增加26.02%、89.43%(P<0.05).滴灌管埋深增加造成的土壤水分分布和水分均匀度差异对土壤CH4吸收量具显著调节作用.②滴灌管埋深显著影响根区土壤理化特性,如SDI10、SDI20、SDI30的土壤NO_(3)^(-)-N含量分别为DI的2.21、2.28、1.54倍(P<0.05),SDI10、SDI20的0~20 cm土壤充气孔隙度较DI增加14.45%、33.27%(P<0.05);滴灌管埋深增加造成的土壤理化特性改变明显提高了番茄根系分叉数,增强了根-土互作,形成了利于CH4氧化的条件,如SDI20、SDI30显著增加了CH4氧化基因K10944(pmoA-amoA)、K10945(pmoB-amoB)、K10946(pmoC-amoC)的拷贝数,而这些基因拷贝数与CH_(4)累积吸收量、根系分叉数均呈显著正相关.③CH4累积吸收量变化的路径分析表明,CH_(4)氧化基因拷贝数变化是影响CH4累积吸收量的关键因素,而滴灌管埋深变化造成的根系分叉数(R=0.77)与NH_(4)^(+)-N含量(R=0.42)的差异对CH_(4)氧化基因具有显著的直接调节效应.总体上,SDI20、SDI30通过提高根系分叉数、CH_(4)氧化基因拷贝数和果实膨大期叶片鲜质量,增强了“地面植株-根-土”交互作用,促进了土壤CH4吸收;DI、SDI10相对减弱了“地面植株-根-土”交互作用,抑制了土壤CH_(4)吸收.研究显示,滴灌管埋深通过影响土壤水分分布状况和植株生长差异调节根-土互作以及土壤CH4累积吸收量. 展开更多
关键词 土壤水分分布 ch_(4)通量 根区土壤 根系分叉数 ch_(4)氧化基因
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