农田土壤N2O的发生机制及其主要影响因素

氧化亚氮(N2O)是大气中的一种痕量气体,同时也是一种重要的温室效应气体,并且它还可以和臭氧(O3)反应以致破坏臭氧层.其增温潜势大,滞留大气时间长,近年来成为全球关注的议题.农田土壤是N2O重要的源,中国是农业大国,研究农田N2O的产生机制、影响因素及其相应的减排措施,对于控制温室气体排放,维护生态平衡,改善我国人民的生存环境质量,无疑具有重要的现实意义.本文拟就目前国内外农田土壤N2O的产生机制、影响因素及相应的减排措施等研究的进展作一综述.     

温度及土壤含水量对氧化亚氮释放的影响

系统研究东北农田黑土中氧化亚氮释放量与土壤环境因子的关系,从而采取有效手段增加氮肥利用效率同时减少温室气体向大气中排放。本文采用恒温箱密闭培养和调控土壤含水量两种方法,通过控制土壤含水量和模拟田间温度对土壤氧化亚氮释放量进行基础研究。通过模拟田间施氮量,观察N2O释放规律:(1)低温时N2O的释放水平偏低,但达到25℃时N2O释放量达到最大值,为19.94μg.kg-1土,随后随温度的升高而逐渐下降(2)恒温控制培养(25℃),淹水环境中土壤中N2O的释放量比缺水环境中要高。     

土壤水分对温带典型草地N2O排放过程的影响

利用不同年份(1995,1998,2001年)野外原位实验观测数据并结合实验室内模拟培养实验结果,分析土壤含水量对于温带典型草原(羊草草原)土壤N2O排放通量的影响,结果发现:土壤含水量与羊草草原土壤N2O排放通量间存在阶段函数关系,在土壤含水量较低,而且土壤水分变化频繁和显著时,通常会有N2O通量峰值的出现;研究不同的土壤含水量对于土壤N2O排放过程和相关微生物菌群数量变化的影响,室内模拟培养说明:土壤水分含量对于N2O的产生过程有着重要的影响,土壤水分含量较低时,可能会改变土壤微生物的代谢途径,导致作为大气N2O源的半干旱草原土壤在出现阶段性的N2O吸收.     

微生物在温室气体排放与吸收中的多样性

对N2O和CH4两种重要的温室气体进行了研究．结果表明它们的生物排放源主要来自土壤微生物过程．其中土壤微生物的硝化和反硝化作用是N2O的重要排放源,厌氧土壤通过反硝化作用能将N2O还原为N2,是N2O的弱的汇．CH4主要由土壤中甲烷产生菌在厌氧条件下产生．在好氧条件下,甲烷氧化菌将厌氧土壤产生的甲烷进行氧化,成为土壤甲烷的汇．由此可见土壤微生物在温室气体N2O和CH4的产生与消耗中起着十分重要的作用,体现了微生物在温室气体产生与排放中的多样性．     

三峡库区消落带土壤N2O排放和反硝化影响因子分析

应用乙炔抑制培养法研究了水分、温度、氮源和碳源等影响因子对三峡库区腹地消落带土壤N2O排放和反硝化作用的影响,并与原位试验结果进行了比较。结果表明,土壤含水量是影响土壤N2O排放和反硝化作用的重要因素,反硝化速率随着土壤充水孔隙度（WFPS）的增加而增大,土壤反硝化速率最大值出现在土壤WFPS为100%时,N2O排放速率最大值出现在土壤WFPS为60%时。温度在10～40 ℃范围内,土壤N2O排放速率和反硝化速率随着温度的升高而增大,相关性分析表明,土壤N2O排放速率和反硝化速率均与温度呈显著正相关。外加氮源为NO -3-N时,反硝化速率随氮源量的增加有减小的趋势,过多的硝态氮抑制反硝化作用;而添加易被微生物利用的葡萄糖作为碳源则会明显提高土壤反硝化速率,当每千克土加入碳源量为240 mg时反硝化速率最大。     

温度对内蒙古典型草原土壤N2O排放的影响

在草原植物生长期内,利用不同深度(2,8和15cm)不锈钢管原位采集原状土壤样品以及用土钻采集表层(0～15cm)混合土壤,在室内温控培养箱内进行温控模拟实验,研究温度对内蒙古温带半干旱典型草原(羊草草原)土壤N 2 O产生速率的影响.结果表明:温度对于N 2 O的产生速率有着显著的影响,随着土壤深度的增加,温度对土壤N 2 O产生速率的影响力在减弱.不同生长阶段的草原土壤N 2 O的产生速率对于短期内温度变化的响应具明显的差别;同时结合野外原位观测实验结果,定量地研究了草原土壤N2 O的排放通量与温度之间的相互作用关系,发现两者之间不仅存在线性关系,通过多组实验数据的回归分析还准确地阐明了温度的升高与降低对于不同深度的土壤N 2 O产生速率的影响,即两者之间的作用关系.     

土壤活性氮气体排放研究进展

氮肥的不合理施用导致土壤活性氮气体(Nr,包括N2O、HONO、NOx、NH3等)过度排放,严重威胁着生态环境和人类健康.综述了土壤Nr排放的主要途径,探讨了土壤微生物过程、施肥、土壤温度、土壤水分含量、耕作方式及其他调控因素对土壤Nr排放的影响,总结了土壤Nr排放通量估算的研究现状.提出未来的研究还需结合多种手段,例...     

温度对内蒙古典型草原土壤N20排放的影响

在草原植物生长期内，利用不同深度(2，8和15cm)不锈钢管原位采集原状土壤样品以及用土钻采集表层(0—15cm)混合土壤，在室内温控培养箱内进行温控模拟实验，研究温度对内蒙古温带半干旱典型草原(羊草草原)土壤N2O产生速率的影响。结果表明：温度对于N20的产生速率有着显著的影响，随着土壤深度的增加，温度对土壤N2O产生速率的影响力在减弱。不同生长阶段的草原土壤N2O的产生速率对于短期内温度变化的响应具明显的差别；同时结合野外原位观测实验结果，定量地研究了草原土壤N2O的排放通量与温度之间的相互作用关系，发现两者之间不仅存在线性关系，通过多组实验数据的回归分析还准确地阐明了温度的升高与降低对于不同深度的土壤N2O产生速率的影响，即两者之间的作用关系。     

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(CO2、CH4、N2O)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....     

流化床燃烧中N2O生成机理与减排技术

循环流化床(CFB)由于煤种适应性好、负荷调节能力强、污染物排放低等优点近些年获得越来越广泛的应用,然而N_2O排放浓度较高成为制约循环流化床应用的一大因素,因此对N_2O的生成机理以及影响因素进行调研、总结N_2O的减排措施是十分必要的。本文探讨了在循环流化床燃煤中N_2O的生成机理,并对煤的各项性质、床温、过量空气系数等影响N_2O排放的因素进行分析,从各类影响因素出发对现有的N_2O减排技术进行归纳总结,最后对反向分级、混燃生物质及CFB解耦燃烧技术进行了前景展望。     

生物炭添加对土壤冻融过程中温室气体排放的影响

【目的】研究模拟生物炭添加对土壤冻融过程中二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)排放的影响,为冻融期土壤温室气体的减排提供参考。【方法】以伊犁河谷典型农田为研究对象,野外采集原状土柱,并在室内模拟不同幅度的冻融过程(+5 ℃、-5 ℃～ +5 ℃和-10 ℃ ～ +10 ℃),探求冻融过程中土壤CO₂、CH₄和N₂O排放对生物炭添加(0、20和40 t/hm²)的响应特征。【结果】与不添加生物炭的处理相比,添加生物炭会使冻融过程中的土壤CO₂排放量提高1.1～1.4倍,但该影响远小于冻融作用对土壤CO₂排放的促进作用(为CK的1.5～3.2倍); 虽然冻融作用未显著(P > 0.05)影响土壤CH₄的累积排放量,但生物炭的添加显著(P < 0.05)促进了45.5%～81.8%的CH₄吸收量; 冻融作用使土壤N₂O的累积排放量提高了1.3～3.0倍,生物炭降低了冻融过程中10.2%～30.9%的土壤N₂O排放量,但在多数情况下这种减小并不显著(P > 0.05)。【结论】模拟生物炭添加会增加土壤冻融过程中CO₂的排放,也会促进CH₄的吸收和N₂O的减排。     

认识全球减排方案的核心问题

本文提出了认识全球减排方案的3个核心问题,即：1、是配额还是排放水平控制,2、减排基准年的差异,3、减排起始年的差异。基于配额的全球减排方案较有利于实现减排的高效性和公平性,而在基于排放水平控制的方案中,必须坚持区别对待发达国家和发展中国家的减排基准年和减排起始年,只有这样才能体现“共同但有区别”的原则。     

装配式地下综合管廊抗震性能影响因素分析

地震作为影响城市地下构筑物安全的关键因素,研究地下综合管廊的抗震性能,提前采取抗震减灾措施,对提高当前地下综合管廊抵抗地震的性能具有重要的意义。通过采用线弹性单元简化管廊模型,对不同回填土体、管廊连接节点刚度及地震波方向等因素作用下管廊的地震响应进行研究。结果表明：(1)管廊周边回填土体对管廊的地震响应性能影响较大,且管廊两侧及顶部的土体基床系数对管廊地震响应不一致;(2)管廊节点刚度对结构地震响应影响较小,为确保节点处抗渗性能,建议采用柔性材料以承受管廊节点处位移。结合对不同因素对管廊地震响应的影响,提出了管廊结构的抗震减灾措施,为今后综合管廊抗震设计提供一定的参考。     

Increased soil emissions of potent greenhouse gases under increased atmospheric CO2

Increasing concentrations of atmospheric carbon dioxide (CO(2)) can affect biotic and abiotic conditions in soil, such as microbial activity and water content. In turn, these changes might be expected to alter the production and consumption of the important greenhouse gases nitrous oxide (N(2)O) and methane (CH(4)) (refs 2, 3). However, studies on fluxes of N(2)O and CH(4) from soil under increased atmospheric CO(2) have not been quantitatively synthesized. Here we show, using meta-analysis, that increased CO(2) (ranging from 463 to 780 parts per million by volume) stimulates both N(2)O emissions from upland soils and CH(4) emissions from rice paddies and natural wetlands. Because enhanced greenhouse-gas emissions add to the radiative forcing of terrestrial ecosystems, these emissions are expected to negate at least 16.6 per cent of the climate change mitigation potential previously predicted from an increase in the terrestrial carbon sink under increased atmospheric CO(2) concentrations. Our results therefore suggest that the capacity of land ecosystems to slow climate warming has been overestimated.     

F-T柴油与正丁醇混合燃料的非常规排放特性研究

为了分析F-T柴油及其与正丁醇混合燃料对柴油机非常规排放特性的影响,以0#柴油、F-T柴油及F-T柴油正丁醇混合油为燃料,在增压中冷四缸柴油机上进行了外特性试验,并利用FTIR多组分气体测试仪检测柴油机的甲醛、1,3-丁二烯、二氧化碳（CO2）、一氧化二氮（N2O）和甲醇等非常规排放特性。分析结果表明：与柴油相比F-T柴油及其混合燃料可以降低甲醛、1,3-丁二烯、CO2和N2O四种非常规排放,甲醇排放略有升高未超过3.11ppm,随着正丁醇掺混比例的增加甲醛、1,3-丁二烯、CO2、N2O降低的幅度增大,甲醇排放降低。F-T柴油及其混合燃料可以降低柴油机的非常规排放,是煤基和生物质燃料组成的新型替代燃料。     

Photosensitized reduction of nitrogen dioxide on humic acid as a source of nitrous acid

Nitrous acid is a significant photochemical precursor of the hydroxyl radical, the key oxidant in the degradation of most air pollutants in the troposphere. The sources of nitrous acid in the troposphere, however, are still poorly understood. Recent atmospheric measurements revealed a strongly enhanced formation of nitrous acid during daytime via unknown mechanisms. Here we expose humic acid films to nitrogen dioxide in an irradiated tubular gas flow reactor and find that reduction of nitrogen dioxide on light-activated humic acids is an important source of gaseous nitrous acid. Our findings indicate that soil and other surfaces containing humic acid exhibit an organic surface photochemistry that produces reductive surface species, which react selectively with nitrogen dioxide. The observed rate of nitrous acid formation could explain the recently observed high daytime concentrations of nitrous acid in the boundary layer, the photolysis of which accounts for up to 60 per cent of the integrated hydroxyl radical source strengths. We suggest that this photo-induced nitrous acid production on humic acid could have a potentially significant impact on the chemistry of the lowermost troposphere.     

低碳减排的绿色钢铁冶金技术

 低碳减排是钢铁行业面临的最紧迫问题。回顾了国际钢铁工业环境治理、低碳减排技术研发现状,分析了低碳减排的重要发展趋势。高炉-转炉流程应重点发展以氢代焦为代表的低碳高炉炼铁技术,而特钢系统则应以发展富氢气基竖炉直接还原技术为主。特别指出,基于碳捕集和利用（CCU）思想,利用冶金废气制造化工产品是高炉-转炉流程最彻底、最合理、最可持续的减排方式,应当汇聚冶金、化工、能源、信息等行业的技术力量,实施碳排放趋零的钢铁-化工-能源一体化网络集成项目,即神威CCU项目（SCENWI CCU）,加紧冶金废气的捕集、输送、处理和化工工艺与产品开发。同时,发挥中国优势,基于工业互联网平台,建设冶金-化工-能源三大系统密切结合、协同管控、稳定运行的智能制造网络系统,解决系统的复杂性、动态性、波动性等关键瓶颈问题,支持钢铁行业碳排放问题的彻底解决,促进钢铁行业可持续、高质量发展。