鄂尔多斯盆南部上古生界天然气地球化学特征——以志丹-甘泉地区为例

通过对志丹-甘泉地区天然气样品的组分、稳定碳氢同位素的测定,综合分析、对比、认为：①鄂尔多斯盆地甘泉-志丹地区天然气主要组分甲烷的稳定碳同位素主要分布在-32‰≤δ_¹³C₁≤-25‰范围内,乙烷的稳定碳同位素主要分布在-38‰≤δ_¹³C₂≤-24‰范围内,天然气甲烷氢同位素主要分布在-170‰≤δ_²D₁≤-160‰内;②研究区碳氢同位素相比北部苏里格气田偏重,天然气类型主要为煤系烃源岩Ⅲ型干酪根初次裂解气,同时混有少量液态烃的二次裂解气。该区天然气已发生明显的次生变化,但是扩散运移和外部气源的混入都可以使测试样品发生碳同位素的斜率的倒转;③运移分馏是造成该区天然气产生碳同位素倒转和次生变化的主要原因之一。以上成果认识对本区天然气地球化学特征具有重要指导作用,对类似盆地天然气地球化学特征研究具有一定借鉴价值。     

盐生荒漠与绿洲农田土壤CO2通量的对比研究

为定量确定干旱区土地利用变化对土壤CO₂通量的影响,采用LI-8100观测了原始盐生荒漠和垦荒农田的土壤CO₂通量.结果表明：在整个生长期内,农田土壤CO₂通量平均速率为3.19μmol?m^-2?s^-1,盐生荒漠为0.08μmol?m^-2?s^-1.农田土壤CO₂通量的日过程呈单峰型,盐生荒漠则呈双峰型;农田土壤CO₂通量远高于盐生荒漠,盐生荒漠夜间的土壤CO₂通量均为负值.绿洲农田最高月均值出现在7月(4.67μmol?m^-2?s^-1);荒漠最高出现在6月(0.17μmol?m^-2?s^-1),9月后荒漠土壤CO₂通量的月均值降为负值.进一步研究表明：盐生荒漠垦荒前后土壤CO₂通量与土壤温度的相关性都随土壤深度增加而减小,而与近地面10cm气温关系最密切;湿润事件对土壤CO₂通量具有促进作用.盐生荒漠开垦为农田后不仅改变了土壤CO₂通量的量级,且在一定程度上改变了通量的方向.     

CO2对非负载型镍催化剂甲烷裂解性能的影响研究

采用沉淀法分别以乙醇洗涤和以乙醇洗涤后再以水洗涤氢氧化镍,焙烧制备了不同形貌非负载型镍催化剂,对催化剂进行了X射线衍射(XRD)表征,分析了催化剂暴露的晶面,考察了CO₂对该催化剂CH₄裂解性能的影响。结果表明：反应气氛中引入~8% (vol)的CO₂可显著提高Ni-et的甲烷裂解性能,同时也可小幅提高Ni-etwt的甲烷裂解性能,适量CO₂的存在可阻止活性较低的非负载型镍的活性位在反应过程中被产物碳包裹,从而有效提高其活性;活性较高的Ni-etwt催化剂不易因被产物碳包裹而失活,使CO₂对其裂解活性影响较小;当CO₂含量较高(~50%)时,CO₂的存在会使更多反应掉的CH₄不能全部转化为碳纳米材料和氢气,降低甲烷裂解的选择性,因此,过高含量的CO₂不利于催化剂催化甲烷裂解制氢和碳纳米材料。     

大洋碳循环的地质演变

地球表面各圈层中，大洋是碳循环活跃而容量最大的碳储库，在地质历史上经历了重大的变化. 元古代大气圈的氧化，引起了海洋碳酸盐沉积的型变和有机碳δ¹³C变重；中生代早、中期钙质骨骼浮游生物的繁盛，导致了海水碳酸盐沉积向深海转移和海洋碳同位素加重；元古代末期和新生代晚期的大气CO₂浓度急剧减低，又使得无机碳与有机碳同位素差值大幅度减小. 大洋碳储库的地质演变史反映了地圈、生物圈的相互作用，是认识地球系统变化机制的重要切入点；认识地球表层系统中碳循环在地质尺度上的变化，是查明温室效应如何影响人类生存环境长期趋势的前提.     

K2CO3活化合成的甘蔗渣衍生多孔碳用于CO2吸附

环境中化石燃料的大量使用导致CO₂浓度不断增加,这是全球变暖的主要原因。为了解决这一问题,开发一种高效廉价的吸附材料至关重要。以甘蔗渣为碳源,尿素为N源,通过碳化和K₂CO₃活化制备出N掺杂多孔碳。多孔碳的物理化学性质用N₂解吸等温线、傅里叶红外光谱、元素分析、扫描电子显微镜观察和X射线衍射等方法进行表征。结果表明：该材料具有高度发达的孔隙、较高的N含量和较高的石墨化程度。当尿素与甘蔗渣混合比是2、碳化温度是800℃、K₂CO₃浸渍比是3时,多孔碳的比表面积高达2 486.67 m²·g^-1,同时CO₂吸附量高达250.73 mg·g^-1。由此可见以廉价的甘蔗渣制备N掺杂的多孔碳用于吸附CO₂具有广阔的应用前景。     

交通流量变化对碳通量特征的影响

基于涡度相关技术提供的碳通量数据、定点连续观测的交通流量数据及数理统计分析的方法,探讨了2012年和2018年碳通量和交通流量的变化及其主要影响因素,分析了交通流量对碳通量变化的影响。主要结果如下：1）2018年日平均交通流量明显高于2012年的,由日均5 300辆增加到日均11 600辆;2）2012年与2018年的二氧化碳（CO₂）通量日变化均呈现双峰型曲线,交通流量的高峰时段与CO₂通量值的峰值相对应,分别为3.86 μmol·m^-2·s^-1和4.96 μmol·m^-2·s^-1;3）基于碳通量与交通流量的线性回归分析表明,2012年CO₂通量变化与交通流量变化具有显著的正相关性,交通流量对该区域碳通量贡献了18%,但2018年CO₂通量与交通流量无显著关系。     

2011和2016年亚热带城市生态系统通量源区及CO2通量特征——以上海市奉贤大学城为例

以上海市奉贤大学城为例,基于地理信息系统、涡动相关（EC）系统和通量源区模型分析了2011和2016年上海市奉贤大学城二氧化碳（CO₂）通量特征（CO₂通量、碳浓度）、通量源区的变化特征.分析结果表明：1）2011年CO₂通量日均值和CO₂质量浓度分别为0.6 μmol·m^-2·s^-1和388 mg·L^-1,2016年两者增加到了0.9 μmol·m^-2·s^-1和406 mg·L^-1;2）2011和2016年研究区内通量源区范围都随着大气稳定度的增加而增加;3）当大气处于稳定状态时,非主风向上的通量源区范围远远大于主风向上的通量源区范围;当大气处于不稳定状态时,主风向和非主风向上的通量源区长度相差较小.     

钝顶螺旋藻的无机碳吸收及其碳酸酐酶作用

对钝顶螺旋藻的无机碳吸收利用能力及其碳酸酐酶（CA）作用进行了初步探讨.研究发现，螺旋藻在pH 9.0时具有最高的光合作用速率，其胞内CA酶活性较高，但在该实验条件下并未检测到胞外CA酶活性.螺旋藻的pH补偿点可上升到11.5，胞外CA酶抑制剂对其pH补偿点没有明显的影响，螺旋藻对HCO^-₃的吸收利用可能存在主动转运机制，也可能会利用一部分CO^2-₃.     

Carbon isotopic composition,turnover and origins of soil CO<Subscript>2</Subscript> in a monsoon evergreen broadleaf forest in the Dinghushan Biosphere Reservoir,South China

Carbon isotopic compositions of soil CO2 in rainy season (July) from two natural soil profiles (DHLS & DHS) in the monsoon evergreen broadleaf forest in the Dinghushan Biosphere Reservoir (DBR), South China, are presented. Turnover and origins of soil CO₂ are preliminarily discussed in this paper. Results show that the content of soil CO2 varies between 6120 and 18718 ppmv, and increases with increasing depth until 75 cm, and then it declines. In DHLS, soil CO₂ δ¹³C ranges from −24.71‰ to −24.03‰, showing a significant inverse correlation (R²＝0.91) with the soil CO₂ content in the same layer. According to a model related to soil CO₂ δ¹³C, the soil CO₂ is mainly derived from the root respiration (>80%) in DHLS. While in DHS, where soil CO₂ ? 13C ranges from −25.19‰ to −22.82‰, soil CO₂ is primarily originated from the decomposition of organic matter (51%–94%), excluding the surface layer (20 cm, 90%). Radiocarbon data suggest that the carbon in soil CO₂ is modern carbon in both DHLS and DHS. Differences in ¹⁴C ages between the “oldest” and “youngest” soil CO₂ in DHLS and DHS are 8 months and 14 months, respectively, indicating that soil CO₂ in DHLS has a faster turnover rate than that in DHS. The ¹⁴C values of soil CO₂, which range between 100.0‰ and 107.2‰ and between 102.5‰ and 112.1‰ in DHLS and DHS, respectively, are obviously higher than those of current atmospheric CO₂ and SOC in the same layer, suggesting that soil CO₂ is likely an important reservoir for Bomb-¹⁴C in the atmosphere.     

滇重楼光合作用与环境因子的关系

 利用LI-6400光合测定仪和人工气候箱研究了滇重楼叶片的光合补偿点、光合饱和点、羧化效率和CO₂补偿点,并进行温度、相对湿度对光合速率的单因子影响研究.滇重楼叶片的光合补偿点为5.7μmol/(m²·s),光合有效辐射增至2000μmol/(m·s)²仍未测到光合饱和点,最适光合有效辐射为750～2000μmol/(m·s)².叶片的羧化效率为0.0295,CO₂补偿点为65μmol/mol,光合速率随CO₂浓度升高而明显增加,高于大气正常值的CO₂浓度对增加滇重楼光合作用的光能利用率是有利的.光合速率在温度11～20℃范围内,随温度升高上升;20～35℃随温度升高下降,最适温度为16～28℃.相对湿度20%～85%的试验范围内,叶片光合速率随湿度增加而增大,最适相对湿度条件在75%以上.     

Nd1-xZnxFeO3纳米材料的甲烷气体气敏性研究

采用Sol-gel法制备出Nd_1-xZn_xFeO₃（x=0, 0.04, 0.08, 0.2）粉体. XRD图谱表明Nd_1-xZn_xFeO₃粉体为正交钙钛矿结构，产物为纳米级颗粒(16～17.5nm)，平均粒径随x的增大有所减小. 用Nd_1-xZn_xFeO₃纳米粉体制成气敏元件，测试了材料对甲烷气体的气敏特性. 测试结果表明Zn的适量掺入可提高对甲烷的灵敏度. 其中以Nd_0.92Zn_0.08FeO₃对甲烷的灵敏度最大，在最佳工作温度200℃下对4×10^-6mol/L的甲烷气体灵敏度最大值为3.87，对2×10^-5mol/L的甲烷气体中灵敏度最大值为16. Nd_0.92Zn_0.08FeO₃还表现出了极好的响应恢复时间特性，工作温度200℃时对2×10^-5mol/L的甲烷响应、恢复时间分别为25s和45s.     

固体酸催化混合胺的CO2解吸性能分析

碳捕获与封存技术（CCS）是针对能源危机的一种综合性解决方案,胺基溶液CO₂吸收与解吸是其关键技术步骤。试验以胺基溶液乙醇胺（MEA）为主体吸收剂,分别选取N-甲基二乙醇胺（MDEA）和4-（二乙胺）-2-丁醇（DEAB）为添加剂,然后分别选取γ-Al₂O₃和沸石分子筛（HZSM-5）为催化剂,探究不同配比条件对MEA的CO₂解吸性能的影响。试验结果表明,添加DEAB比添加MDEA所消耗的热负荷更少,最高可减少61.8%,最低可达0.15~0.20 MW·h·t^-1 CO₂。相对于γ-Al₂O₃,HZSM-5能更显著地提高反应速率,反应速率最高可达17.2×10^-3 mol·L^-1·h^-1。5 M（mol/L）MEA/1.25 M DEAB+HZSM-5的组合效果最佳,是胺基溶液CO₂解吸的优选方案。     

纤维素基多孔碳的制备及其CO2吸附性能研究

以甲基纤维素为原料,改变水热碳化温度得到不同水热产物,随后对其进行化学活化得到多孔碳样品。研究水热温度对多孔碳样品形貌和孔结构的影响,测试了样品在不同压力下的CO₂吸附性能。结果表明,水热温度对纤维素基多孔碳的孔结构影响较大。随着水热温度的升高,其比表面积、孔容、微孔比表面积、微孔孔容均呈现出先增大后减小的趋势,平均孔径则先减小后增大。CO₂吸附量也先增加后减小。样品ACe-270在纤维素基多孔碳中吸附性能最优,在温度为25 ℃、压力分别为0.1、0.2、0.3、0.4 MPa的条件下,其CO₂吸附量分别为0.65、1.92、3.76、5.23 mmol·g^-1。     

介孔CoFe/CeO2催化剂CO2与甘油干重整制合成气的实验研究

利用生物柴油副产物甘油和CO₂干重整制取高附加值合成气，关键是高性能催化剂的选择和研究。通过胶体溶液燃烧法制备了CoFe/CeO₂催化剂，在固定床反应器中，温度范围650～800 ℃条件下，研究了CO₂与甘油干重整过程中的催化活性和稳定性。结果表明，胶体溶液燃烧法制备的CoFe/CeO₂催化剂具有典型的介孔结构，比表面积为33.4～40.8 m²/g，表现出了活性组分Co-Fe与载体CeO₂较强的相互作用。 7CoFeCe显示出了较好的干重整催化性能，750 ℃下甘油转化率达84.8%，CO₂转化率达19.9%。随着温度的升高，CO₂转化率提高，在800 ℃下，CO₂转化率达到了30.3%，表明高温有利于逆水汽变换反应。稳定性实验表明，介孔CoFe/CeO₂催化剂具有较好的干重整稳定性。     

长江河水氢氧同位素组成示踪流域地表水循环

基于2012-2015年开展的6次长江干、支流系统采样和南通站3个水文年的连续采样，通过氢氧同位素组成（δD和δ¹⁸O）分析，研究长江干流河水氢氧同位素时空变化特征及其对流域地表水循环的指示。结合多年同位素数据，长江干流多年平均河水线可以表示为：δD=7.56δ¹⁸O+6.75，n=333，R²=0.939 9，p＜0.000 1。长江干流河水同位素组成的空间变化受不同来源、蒸发作用以及人类活动的共同影响，并表现出大陆效应、纬度效应和海拔效应。下游河水同位素组成的季节性变化主要受控于季风降水，月际变化则主要受三峡大坝调蓄过程与下游两湖贡献比例的影响；尤其在洪峰事件中河水同位素异常偏正，反映中下游湖泊群、稻田水、地下水等显著贡献。流域大规模的大坝建设对河水的拦蓄和混合均一化作用，显著影响了长江流域水循环过程，其对河流和近海生态环境影响值得深入研究。     

扭曲椭圆管内超临界CO2冷却换热的数值模拟

为了提高CO₂热泵的传热性能,基于Fluent的数值模拟方法研究了不同质量流量下,扭距为100 mm及无扭曲状态下的水平椭圆管管内超临界CO₂冷却换热特性及二次流的变化规律,并针对竖直椭圆管引入局部换热系数和压降,研究了长短轴比b/a及扭距对扭曲管换热性能的影响。结果表明,低质量流量下扭曲椭圆管内浮升力明显大于椭圆管扭曲结构所产生的浮升力,对于低质量流量G<200 kg/(m²·s²)下的超临界CO₂流体,椭圆管具有更大强度的浮升力所造成的二次流,强化传热更明显;对于高质量流量G>200 kg/(m²·s²)下的超临界CO₂流体时,扭曲椭圆管具有更大强度自身结构所产生的周期性二次流来强化传热;管内的传热系数及压降随着扭曲程度及压扁程度的增大而增大。为扭曲椭圆管在CO₂热泵中的应用提供了重要的理论与数据支持。     

尿素辅助模板法合成介孔氮掺杂CeO2及其CO2捕获应用研究

以硝酸铈为前驱物,以尿素为助剂,采用一种简单的模板法合成了介孔氮掺杂CeO₂材料.利用X射线衍射仪(XRD)、吸附-脱附仪(BET)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等设备对合成材料进行表征.多种测试结果证明:试验得到的纳米材料具有均一的介孔结构和较高的比表面积(124.8 m²·g^-1)并掺杂了氮元素.同时,测定了介孔CeO₂材料对于CO₂的吸附性能,并研究了氮掺杂对CeO₂材料的CO₂吸附性能的影响.结果表明:相比未掺杂氮的介孔CeO₂,氮掺杂的介孔CeO₂具有更好的CO₂吸附性能和循环吸附脱附性能.     

3种观赏性石斛的光合特性比较研究

为探明3种观赏性石斛属Dendrobium Sw.植物在光合生理方面的差异,为其栽培及规模化种植提供理论依据。本研究以3种观赏性石斛(叠鞘石斛D.denneanum Kerr.、流苏石斛D.fimbriatum Hook.和束花石斛D.chrysanthum Wall.ex Lindl.)为材料,测定其叶片的光响应曲线、CO₂响应曲线及叶绿素相对含量(SPAD值),探究其光合特性。结果表明,叠鞘石斛、流苏石斛和束花石斛3种石斛属植物的光补偿点(LCP)分别为2.15 μmol·m^-2·s^-1、3.74 μmol·m^-2·s^-1、1.79 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点(LSP)分别为995.09 μmol·m^-2·s^-1、679.44 μmol·m^-2·s^-1、712.28 μmol·m^-2·s^-1,LCP均低于5 μmol·m^-2·s^-1,LSP均低于1 000 μmol·m^-2·s^-1,属于典型的阴生植物,具有较强的耐阴性;3种石斛的最大净光合速率(P_max)分别为3.54 μmol·m^-2·s^-1、3.86 μmol·m^-2·s^-1、4.03 μmol·m^-2·s^-1,表观量子效率(AQY)分别为0.042,0.044和0.051,束花石斛的P_max和AQY最大,光合作用能力较强。3种石斛的CO₂响应曲线中,最大净光合速率(A_max)大小依次为叠鞘石斛(11.99 μmol·m^-2·s^-1)、流苏石斛(10.87 μmol·m^-2·s^-1)、束花石斛(4.75 μmol·m^-2·s^-1),叠鞘石斛利用CO₂进行光合作用的能力最强;3种石斛的CO₂饱和点(CSP)无显著性差异,在CO₂浓度不大于2 000 μmol·mol^-1时均未到达饱和点;CO₂补偿点(CCP)具有显著性差异,CCP分别为100.12 μmol·m^-2·s^-1、158.02 μmol·m^-2·s^-1、134.44 μmol·m^-2·s^-1,其中叠鞘石斛的CCP最低,对低浓度CO₂的利用能力最强。3种石斛叶片的SPAD值分别为51.09,56.93和58.06,其高低与其净光合速率的大小有一定程度的相关性。在3种石斛中,束花石斛的光合作用能力最强,对弱光的利用能力较强;流苏石斛对弱光的利用能力较弱,光照适应范围狭窄;叠鞘石斛对强光的利用能力较强,光合作用适应范围较广。此外,3种石斛均具有较强的耐阴性,对CO₂的耐受性也较强,在种植时应提供适当的遮阴和增加CO₂浓度来提高石斛的光合作用能力。     

溶液浓度对短链多烯类生物分子结构有序及光学性质的影响

测量了链状多烯类生物分子番茄红素,β-胡萝卜素在CS₂中不同浓度(10^-6~10^-11 M)的拉曼光谱和紫外-可见吸收光谱. 结果表明, 随其在CS₂中浓度降低, 分子结构有序性增加, 使其产生弱阻尼碳碳键相干振动, 即拉曼活性极大增加, 碳碳键散射截面极大幅度提高, 其和频倍频拉曼光谱强度很强. 紫外-可见吸收光谱带变窄.     

CY-700型填料塔中乙醇胺水溶液捕集CO2性能研究

为了提高填料塔的传质性能,对比研究新型CO₂吸收剂,在CY-700型不锈钢规整填料中试吸收和解吸塔内,研究了不同操作条件下乙醇胺（MEA）水溶液吸收CO₂的总体积传质系数K_Ga_v和捕集率,并对连续捕集CO₂工艺的再生能耗进行了分析。结果表明,K_Ga_v随液体流量的增大而增大,随溶液CO₂负载和CO₂分压的增大而减小,但是气体流量的增加对K_Ga_v有不利影响;中试连续循环运行结果表明,液气比和塔顶溶剂回流量对体系操作循环负载和再生能耗均有较大影响,在目标CO₂吸收率≥90%、吸收剂流量为5 L/h、气体流量为0.48 m³/h的操作条件下,捕集CO₂再生能耗约为8.5 MJ/kg,循环负载约为0.67 mol/kg。研究结果验证了装置运行的稳定性和可重复性,CY-700填料塔的传质性能较好,为下一阶段探索新型贫水有机胺吸收剂捕集CO₂的性能提供重要的对比参考数据。