Self-absorption effects of laser-induced breakdown spectroscopy under different gases and gas pressures

The self-absorption effect is one of the main factors affecting the quantitative analysis accuracy of laser-induced breakdown spectroscopy.In this paper,the self-absorption effects of laserinduced 7050 Al alloy plasma under different pressures in air,Ar,and N2have been studied.Compared with air and N2,Ar significantly enhances the spectral signal.Furthermore,the spectral self-absorption coefficient is calculated to quantify the degree of self-absorption,and the influences of gas species and gas pressure on self-absorption are analyzed.In addition,it is found that the spectral intensity fluctuates with the change of pressure of three gases.It can also be seen that the fluctuation of spectral intensity with pressure is eliminated after correcting,which indicates that the self-absorption leads to the fluctuation of spectral intensity under different pressures.The analysis shows that the evolution of optical thin spectral lines with pressure in different gases is mainly determined by the gas properties and the competition between plasma confinement and Rayleigh–Taylor instability.

基于GHGs清单编制的企业环境审计研究

为应对温室气体减排和大气污染减排的双重压力,我国加大对高耗能高排放企业碳排放的管控,并且发布的碳达峰、碳中和目标也深刻影响着我国各行业领域发展,企业进行节能减排工作势在必行。本文从企业纬度出发,以高耗能高排放的石化产业为代表展开具体性研究。在环境审计的基础上引入另一种形式的能源审计方式即GHGs清单编制(碳盘查),通过核算温室气体与大气污染物排放量,厘清石化企业碳排放源头与结构,衡量能源消耗的降低程度,深层挖掘企业减排潜力。通过研究发现,GHGs清单编制能够为企业节能减排工作提供方向性指导,对促进我国大气环境审计实践发展具有重要的现实意义。

水力发电生命周期评价及碳足迹区域化分析

基于生命周期评价方法,对我国典型水电站水力发电生命周期碳足迹及其他环境影响进行了评估,并分析讨论了不同区域水力发电碳足迹的差异性及原因。结果显示,三峡水电站单位水电碳足迹(以CO_(2)当量计)为12.7 g/(kW·h),主要来源于运行阶段,造成其他环境影响的主要阶段为土建工程阶段,其次为机电设备制造阶段;我国不同省级行政区单位水电碳足迹差距较大,与全国平均值相差±20%以上的省级行政区有24个;各省级行政区运行阶段碳足迹占比为47.94%~96.82%,占比超过80%的省级行政区有19个。研究结果可以为我国及省级发电清单编制与电网结构调整提供数据支撑。

碳中和标准体系建设现状、实践及展望

通过对国内外现行和正在研制的碳中和相关标准进行梳理和归纳,结合碳中和实现路径中标准的运用实践,探究我国不同行业、不同领域碳中和标准体系建设现状。指出我国的碳中和标准体系建设存在着顶层设计和统筹机制不完善、政策与标准发展不协调、技术研发与标准结合不紧密等问题,提出了强化统筹规划和顶层设计、构建标准实施和监管体系、加快制定急需技术标准、建设绿色产品认证制度、构建绿色金融标准体系,以及推进国际交流与合作等标准化工作建议。

温室气体管控纳入化工园区规划环评的技术方法探索和实证研究

《中共中央国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》中明确提出“将温室气体管控纳入环评管理”,温室气体管控纳入环评已成为深入推进碳达峰行动的重要举措。产业园区是控制污染物和温室气体排放增量的重要载体,是推进减污降碳源头防控的重要抓手。该研究重点围绕协同减污降碳优化规划方案这一关键问题,探索产业园区规划环评中开展温室气体评价的技术方法,并以某石化园区为例开展了实践探索。为了在环评中科学、合理地分析和评价温室气体减排潜力,从两方面探索评价技术方法:一是温室气体与大气耦合评价方法,开展温室气体评价重点排放设施能效分析,结合大气评价中空气质量目标改善要求和初步模拟预测结果,联合提出淘汰高耗低效热源设施、分阶段推进清洁能源替代的规划调整建议;二是研究创新温室气体评价和循环经济分析紧密结合的环评方法,遵循化工园区协同、合作、共享的一体化设计理念和循环经济理念,以资源循环降碳、能效提升降碳为目标,充分发挥化工园区碳固定、碳消纳的天然优势,促进园区内产业链协同。实证研究表明:①通过全面识别园区减污和降碳的关键环节,以“提效-控煤”为主线,温室气体评价与大气评价联合提出热源点整合方案;聚焦园区CO_(2)资源化利用、能源梯级利用,推动两家企业6套装置实施CO_(2)回收,并实施聚碳酸酯、碳酸乙烯酯等CO_(2)产业链利用项目,将零散企业余热资源统一纳网,实现余热余压利用,很好地验证了前述技术方法的可行性,以及温室气体评价对能源规划方案和产业循环经济方案的优化调整作用。②基于现行产业园区环评的评价技术流程,采用全过程纳入模式,提出了温室气体全过程评价技术框架,即现状评价“挖潜力”、规划分析“融理念”、影响识别“定目标”、影响评价“评趋势”、方案论证“明措施”、调整建议“优方案”。此外,对未来研究提出展望,一是增强污染防治与气候治理的协同性,二是关注难以量化的新排放源和非二氧化碳温室气体,三是结合不同园区面临的能源转型和环境目标压力,形成差异化的温室气体减排方案。该研究提出的技术框架和评价方法为优化化工园区环评源头管控作用起到有力支撑,具有重要的现实意义。

施氮和增温对鄱阳湖灰化薹草(Carex cinerascens Kukenth.)湿地秋草生长期氧化亚氮排放的影响

湿地是地球上十分重要的氮库,而且对大气氮沉降增加、气候变暖等全球变化响应非常敏感。目前关于湿地氧化亚氮(N_(2)O)的研究还存在较大的区域不均衡性,湿地N_(2)O排放对全球变化的响应也具有很大的不确定性。因此,本研究通过在鄱阳湖灰化薹草(Carex cinerascens Kukenth.)湿地开展N_(2)O通量原位监测及全球变化模拟实验,以揭示鄱阳湖灰化薹草湿地N_(2)O排放变化特征及其对施氮和增温的响应关系。结果表明,鄱阳湖灰化薹草湿地总体上是N_(2)O弱源,平均N_(2)O通量为(5.77±1.45)μg/(m^(2)·h)。施氮对鄱阳湖灰化薹草湿地N_(2)O通量有显著影响,相对于不施氮,施氮可显著提升2.7倍的N_(2)O排放通量。增温及其与施氮的交互作用对N_(2)O通量的影响不显著。鄱阳湖灰化薹草湿地N_(2)O排放过程主要由湿地植物调节,而与空气温度、土壤温度、土壤水分等非生物因素无显著相关关系。研究结果有利于深入认识全球变化与湖泊湿地N_(2)O排放的互馈作用,并为评估全球变化背景下湖泊湿地N_(2)O收支平衡提供重要支撑;未来还需要加强多因子交互作用研究并开展长期连续监测,从而为阐明湿地氮循环对全球变化的响应机制和构建气候预测模型提供验证数据和理论依据。

牛舍各种温室气体减排控制研究

温室气体指能够吸收地球大气层中长波辐射并导致大气温度升高的气体,其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和氟气等是对气候变化影响最为突出的气体。畜牧业产生的温室气体排放量占全球排放总量的比例较大,因此,为减少畜牧业对气候变化的影响,控制牛舍的温室气体排放尤为重要。目前,控制牛舍温室气体排放的主要途径有两种方法:通过改善畜牧业生产方式和管理模式以减少温室气体产生;通过技术手段控制温室气体的排放。文章阐释了牛排出的温室气体在舍内的毒性作用,着重分析了影响温室气体排放的相关因素及其控制方法,从饲料成分及添加剂调控、舍内环境安置吸附剂、舍外环境优化等角度出发探讨了多种牛舍温室气体减排控制措施,剖析现有技术的优势与存在的问题,为推动环境友好型、可持续发展的科学畜禽养殖实践提供参考。

GaSe/ZnS异质结的结构和界面性质的第一性原理研究

本文设计了一种GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构(vdWH),并用第一性原理计算系统地分析了该异质结构的几何、电子、输运性质。通过结合能、声子谱、从头算分子动力学(AIMD)模拟验证了所构建GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构的稳定性。详细计算了GaSe/ZnS vdWH界面性质中的平面平均电子密度差和平均静电势。结果表明,GaSe/ZnS vdWH是一种直接带隙为2.19 eV,载流子迁移率较高的异质结构。其中,沿x方向的电子迁移率可达1394.63 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),而沿y方向的电子迁移率可达1913.18 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),性能优异,有望应用于电子纳米器件。

中国消耗臭氧层物质和含氟温室气体研究进展

消耗臭氧层物质(ODS)和含氟温室气体(F-GHGs)对臭氧层破坏和温室效应有重要影响,是应对全球环境和气候变化的相关国际公约致力减控的大气痕量卤代气体。ODS和F-GHGs的大气寿命长、浓度低、变化幅度小,同时来源广泛且新型替代物不断涌现,准确、全面、实时地监测其在大气中的浓度水平和变化特征在分析技术上有极大的挑战性,而估算ODS和F-GHGs的排放量、评估履约成效也是科学界和环境外交层面都十分关注的问题。中国自加入《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》以来,为全球ODS减排做出了卓越贡献,近年来也积极推动F-GHGs国际行动以在应对气候变化方面更好地发挥引领作用。本文从监测、大气浓度和排放等方面梳理了对中国ODS和F-GHGs相关研究成果。近十年来,中国氟氯烃和氢氟氯烃等受控物质呈现下降趋势,表明中国履约成效显著,而氢氟碳化物、全氟化物和含氯溶剂则表现出明显的增长趋势;分析了中国当前ODS和F-GHGs研究面临的问题与挑战,并对协同保护臭氧层和应对气候变化背景下可能关注的重点方向领域进行了展望。

中国西南地区旱坡地碳减排研究进展与展望

农田生态系统既是碳源,又是碳汇,具备很强的减排固碳潜力,对全球碳循环贡献巨大。西南地区旱坡地长期小规模、碎片化的农业生产方式给区域碳排放带来极大的不确定性。探索西南旱坡地的碳排放特征和减排途径对于改善环境、提升区域农业生产潜力具有重要意义。本研究系统总结了我国西南地区旱坡地农田生态系统主要温室气体(CO_(2)、N_(2)O)的产生环节,探讨了旱坡地固碳减排新材料与新技术的应用效果,提出了未来西南地区旱坡地的固碳减排策略。(1)鉴于西南地区旱坡地的区域资源禀赋、产业基础、生产规模、经营方式、生态功能等差异巨大,应结合地区特殊的农业生产条件,集成研发适宜的固碳减排措施和监测体系,探索全球变暖背景下西南旱坡地碳排放过程及其内在机制,以全面提升地区农业生产应对气候变化的韧性。(2)鉴于西南地区农作物复种指数较高且作物空间分布斑块化,应依据国家战略和地方规划,以绿色高产优质为目标导向,改进农业生产方式,优化产业空间布局。(3)由于西南地区旱坡地碳减排是一个复合过程,亟需根据今后较长一段时间内区域农业生产的实际结构和功能需求,有针对性地对各项成熟的减排技术、固碳产品和固碳模式进行优化组合,形成综合性的固碳减排方案。综上,本综述期望为进一步研究西南地区旱坡地农田生态系统的碳源和碳汇特征,以及合理调整农田管理措施提供全面的有效参考。

新一代含氟环保气体绿色制造标准体系的构建

新一代含氟环保气体是解决臭氧层消耗和全球变暖问题的新兴产品。本文针对当前新一代含氟环保气体绿色制造标准少、不全面、不系统等问题,分析了当前国内新一代含氟环保气体绿色制造标准发展存在的问题及标准化需求,提出了新一代含氟环保气体绿色制造标准体系框架,从新一代含氟环保气体绿色制造标准体系的发展现状、建立意义及构建等三个方面进行探讨。为新一代含氟环保气体绿色制造工作指明了方向,为新一代含氟环保气体绿色制造的管理和高质量发展提供了支持。

中国减污降碳生态环境标准体系研究

中国现行生态环境标准体系以减污治污为核心,与降碳联系不紧密,支撑碳排放权交易、温室气体排放和监测、减污降碳协同控制技术指南等标准缺乏,难以有效支撑美丽中国建设和“双碳”目标实现。为此,在分析国际温室气体和环境污染物协同管控政策标准基础上,结合中国减污降碳管理需求,采用分类层次结构及综合标准化法,构建了支撑“市场+行政”温室气体管理模式的减污降碳生态环境标准体系框架。建议提前对计划纳入碳市场的行业制定配额核算核查等相关碳排放权交易标准,对其他行业研究制定协同控制温室气体的污染物排放标准,并制定相关配套标准支撑全链条减污降碳协同管控。

上海市典型城镇污水处理厂温室气体排放特征研究

以上海市2家典型城镇污水处理厂Ⅰ和Ⅱ为例,核算近年来因直接排放和间接排放产生的碳排放量。污水厂Ⅰ和Ⅱ的碳排放主要来自于对N污染物的处理,分别占总碳排放的61.36%、46.18%;污水厂Ⅰ电耗产生的碳排放从2015年到2022年翻了一番,污水厂Ⅱ电耗产生的碳排放占比达45.20%。2家污水厂单位进水的总排放强度分别为1065.02、1110.26 g CO_(2)eq/m^(3),与国内某些厂相比属较高水平;与IPCC缔约国相比,2座厂人均碳排放强度分别为1.76、1.93 kg CO_(2)eq/人,属较高水平。此研究运用指南进行核算,有助于了解上海污水厂碳排放基本情况,进而细化核算方法、完善排放因子,是减污降碳、实施双控的基础工作。

污水处理温室气体产排机制与影响因素研究进展

污水处理设施因其规模庞大、广泛分布,既是重要的能源消耗者,又释放大量温室气体,其中包括CH4和氧化亚氮(N2O)。随着污染物排放标准的提高,污水处理碳排放将面临显著增长。对污水处理过程中温室气体产生和排放机制及其影响因素的全面审视,为推动环境友好型污水处理工艺的研发和应用提供了坚实的学术基础。深入理解温室气体排放机制及其可控制因素,有助于更有效地制定和实施技术和管理策略,以降低对气候环境的不良影响。理解温室气体产排机制与影响因素不仅能够满足不断加强的环保标准,同时为可持续城市水资源管理提供了科学支持。致力于研究和优化污水处理过程中的温室气体排放问题对于构建更加环保、可持续的城市水处理系统具有重要的学术和实践意义。

煤矿井下金属结构等效储能模型耦合电磁波能量安全性分析

煤矿井下无线通信设备发射的电磁波能量可以被周围金属结构耦合吸收,这种现象存在点燃矿井内爆炸性气体的危险。现有针对井下金属结构耦合电磁波安全性研究只是对金属结构等效阻性模型耦合电磁波能量进行分析,缺乏对金属结构耦合电磁波能量在时间上积累的储能过程研究。针对上述问题,提出一种适用于金属结构耦合−积累−释放电磁波能量研究的等效储能结构模型,即金属结构等效容性储能模型与金属结构等效感性储能模型。首先通过低衰减度传输线模型,推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与接收端感应电压之间的关系。然后建立金属结构等效储能模型,推导出接收端参数与放电火花能量之间的数学关系式,分析了接收端参数对放电火花能量的影响。最后通过接收端感应电压与感应电压有效值的关系,推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与放电火花能量之间的数学关系式,分析了发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离对放电火花能量的影响,并给出在其他参数确定情况下2种金属结构等效储能模型各自的理论参考安全点。仿真结果表明:①对于金属结构等效容性储能模型,放电火花能量随着等效储能电容、接收端感应电压有效值增大而增大,安全点向左偏移,对等效储能电容、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛。②放电火花能量随着发射天线功率增大而增大,随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小,得到金属结构等效容性储能模型理论参考安全点。③对于金属结构等效感性储能模型,放电火花能量随着等效储能电感、接收端感应电压有效值增大而增大,安全点向左偏移,对等效储能电感、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛。④放电火花能量随着发射天线功率增大而增大,随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小,得到金属结构等效感性储能模型理论参考安全点。⑤对比2种金属结构储能模型理论参考安全点,得到金属结构等效容性储能模型的危险性远大于金属结构等效感性储能模型的结论。

基于便携式悬臂梁麦克风光声光谱仪测定温室气体的方法研究

介绍了一套基于便携式悬臂梁麦克风光声光谱监测大气环境温室气体浓度的高灵敏系统,采用脉冲红外光源通过窄带光学滤光片,形成中红外区的多个光谱波段,结合光学悬臂梁麦克风技术,具有超高灵敏度,可去除背景气体干扰,实现同时监测多种气体。通过对温室气体浓度的测量,验证了甲烷(CH_(4))的方法检出限为0.226×10^(-6),二氧化碳(CO_(2))的方法检出限为2.624×10^(-6),其余的温室气体检出限最低为四氟化碳(0.052×10^(-6)),最高为三氟化氮(0.164×10^(-6))。同时验证了长期重复性,CO_(2)的1倍标准偏差为0.405 5,最大漂移量为1.775 6×10^(-6);CH_(4)的1倍标准偏差为9.162 0,最大漂移量为36.261 1×10^(-9);该仪器对CO_(2)的最大示值偏差为-0.04×10^(-6),CH_(4)的最大示值偏差为1.48×10^(-9)。温室气体的相对标准偏差均<2%;CO_(2)和CH_(4)的平均响应时间均为2 min 40 s;CO_(2)和CH_(4)的决定系数(R~2)均>0.999 9,CO_(2)拟合残差在±0.05×10^(-6)以内,CH_(4)拟合残差在±1×10^(-6)以内。

不同干扰强度高原鼠兔对高寒草甸土壤温室气体通量变化的影响

高原鼠兔通过取食植物、排泄粪尿及掘土等行为对土壤理化性质及土壤微生物产生广泛干扰,进而可能会影响高寒草甸土壤温室气体排放。本研究选择高密度组(H)、低密度组(L)、对照组(CK)3种鼠兔干扰强度的高寒草甸为研究对象,揭示温室气体排放速率对不同高原鼠兔干扰强度的响应规律及主要调控因素。结果表明,H组高寒草甸土壤CO_(2)排放速率为596.66 mg·(m^(2)·h)^(-1),显著低于CK组的695.45 mg·(m^(2)·h)^(-1)(P<0.05)。高原鼠兔干扰强度、地上生物量、土壤pH和土壤含水量是影响CO_(2)排放速率的主要调控因素。H组高寒草甸CH_(4)吸收速率为-43.46mg·(m^(2)·h)^(-1),显著低于L组的4.92mg·(m^(2)·h)^(-1)(P<0.05),H和L组高寒草甸N_(2)O排放速率分别为8.03、-2.39μg·(m^(2)·h)^(-1),均显著高于CK组的-16.69μg·(m^(2)·h)^(-1)(P<0.05)。土壤硝态氮和铵态氮含量、pH和含水量是影响CH_(4)吸收和N_(2)O排放的重要因素。因此,高原鼠兔干扰强度是影响温室气体排放速率的因素之一,进一步研究高原鼠兔对高寒草甸土壤温室气体排放速率的影响具有重要意义。

论纺织印染废水低碳治理

纺织印染行业是废水及污染物排放量最大的工业行业之一,同时也是能源密集及碳排放高的行业;废水低碳治理已成为纺织印染行业可持续发展的重要路径。在分析印染废水处理工艺温室气体排放特征的基础上,提出依据染化料助剂推定的碳排放潜势概念;针对纺织印染废水处理工艺复杂及水质时变性大的问题,建立了基于碳氮物料平衡的废水处理工艺碳排放精准核算方法。面向废水低碳处理运行需求,总结了纺织印染废水低碳治理技术进展及发展方向。

基于传感器阵列和LightGBM-SR模型的危化品泄露监测方法研究

探索了使用传感器阵列和LightGBM-SR模型的危化品泄露监测方法,采用多个传感器实时获取危化品监测数据,并且采用非线性随机共振(stochastic resonance,SR)模型对监测数据调整获取特征信息。选取ExtraTrees、XGBoost、KNN和LightGBM模型作为研究对照模型,分别使用传感器阵列原始数据和SR调理数据对四种模型进行自主学习拟合,然后对测试集数据进行回归预测。研究结果证明未经非线性模型调理的原始传感器阵列监测数据与四种模型的匹配度有所不足。数据经非线性SR算法处理后代入训练,LightGBM-SR模型准确率由LightGBM模型的78.75%提升至98.34%,ExtraTrees-SR稳定性最佳但实际依然存在用时较长,XGBoost-SR和KNN-SR泛化能力与稳定性良好,但是平均准确率不高。LightGBM-SR模型展现了较高的平均准确率,更适合危化品泄露监测的应用场景。

气候变化背景下农业低碳发展:国际经验与中国策略

在全球共同应对气候变化的时代背景下,探索国际视野下农业温室气体减排的先进经验,对于中国践行气候变化国际合作倡议、推动自身农业可持续发展实现具有重要现实意义。以美国、欧盟和日本等国家为对象,分别梳理其农业低碳发展的主要做法、最新行动和取得成效,据此,结合中国特色农业发展的基本理念,提出农业低碳发展的中国策略。研究表明:1)较之于同为新兴经济体的印度,2020年中国在农业温室气体排放总量和人均排放量上与其相近,但中国的单位GDP排放量[44.52 t∙(106$)^(−1)]远低于印度[278.11 t∙(106$)^(−1)];较之于同作为人口大国的美国,中国在排放总量方面较高,但中国的人均排放量(0.46 t∙cap.−1)明显低于美国(1.15 t∙cap.^(−1))。中国必须充分考虑自身作为人口大国和发展中国家的现实,科学合理地展开农业温室气体减排目标规划。2)美国主要在法律法规完善、财政税收和减排补贴、清洁能源开发及推广、碳排放权和碳汇市场交易等方面做出积极探索,其2020年人均农业温室气体排放量较1990年下降19.58%;欧盟的先进做法主要体现在法律法规完善、财税支持和生态保护补偿、管理创新和技术创新等方面,其2020年人均排放量同比1990年下降29.03%;日本主要在可再生能源推广、管理创新和技术创新、粮食生产保障和气候适应等方面展开行动,其2020年人均排放量同比1990年下降29.17%。3)农业低碳发展的中国策略旨在保障粮食供给、减少温室效应和实现生态价值。据此,提出持续完善相关法律法规体系、加大财税扶持和绿色金融支持、加强管理创新和科技创新、加快能源结构调整和转型升级以及逐步完善碳交易市场机制5个方面的政策启示。