不同聚集厚度藻类分解过程对温室气体释放的影响

为了明确富营养化浅水湖泊中不同聚集厚度藻类分解过程对碳、氮和磷的产生及温室气体释放的影响,本研究通过室内模拟的方法,研究了不同聚集厚度（3 cm、5 cm、10 cm、15 cm和20 cm）藻类衰亡分解过程中碳、氮和磷的迁移特征及温室气体产生的规律.结果表明,在藻类衰亡分解过程中,藻聚集厚度20 cm时水体溶解性有机碳（TOC）浓度值最高;同时,随着藻类聚集厚度的增加,各处理组中总氮（TN）、总磷（TP）和铵态氮（NH⁺₄-N）的浓度均表现出先上升后下降的趋势.气态碳以CH₄和CO₂形式排放到大气中,培养结束时,藻聚集厚度20 cm处理组中CH₄和CO₂排放通量最大,分别为58.85 mg·m^-2·h^-1和489.18 mg·m^-2·h^-1;此外,N₂O的排放通量随着藻聚集厚度的增加而增加.实验过程中,水体中NH⁺_...     

减碳与生物多样性若干问题评述

生物多样性是维护地球生态系统平衡的基础支撑，与气候变化有着紧密的关联性，气候危机的本质就是生物多样性危机。为应对和减缓气候变化对全球生态环境的加速性破坏影响，减碳是这个阶段必经之路。在系统梳理了减碳与生物多样性之间关系的基础上，进一步阐述了生物多样性与减碳之间彼此存在着正向相关关系。减少CO₂的排放可通过采取能源结构转型、产业结构调整、节能减排技术创新等措施来实现；同时，还可以发掘生态系统固碳的潜力来减少CO₂在大气中的含量。控制在大气中CO₂的含量可以缓解气候变化对自然生态环境的干扰和破坏，对生物多样性保护有积极作用。同时林业碳汇固碳在植树造林方面与生物多样性之间也存在联系，亦即在人工造林时生物多样性植物将比树木单栽培隔离更多的碳，存在碳生物多样性的权衡。     

电极活化二氧化碳诱导合成碳酸二甲酯

 针对近年来利用甲醇和CO₂直接反应制备碳酸二甲酯研究中反应条件苛刻、工艺设备复杂、甲醇转化率低等不足问题,本文研制一种固碳溶液,其CO₂饱和质量浓度达0.528 g/mL;在固碳溶液中用电解的方式对CO₂进行活化,并在电解过程中不断补充CO₂至饱和,得到电解活化液;用碘甲烷作诱导剂,使其与甲醇在60℃回流120 min,制得碳酸二甲酯,纯度为99.0%,转化率为99.6%（以甲醇质量计）,反应过程环保、条件温和。     

高浓度CO2对红松幼苗及土壤碳氮特征的影响

为探知红松苗对未来大气CO₂浓度的碳、氮响应策略,系统了解不同CO₂浓度下红松幼苗及其土壤碳、氮特征,采用生长箱培养法,分别研究了350、700 μmol/mol CO₂浓度下红松幼苗主要器官碳、氮浓度与积累(吸收)量变化,并分析其培养土壤的碳、氮含量。结果表明:与低浓度CO₂处理相比,高浓度CO₂处理并未对红松幼苗根、茎及叶的碳浓度产生显著影响,但导致叶碳积累量显著增加37.63%; 高浓度CO₂培养导致红松幼苗根、茎、叶氮浓度显著降低,茎氮吸收量显著下降27.45%,根、茎、叶的碳氮比升高,土壤溶解性有机碳含量显著增加28.82%,总有机碳、微生物量碳、全氮、微生物量氮及水解性氮含量均未发生显著变化,碳氮比增加。总体上,3年生的红松幼苗氮浓度、碳氮比、叶碳积累量及土壤溶解性有机碳对CO₂升高响应迅速。     

金属硫化物在电催化二氧化碳还原反应中的应用

金属硫化物作为催化剂材料具有高稳定性、金属边缘活性和硫空位的协同效应等特点，特别是对二氧化碳(CO₂)电还原反应表现出良好的活性和选择性，有望成为高效的CO₂电还原催化剂.鉴于此，综述了金属硫化物在电催化CO₂还原反应中的研究进展，分别归纳了第四周期、第五周期及第六周期中主要的金属硫化物电催化CO₂还原反应的性能、还原产物特点及影响因素等；特别分析了金属硫化物中S组分调控对催化性能的影响规律，以期实现更高效的电催化CO₂还原转化过程.此外，总结分析了目前金属硫化物催化剂存在的主要问题和瓶颈，并展望未来的研究重点和发展方向.     

荒漠地区土壤表层固碳作用研究进展

 干旱、半干旱地区的生态环境条件脆弱,光能自养生物在荒漠地区地表的物质循环和能量流动中起着重要作用。藻类和苔藓是荒漠地区地表普遍存在的固碳生物,不仅能够改善土壤的物理性质,起到保护土壤的作用,同时能够通过特定蓝藻的固氮作用增加土壤的氮含量,最重要的是这些固碳生物能够通过光合作用固定空气中的CO₂,是荒漠地区土壤表层固碳的主要贡献者。荒漠地区生态系统固碳量的研究也是研究全球气候变化的重要组成部分,固碳量的大小不仅受自然条件的约束,也与土壤表层固碳生物（主要是藻类和苔藓）的组成密切相关。当土壤中仅有丝状蓝藻存在时固碳速率较低,随着绿藻等高等藻类和苔藓的出现,固碳速率快速增加。本文综述了荒漠地区土壤表层固碳生物组成和影响地表固碳的因素,回顾和展望了地表固碳的研究方法。     

低温甲醇洗碳捕集工艺的优化与(火用)分析

为提高低温甲醇洗碳捕集工艺CO₂的捕集率和降低捕集能耗，在传统甲醇溶剂捕集工艺基础上提出了一种新型的二氧化碳捕集工艺；并将其与传统低温甲醇洗工艺在捕集单位CO₂时的■消耗和■损失进行了比较.该工艺在吸收塔脱硫段和解吸塔间构建双级闪蒸装置，可有效避免脱硫后富H₂S甲醇溶液中CO₂的流失.考虑该过程处于非理想状态，参照DECHEMA数据库对二元相互作用和计算路径进行修正.为了验证结果的可靠性和进行对比，基于CPA、PSRK和NRTL三种状态方程分别进行模拟.结果表明：优化后工艺的CO₂捕集量与未优化相比增加了63.17%;与常规甲醇洗工艺相比，新工艺捕获单位CO₂的■消耗为传统低温甲醇洗工艺的64.87%,且■损失仅为传统工艺的33.64%.优化工艺对低温甲醇洗碳捕集工艺的改进具有一定的指导意义.     

鄱阳湖季节性淹水湿地土壤有机碳动态模拟与预测

该文以鄱阳湖国家级湿地自然保护区的泗洲头、常湖池以及蚌湖季节性淹水湿地为研究对象,选择典型湿地植被芦苇(Phragmites australis)、苔草(Carex spp)和南荻(Triarrhena lutarioriparia),基于DNDC模型模拟和预测不同湿地植被下表层(0～20 cm)土壤有机碳含量(m_SOC)动态变化,估算土壤碳储量和CO₂的年排放量.结果表明:DNDC模型能够准确模拟研究区不同典型植被下的m_SOC动态变化,δ_RSME<30%,R²>0.9.敏感性分析显示:影响m_SOC动态变化的敏感因素是初始土壤有机碳和黏粒含量.常湖池、蚌湖和泗洲头土壤平均有机碳密度分别为36.71、17.12和11.47 t·hm^-2,土壤碳储量分别为8 738、66 090和21 174 t,常湖池具有较大的碳储量.苔草、南荻和芦苇平均土壤碳密度分别为21.96、21.86、15.98 t·hm^-2,土壤碳储量分别为933 928、62 933、166 458 t,苔草固碳能力巨大.基于DNDC模型模拟预测表明:在未来120年内研究区不同植被类型土壤有机碳含量将呈稳定下降趋势.     

我国温带地区无机碳源对土壤二氧化碳释放的贡献及驱动因子

无机碳作为干旱区域土壤碳库的主要形式,约占土壤总碳库的33%。长期以来,在讨论土壤与大气碳交换时忽略了无机碳作为潜在CO₂来源的影响。本研究选取我国温带地区沿经向分布的13个样点,分层采集土壤样品,在室内统一标准下进行培养,并利用碳稳定同位素技术分离土壤碳排放中有机和无机来源的CO₂通量。结果显示,土壤碳排放中存在无机来源的CO₂通量,且无机碳源对土壤碳释放的贡献有明显的水平空间和沿剖面深度分布特征。总体而言,土壤无机CO₂通量占比为0.02%～12.94%,由东到西呈现增大趋势;无机碳贡献随土层深度增加显著增大（P<0.05）。随着培养温度的升高和土壤含水量的降低,无机碳源有更大的CO₂释放通量。主成分分析表明干旱度和土壤无机碳含量是无机碳源对土壤碳释放贡献最重要的两个驱动因子。本研究结果表明,在未来对土壤碳过程的研究中,应考虑土壤无机碳过程,这将有助于准确评估全球碳收支。     

半导体基异质结光（电）催化还原CO2研究进展

在实现碳中和可持续发展的进程中,CO₂捕获、封存和转化一直是学术界和工业界研究的重点．光（电）催化CO₂转化已被认为是解决能源短缺和缓解CO₂过量排放最有效的策略之一,同时有望实现太阳能经济和碳基经济．本文介绍了异质结催化剂在光（电）催化还原CO₂为燃料（如CH₄、C_nH_2n+1OH）或化学品（如HCOOH、CH₃COCH₃）领域的研究进展,重点综述了多种半导体基异质结体系对光（电）催化还原CO₂性能的影响,具体阐述了Ⅱ型、Z型、晶面异质结的电荷转移机制,还讨论了各类异质结体系的优势及存在的问题。为设计和合成具有出色的催化性能、优异的选择性和良好的稳定性的异质结催化剂提供新的见解．      

CO2/N2稀释对H2/CH4层流火焰传播特性的影响

利用本生灯-纹影系统实验研究含有CO₂，N₂的掺氢天然气层流预混火焰传播速度，并应用GRI-3.0机理模拟计算不同组分预混燃气绝热火焰温度、敏感性系数及重要自由基浓度等，详细讨论CO₂，N₂的稀释效应.研究表明，GRI-3.0机理能较好地预测掺氢天然气层流预混火焰传播速度；CO₂，N₂稀释组分会显著抑制掺氢天然气层流预混火焰速度及其绝热火焰温度；与N₂相比，CO₂不仅具有较强的热力学效应，且随着CO₂稀释比的增加，火焰中重要自由基H浓度显著减少，抑制氧化反应H+O₂O+OH对燃烧的主导促进效应，使预混燃料的层流火焰传播速度显著降低.     

松辽盆地南部含片钠铝石砂岩储层岩石学特征及成因

 针对松辽盆地南部白垩系含片钠铝石砂岩储层,应用岩石学及同位素地球化学的原理和方法,对含片钠铝石砂岩储层的岩石类型、成岩共生序列和片钠铝石的产状及成因进行系统研究。研究结果显示,含片钠铝石砂岩储层的岩石类型以长石砂岩和长石岩屑砂岩为主,成岩共生序列依次为黏土矿物包壳-次生加大长石-次生加大石英、自生微晶石英、自生高岭石-方解石-油气充注-CO₂ 充注-片钠铝石-铁白云石。松辽盆地南部片钠铝石的δ¹³C_PDB 为-0.342%~0.329%,δ¹⁸O_PDB 变化范围为-1.922%~-0.954%,与已证实形成于无机CO₂背景、且同岩浆活动有成因联系的片钠铝石极为相近;而与片钠铝石平衡的CO₂气的碳同位素值为-0.992%~-0.423%,与松辽盆地南部CO₂气藏中CO₂的碳同位素一致,说明松辽盆地南部片钠铝石与气藏中的CO₂具有相同的碳来源,均为幔源-岩浆成因。     

高剪切反应器中有机相强化KHCO3/K2CO3溶液吸收CO2研究

在高剪切反应器（HSR）中研究了不同有机分散相对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂的强化效果，并考察了有机相与有机胺溶液复配使用对CO₂吸收率的影响。实验结果表明：环己烷、正庚烷对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂的强化效果明显，甲苯、正辛醇对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂则没有明显的强化效果；CO₂吸收率随HSR转速的增加而增加，随气液比、温度的增加而降低；环己烷对加入二乙醇胺活化的K₂CO₃溶液有较为明显的强化作用，CO₂吸收率最高可提高23%。与文献中不同反应器的对比表明HSR对CO₂具有较高的吸收效率。     

电荷与应变协同调控g-C9N7膜对CO2吸附和渗透特性的研究

为了有效捕获和分离CO₂，提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法，该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算，分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C₉N₇纳米片对CO₂捕获和渗透的影响规律。通过电荷调控策略，CO₂分子渗透率高达5.94×107 GPU(即0.019 899 mol/(s·Pa·m2))。另外，CO₂渗透率随拉伸应变率的增加而增大，拉伸应变率为7.5%的g-C₉N₇薄膜的最大渗透率为3.61×107 GPU(即0.012 094 mol/(s ·Pa ·m2))。在此基础上，采用负电荷与应变工程相结合的方法研究二者的协同效应，在负电荷为1 e、拉伸应变率为3.0%的条件下，CO₂渗透率达到3.18×107 GPU(即0.001 065 mol/(s ·Pa ·m2))。此时CO₂渗透率是仅施加1 e时CO₂渗透率的9倍，是仅添加3.0%应变率时CO₂渗透率的8倍。研究结果为开发具有CO₂捕获和分离高度可控的高性能材料提供了理论指导。     

B掺杂介孔C/SiO2复合材料的自组装法合成及其CO2吸附性能

采用溶胶-凝胶结合协同自组装法,以三嵌段共聚物F127为模板剂,以正硅酸乙酯为硅源,以酚醛树脂为碳源,改变硼酸三异丙酯硼源的投料量,制备了一系列具有丰富介孔结构的新型B掺杂介孔C/SiO₂复合材料(BC/SiO₂),研究B的掺杂量对BC/SiO₂复合材料CO₂吸附性能的影响,采用3种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich和DSL)分别对CO₂等温吸附曲线进行拟合分析。结果表明:BC/SiO₂复合材料呈球形,且具有较高的比表面积和均一的孔径分布;在BC/SiO₂复合材料中,大部分B原子已被均匀掺入到碳骨架中,从而产生极性位点;BC/SiO₂复合材料对CO₂的吸附能力不仅与材料比表面积大小有关,同时也与B掺杂所产生极性位点数量相关;B掺杂的BC/SiO₂复合材料对CO₂分子存在2种不同强弱的吸附位点,CO₂吸附等温线符合DSL等温吸附模型。     

基于固碳需求的毛泡桐适宜栽植区区划研究——以太原市为例

为匹配太原市空间固碳的需求，采用ArcGIS空间分析技术和层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)，将毛泡桐的生态适宜栽植区区划与太原市空间固碳需求叠加分析，从而优化毛泡桐的栽植区域，充分发挥其固碳功能。为此，选取年均气温、年均降水量、土壤含水量等8个生态因子，将太原市毛泡桐栽植区划分为高度适宜区、中度适宜区、不适宜区三个等级；同时选取距工矿距离、距道路距离以及人口密度3个指标，将太原市空间固碳需求划分为高度、中度和一般三个等级，并生成1 km²网格固碳需求空间分布图；叠加毛泡桐栽植高、中度适宜区与空间固碳高、中度需求区，二者重叠面积为2 705.35 km²，且多分布在太原市城区。太原市城区自然条件适合毛泡桐生长，同时也是固碳需求较高的地区，通过合理栽植毛泡桐等高固碳能力植物，可以高效吸收大气中的CO₂，从而有效改善太原市空气质量。     

南海碳循环：通量、调控机理及其全球意义

 基于多年观测研究,南海CO₂源汇及其时空格局的总体特征是：南海海盆是大气CO₂的弱源区,年均海-气CO₂通量为2.1±0.3 mmol·m^-2·d^-1;而南海北部陆架是碳汇区,年均CO₂通量为-2.2±3.5 mmol·m^-2·d^-1;南海总体上每年向大气释放的碳量为1330万±1880万t。由于南海位于陆地-大洋交界带,存在多个界面过程,根据物质交换发生的不同界面,可将南海海盆和北部陆架视为大洋主控型边缘海（OceMar）和河流主控型陆架海（RiOMar）。这两类系统分别接受大洋和河流输入的外源无机碳和营养盐,经由一系列动力过程进入真光层后同时被生物消耗,无机碳和营养盐之间的“竞争”最终决定CO₂源汇格局。在南海海盆,无机碳相对过剩,部分以CO₂形式向大气释放,即为源;而在南海北部陆架,无机碳相对不足,系统需从大气补充CO₂,即为汇。南海碳循环机理及其框架对于更好地理解全球其他陆架边缘海系统具有重要的借鉴意义。     

LaAl0.5Ni0.5O3钙钛矿的制备及其对甲烷干重整的催化性能

采用硬模板法制备比表面积大的介孔LaAl_1-xNi_xO₃钙钛矿催化剂,将其用于碳中和甲烷干重整领域,研究不同温度下的反应活性。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、热重分析(TGA)对制备的催化剂进行表征。结果表明:LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂在反应过程中表现出了最优异的活性与稳定性。在反应温度为750 ℃,空速GHSV=36 000 mL/(g·h)的反应条件下, CH₄与CO₂的转化率分别达到69.8%和81.5%,经25 h稳定性测试后CH₄与CO₂的转化率仅分别降低2.7%和3.3%。这是由于在H₂-Ar混合气还原过程中,LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂获得了比LaAl_0.7Ni_0.3O₃催化剂更多的Ni活性位点,同时获得了比LaAl_0.3Ni_0.7O₃催化剂更优异的抗烧结、抗积碳性能。     

CO2与水表面相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了CO₂分子与水表面的相互作用,发现CO₂分子会被水的表面束缚一段时间,给出了CO₂在水气界面两侧的概率分布以及平均束缚时间和浓度等随温度的变化趋势,还估算得出风对水气界面与CO₂作用的影响有限.所得结果对于深入认识海气间CO₂的传输机制有一定的指导意义.     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.