模拟人工湿地植物混种对氮去除及温室气体排放的影响

为探究植物多样性对人工湿地生态系统功能的影响,在模拟人工湿地试验系统中配置的两种植物物种单种和混种处理方案。结果表明:单种系统的出水硝态氮(NO-3-N)和铵态氮(NH+4-N)及温室气体排放与混种系统无显著差异;单种系统基质无机氮积累量显著高于混种系统;单种系统生物量(地上、地下和总量)及氮积累量(地上和总量)显著低于混种系统;根据物质平衡法,单种系统植物吸收对系统氮去除的贡献显著低于混种系统,反硝化作用却显著高于混种系统,基质存留的总无机氮(TIN)也显著高于混种系统(P0.05)。     

4种湿地植物对复合垂直流人工湿地N_2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对4种植物(菖蒲、美人蕉、风车草和水葱)的复合垂直流人工湿地N_2O排放通量进行观测,并检测进出水总氮(TN)指标。研究结果表明:4种植物湿地TN去除率随着季节的变化趋势基本相同,先上升后波动下降,12月份和1月份达到最低,且风车草湿地TN去除率较高,为77.98%;菖蒲、水葱湿地的下行池排放通量比上行池的高,美人蕉湿地上行池排放通量比下行池的高,风车草湿地上、下行池排放量相差不大;风车草、菖蒲、美人蕉和水葱这4种植物湿地的N_2O平均排放通量分别为162.80,99.35,84.62和82.56μg/(m~2·h);复合垂直流人工湿地系统总体上表现为大气中N_2O的排放源,只有水葱湿地在12月份下半月表现为N_2O的弱吸收汇;菖蒲、美人蕉和水葱湿地的TN去除负荷与N_2O平均排放通量的比值KTN/N_2O随时间变化较大,风车草湿地K_(TN/N_2O)变化相对平缓,且较低;菖蒲、美人蕉湿地在11月份上半月以及水葱植物在12月份上半月的K_(TN/N_2O)较高,即在这些时间段内人工湿地菖蒲去除污水中相同量的TN,排放出的N_2O较少;在复合垂直流人工湿地污水处理植物选种中,菖蒲和美人蕉植物较合适。     

城市河岸带绿地N2O和CH4排放对硝态氮输入的短期响应研究

为了探讨氮输入对城市河岸带绿地温室气体N_2O和CH_4短期排放的影响,采用静态箱-气相色谱法系统测定了不同季节上海市典型城市河岸绿化带草地输入硝酸盐(NO_3~-)后N_2O和CH_4排放通量的短期(3-5d)时间变化特征,并同时测定了气温、光照强度、不同深度地温和土壤的理化性质.结果表明,NO_3~-的输入在短期内可以显著增加春夏秋季N_2O、春夏季CH_4的排放通量,而在其他季节变化不明显;季节是影响N_2O和CH_4排放的主要因素,NO_3~-输入对N_2O排放具有显著影响且可以降低季节影响强度的显著性.在无NO_3~-输入的情况下,N_2O的排放通量和气温、地温相关性不显著,但随着输入量的增加,相关性程度逐渐增强;而CH_4在较低NO_3~-输入量(<3.18g N·m~(-2))下其排放通量和地温不具有显著相关关系(P>0.05),而在较高输入量下,则具有显著的正相关关系(P <0.05),说明NO_3~-输入后短期内地温是影响河岸带绿地温室气体产生的重要的季节性因子,因此探讨氮输入对湿地温室气体排放的影响应考虑其时间变异性.     

Study on CO2 Emission from Newly Created Marshes of Pengxi River in the Three Gorges Reservoir

自2008年7月初至9月底,采用静态暗箱-气相色谱法观测了三峡水库澎溪河新生湿地4种植物群落的CO2排放通量。结果表明,4种植物群落CO2排放通量有明显的空间差异。藨草群落CO2排放通量最大,其值为(627.8±335.9)mg.m-2.h-1,灯芯草群落CO2排放通量最低,其值为(450.4±271.5)mg.m-2.h-1。地上生物量较大的藨草群落和双穗雀稗群落具有较大的CO2排放通量,而地上生物量较小的灯芯草群落及水烛群落CO2排放通量较小。与植物呼吸作用相关的地上生物量等生态因子有助于解释不同湿地植物群落CO2排放通量的差异。澎溪河新生湿地CO2排放通量具有典型的时间动态,即7月中旬到8月中旬之间CO2排放通量最大。水温和土壤(5 cm深度)温度与CO2排放通量显著相关(r=0.577,0.557,p<0.001),湿地地表积水和湿地土壤温度季节变化可以解释澎溪河新生湿地CO2排放通量的时间变化。     

南宁市南湖湿地秋季水-气界面温室气体(CO_2/CH_4)通量及其影响因子

城市湿地是湿地生态系统碳循环的重要组成部分,研究城市湿地温室气体(CO_2/CH_4)排放特征及其影响因素对区域的碳平衡估算以及控制温室气体排放具有重要的意义。于2019年11月到2020年1月(秋季)利用密闭箱-气相色谱法对南湖湿地水气界面(CO_2/CH_4)通量进行了观测,结果表明,南湖秋季水-气界面CO_2平均通量为-184.73±400.14 mg CO_2/m~2·h,整体为大气CO_2的汇,南湖秋季水-气界面CH_4平均通量为0.96±2.2 mg CH_4/m~2·h,整体为大气CH_4的源。水体溶解性无机碳是影响南湖秋季水气界面CO_2通量最重要的影响因子,溶解性总磷是影响南湖秋季水气界面CH_4通量最重要的影响因子,南湖湿地秋季固定249.96t CO_2当量的含碳温室气体。     

森林土壤温室气体通量对森林管理和全球大气变化的响应

森林土壤是温室气体重要的源和汇。探讨不同森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量特征,为有效减少温室气体排放及森林可持续管理等提供参考。笔者从森林土壤温室气体(forest soil green house gases)、森林管理(forest mangement)和全球大气变化(global atmospheric change)3个关键研究点,查阅近年来相关研究成果,归纳森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量的一般性模式。CO₂、CH₄和N₂O是3种重要温室气体,其通量间存在协同、消长和随机型耦合关系。森林管理如火烧、采伐和造林等显著影响土壤温室气体通量。一般情况下,火烧导致土壤N₂O通量降低,CH₄吸收量增加,CO₂通量因火烧类型、火烧强度、生态系统类型不同出现增加、减低和无影响3种结果; 采伐通常导致土壤CO₂、CH₄和N₂O排放增加; 造林可使土壤CO₂排放减少,对N₂O和CH₄通量的影响随生态系统类型、造林树种等而改变。全球大气变化如CO₂浓度升高、氮沉降和气温升高影响森林土壤温室气体通量。通常,CO₂浓度升高导致土壤CO₂和N₂O排放量增加,CH₄吸收量降低; 氮沉降促进土壤N₂O排放、抑制CH₄吸收。气温升高导致土壤CO₂和N₂O排放增加。森林管理和全球大气变化对土壤温室气体通量的综合影响是非叠加的,有效的森林管理可能改变土壤温室气体通量对全球大气变化的响应。     

青藏高原高寒草甸不同海拔梯度上增温和优势植物物种去除对生态系统碳通量的影响

在青藏高原高寒草甸的两个海拔梯度(3200 m 和 4000 m)上开展实验, 研究增温和优势植物物种去除对净生态系统CO₂交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)的影响。结果表明: 在2017年生长季, 两个海拔的GEP均高于ER, 表明这两个生态系统在生长季均表现为碳汇。低海拔(3200 m)的增温对生态系统C通量没有显著的作用, 原因可能是增温引起的水分限制。在较湿润的高海拔(4000 m)地区, 增温显著提高了生态系统C通量, 平均而言, 增温引起的GEP增加量(2.30 mg CO₂/(m²·s))高于ER (0.62 mg CO₂/(m²·s)), 导致NEE增加。两个海拔优势植物物种的去除对生态系统C通量均没有显著的作用, 原因可能是剩余物种的补偿作用, 因为去除处理对两个海拔的地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)的影响都不显著。增温和优势物种去除对两个海拔生态系统C通量没有显著的交互作用。研究结果揭示土壤湿度在调节高寒草甸生态系统C通量对气候变暖响应方面的重要性, 单一优势植物物种的去除可能不会对物种丰富的生态系统C通量产生较大的影响。     

沼泽湿地不同水文条件的CH4 、N2 O浓度观测①

为观察水文对湿地植被CH_4、N_2O排放通量的影响,在三江平原沼泽湿地展开试验。选取自然湿地的湿润、季节性积水、常年积水3块试验区,观测近地面大气中CH_4、N_2O排放浓度,总结不同水文状态沼泽湿地CH_4、N_2O浓度变化规律,并计算CH_4、N_2O平均气体浓度,旨在为温室气体的减排措施提供参考依据。     

内蒙古温带半干旱羊草草原温室气体N2O和CH4通量变化特征

利用透光密闭箱对内蒙古半干旱典型草原羊草草地土壤-植被系统温室气体N2O和CH4通量进行了较长期的原位观测研究.研究结果表明:内蒙古温带半干旱典型草原作为大气N2O的源和CH4的汇而起作用,N2O与CH4的通量强度分别是:0.6～22.6μgm-zh-1和-1～-217μgm-2h-1.N2O和CH4的通量具有明显的日变化和季节变化特征,并且主要的环境因子(温度、水分)对其有重要影响.N2O通量的季节变化特征表现为:夏季最高,由春、秋至冬逐次降低;CH4通量的季节变化特征表现为:由春至冬依次减弱.     

天然温带典型草原N2O和CH4通量的时间变化特征

以内蒙古温带半干旱典型草原类型羊草草原土壤为主要研究对象,利用静态箱技术在野外连续多年原位观测草地N2O和CH4排放通量.通过对1995,1998,1999,2001,2002和2003年的野外观测资料的数据分析,发现温带半干旱典型草原N2O通量的日变化特征明显,草原植物的不同生长阶段对其具有显著的影响;CH4通量的日变化没有明显的规律性特征,植物生长状态对其影响不明显,但对于草地吸收CH4的日较差有显著的影响.多年观测资料显示:我国温带草地N2O通量的排放峰值在四季中均有可能出现,低值通常出现在冬季,不同实验年份,不同季节都有出现N2O吸收通量的可能性,N2O季节通量的变化形式多样,通常是春、夏季较高,冬季最低.CH4通量季节变化规律相对明显,其峰值主要出现在春季,冬季较低.在不同的季节都观测到CH4的排放通量,这同草地出现N2O的吸收通量一样不影响温带草地作为N2O源和CH4汇的功能.N2O较CH4通量的年际变化显著,两者年通量的变异系数分别是71.6%和18.7%,5个实验观测年(跨9个年度),N2O和CH4年通量的平均值分别是:(1.14±0.82)kg·hm-2·a-1和(-3.52±0.66)kg·hm-2·a-1.统计分析结果表明:只有CH4的季节通量与降雨量之间存在显著线性关系.以此估算我国温带草地N2O和CH4年排放总量分别是:以氮计0.23 Tg和以碳计-0.83Tg,分别是全球温带草地N2O排放总量的23%以及全球土壤吸收CH4总量的11%.     

外源硫酸盐添加对福州平原稻田甲烷与氧化亚氮排放的影响

以福州平原稻田为研究对象,对对照与硫酸盐添加处理稻田甲烷与氧化亚氮排放通量进行了测定与分析.研究结果表明:对照与硫酸盐添加处理稻田甲烷排放通量分别为0.09~16.90和0.02~9.60mg·m-2·h-1,平均值分别为3.66和2.81 mg·m-2·h-1;氧化亚氮排放通量分别为-55.67~63.73和-25.25~51.88μg·m-2·h-1,平均值分别为7.71和9.48μg·m-2·h-1;温室气体综合增温效应分别为2 264.5和1 728.47 kg·hm-2(CO2).硫酸盐的添加降低了稻田甲烷排放通量,增加了氧化亚氮排放通量,但稻田温室气体综合增温效应降低了24%.从水稻产量特征来看,硫酸盐添加处理水稻产量有所增加.因此,硫酸盐添加可作为亚热带稻田温室气体减排的有效方法.     

水库水域生态系统温室气体排放测量技术

基于国内外对全球温室气体排放监测研究的基础,总结并探讨了水库水域生态系统中温室气体排放通量常用测量分析技术的基本原理,对比分析了各种监测方法的适用性及优化措施,对我国形成系统的水库水域生态系统温室气体监测技术导则提供重要参考,为我国绿色水电和可持续发展水利水电建设提供重要的技术支撑。     

微藻生物柴油全生命周期分析

以传统柴油为比较基准,采用生命周期评价的方法分析了微藻生物柴油的生命周期化石能耗、石油能耗和温室气体(Greenhouse Gas Emissions,GHG)排放.结果表明:微藻生物柴油生命周期上游阶段的化石能耗比传统柴油的高,石油能耗和温室气体排放较低;微藻生长阶段是化石能耗强度最集中的过程(如大量肥料的使用和电力等过程燃料的投入),其次为油脂提取阶段;使用微藻生物柴油(M-BD100)可减少石油资源消耗和降低温室气体排放;在现有条件下,微藻生物柴油掺混20%(体积比)的传统柴油可降低生命周期化石能耗和温室气体排放.     

不同土地利用类型土壤温室气体排放对温湿度的响应

针对我国南方红壤(江西鹰潭孙家坝小流域)4种不同土地利用类型,在2019年6—10月开展了室内土壤温湿度控制实验,采用温室气体分析仪(Picarro-G2508)结合静态箱法对土壤温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)排放通量进行同步实时监测,以研究全球气候变化背景下不同土地利用类型土壤温室气体排放差异及其对温湿度的响应.结果显示,4种土地利用类型土壤的全球增温潜势(global warming potential,GWP)从高到低依次为稻田、橘园、林地、旱地,表明稻田土壤温室气体排放对全球变暖贡献最大.温控实验中,土壤呼吸(CO_2排放)与土壤温度呈显著正指数相关关系(p0.01),且4种土地利用类型土壤呼吸的温度敏感系数Q_(10)值分别为林地2.61、旱地2.51、橘园3.12、稻田3.17.其中,稻田土壤呼吸的温度敏感度最高,表明稻田土壤具有较高的CO_2排放潜力,而CH_4、N_2O排放与土壤温度的相关性不显著.湿度控制实验中,土壤CO_2排放随土壤湿度增加而先升高后降低,并在土壤湿度20%GWC (gravity water content)时达到最大;稻田土壤CH_4排放与土壤湿度正相关(R~2=0.887 5),但其他3种土地利用类型土壤CH_4排放与土壤湿度不相关;4种土地利用类型土壤N_2O排放通量均随土壤湿度的增加呈先增后减趋势,并在土壤湿度为25%GWC时达到峰值.     

施用氮肥与生物炭对菜地净综合温室效应的影响

采用静态暗箱-气相色谱法,研究施用氮肥与生物炭对菜地周年净综合温室效应(net GWP)的影响。结果表明:施用氮肥可以显著增加菜地N2O累积排放量和净综合温室效应,增幅分别为31.2%~116.4%和38.9%~308.5%,对蔬菜产量和CH4累积排放量无显著影响,增加菜地温室气体强度(GHGI)52.1%~293.8%;施用生物炭能够显著减少菜地N2O的累积排放量和净综合温室效应,减幅分别为1.6%~24.4%和89.5%~701.1%,显著增加蔬菜总产量2.4%~34.5%,降低菜地温室气体强度。因此,在菜地施用生物炭既能保证蔬菜产量又能减少温室气体排放,是合适的增产减排措施。     

城镇污水处理厂对周边大气中温室气体本底浓度的影响

针对城镇污水处理厂温室气体排放检测需求,采用双检测器模式,构建了同时检测污水处理厂排放的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)浓度的气相色谱法监测技术,该方法采用HAYESEP Q色谱柱以及FID和μECD检测器对3种温室气体进行定量分析.结果表明:该色谱体系检测CH4、CO2和N2O浓度的精密度相对标...     

警惕己二酸生产给温室气体减排带来的影响

己二酸(adipic acid)是一种生产尼龙66盐和聚氨酯的化工原料。目前全球90%以上的己二酸生产线采用硝酸作为氧化剂,化学反应会释放N2O。N2O是《京都议定书》所规定的6种温室气体之一,根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)公布的数据,N2O的全球变暖潜势(GWP)是CO2的298倍,每生产1吨己二酸将产生0.3吨N2O副产品。因此,己二酸工业化生产所带来的温室气体排放问题已引起人们的关注。     

同步硝化反硝化脱氮及处理过程中N2O的控制研究

由于水体富营养化和温室气体控制的需要 ,使得具有高效率脱氮 ,同时N2 O逸出最少化的水处理技术的研究开发变得十分迫切 .本文报道了采用新型同步硝化反硝化工艺 (SND)的研究成果 .与传统顺序式硝化反硝化 (SQND)技术相比 ,SND工艺的脱氮与SQND的效率相近 ,可随溶解氧浓度降低而提高 ,但N2 O逸出量显著降低 ,且碳氮比的提高可进一步减少N2 O的排放     

农田生态系统氨排放清单及特征研究——以开封市某区为例

氨(NH_3)作为大气中唯一的碱性气体,在细颗粒物(PM_(2.5))形成过程中起着重要作用.本研究通过收集2017年开封市某区农田生态系统活动水平,如氮肥的施用量,并结合排放系数,建立了该区农田生态系统氨排放源清单,对该区氨排放量进行了空间自相关分析,并探讨了相应的减排措施.结果表明:2017年该区氨排放总量为11 376.51 t,排放强度为4.58 kg/亩,排放量较大的地区主要分布在该区的中部及北部地区;该区氨排放来源包括表面撒施和覆土深施以及土壤自身排放,其中表面撒施氮肥造成的氨排放占排放总量的58.33%,覆土深施氮肥造成的氨排放量占排放总量的39.01%,土壤本身造成的氨排放占排放总量的2.62%;在全局空间区域上,该区农田生态系统氨排放存在着较大的相关性,局部空间区域上有3个乡镇呈现"高-高"(H-H)类型区,有1个乡镇呈现"低-低"(L-L)类型区,同时,开封市该区各乡镇氨排放出现"低-高"(L-H)类型区,表现出相反的空间自相关性.     

基于碳足迹的宝鸡市1990—2014年温室气体排放核算与评价

基于碳足迹理论,采用IPCC法对1990—2014年宝鸡市各部门的温室气体排放进行了初步核算和动态分析,并对其进行了评价.结果表明,1990—2014年,宝鸡市温室气体排放呈现先增后减的趋势,前期工业生产(16.23%)增幅最高,后期能源消费(17.82%)降幅最大.由此可见,能源消费以及工业生产是其温室气体排放变化的主要原因.宝鸡市温室气体排放等级在25年里从很低(Ib)升高到中下等级(IIa)又降低到较低等级(Ic),温室气体减排压力总体有所缓解但形势依然严峻.