探寻我国碳汇分布:从大气CO2探测入手

正二氧化碳(CO_2)是地球大气的重要组成部分,体积组分约占大气的0.04%.大气中的CO_2会产生较强的温室效应,含量过高将导致地表温度升高.自工业革命以来,人类对化石燃料的消耗,导致CO_2等温室气体被大量释放,超过了大自然的调节能力,导致残留在大气中的CO_2含量急剧上升,     

喜马拉雅山脉和藏南高原:大气CO_2的储藏地

正对全球气候变化施以重大影响的喜马拉雅山脉和青藏高原,在全球碳循环过程中究竟扮演何种角色?它究竟是向大气排放CO_2的"碳源",还是大量吸收大气CO_2的"碳汇"?当前一种主流观点认为:大气二氧化碳(CO_2)浓度的快速增加会产生温室效应,给人类的生存与发展带来极为严重的负面影响。一些影视作品,如《后天》、《2012》等以艺术形式将此观点进一步发扬光大,"全球变化"因此成为现代社会一个颇受关注的"热点"议题。深入认识地球历史时期大气圈CO_2浓度及其变化规律,无疑是理解现今大气圈CO_2浓度及其未来变化规律     

海水变酸危及珊瑚

大气层内积聚的CO_2导致了海洋酸化,这预示着未来50年内将有大约50%的珊瑚面临死亡威胁。全球海水正在变酸科学家研究指出,海水变酸是一个自然发生的漫长过程。海洋原本是碱性的,但海水与CO_2的相互反应则会促使它的酸性成分升高。海洋吸收CO_2可以缓解温室效应对人类产生的影响,这原本是一件对人类有利的事情。但是,海水的酸度长期增加,将威胁到海洋生物的生存,破坏海洋生态环境。近年对海水的监测结果表明,自工业革命以来200年间排放到大气中的CO_2,有近50%溶解到了海洋     

大豆对大气CO2倍增的一些生理反应

人类的经济活动已使大气中的CO_2浓度由产业革命前的280×10~(-6)增至目前的350×10~(-6)左右,且有加速增长的趋势,引起广泛的关注.为预测未来全球环境变化对植物,特别是农作物生长和产量的影响,过去10多年在发达国家已大量进行了在可控环境下CO_2增高的单因子实验研究.本文报道在开顶式培养室中进行的大气CO_2倍增对大豆一些生理特性影响的实验结果.     

不要担心二氧化碳造成的气候变化

人类不必担心燃烧矿物燃料—煤、天然气、石油时所释放出来的二氧化碳(CO_2)气体对气候变化的影响。在地球气候这方面,人类还多少掌握着一点自己的命运。     

CO_2:敌人还是朋友?

美国的科学机构曾断言:大气中CO_2浓度的迅速上升不久将导致史无前例的全球性气候转热,这种气候灾祸会带来各种不利的后果。然而,对CO_2“温室效应”的深入研究表明,这种理论是徒有虚名,其实不然,用它所作的预测同自然界的实际情况恰巧背道而驶。几十年来所做过的数百次可靠的农业试验无可置疑地证实:大气CO_2浓度的增加对农业是一大恩赐,农作物的产量将大幅度地提高。所以,它带给人类的应是一个福音,而决非是大众报刊经常诅咒的对象。     

臭氧与温室效应

两个有关地球大气难题——臭氧的耗尽和温室效应,从多种方面相互联系着。在平流层中产生的破坏臭氧或干扰臭氧光化学反应的物质,大大加强了温室效应。相反,温室效应,尤其是CO_2的作用,使平流层的温度降低,减小了在平流层的中、高层臭氧消耗速度。导致温室效应产生的最显著的一个因素——大气中的CO_2,其来源就是消耗量还在不断上升的化石燃料,但并非所有产生的CO_2都滞留在大气中。在大气与海洋之中,有几乎相等的CO_2含量,这是由CO_2分压在大气和表层水面的平衡控制的,而在海水中CO_2的分压是由其中CO_2的总量(CO_2,HCO_3~-CO_3~-)     

CO2电化学还原过程中电解质研究现状及趋势

随着工业化的迅速发展,大气中CO_2含量逐步增加并造成日益严重的环境问题.合理利用CO_2并将其转变为有用的燃料或化学品,成为国际学术界和工业界共同关注的热点.电化学还原CO_2因反应条件温和、反应产物可调,且利用可再生或分布式电能,而受到研究者青睐.在CO_2电化学还原体系中,电解质为CO_2分子的传输及电化学还原提供了重要的环境,且作为导电介质,构成了闭合电路.研究表明,电解质种类、浓度和pH等均会改变电极表面反应环境的性质,影响产物的电流密度和选择性,在CO_2电化学还原过程中起到重要的作用.本文针对国内外CO_2电化学还原过程中各类电解质的研究现状及性能等进行了论述,重点总结了碱金属盐和离子液体两类电解质对电化学还原CO_2反应的电流密度、产物选择性和过电势等的影响,分析了CO_2还原生成不同产物的机理,展望了CO_2电化学还原电解质体系的研究和发展趋势.     

触发和驱动第四纪冰期的机制是什么?

晚新生代地球环境演化的重要事件包括冰期气候和人类起源等,其中,冰期及其旋回问题受到广泛关注,但迄今没有被广泛接受的理论解释.地球构造活动诱发的地表风化强度和大洋环流变化,改变了大气CO_2含量和地表热量传输过程,其与地球运动轨道变化调制的太阳辐射量变化周期,包括地球轨道偏心率、黄赤夹角和岁差等,共同驱动了第四纪大冰期降临及旋回变化.其中,太阳辐射量变化起主导作用.在包括海陆配置、大气CO_2、洋流变化、岩石风化等达到临界点的背景下,太阳辐射量变化驱动着第四纪冰期气候旋回变化.在晚上新世,由于地表化学风化加强、深海沉积埋藏碳增多,使得大气中CO_2含量减少,温室气体效应减弱;加上高纬地区接受太阳辐射量降到临界值,高纬地区冰川发育并形成强大的反馈机制,北半球冰期来临并在之后发生了中更新世冰期气候转型.在上新世-更新世的古气候变化中,存在~400,100,41和23ka等周期,这是太阳辐射量变化驱动的结果;其中,大气CO_2和冰冻圈反馈起到重要的放大作用.近200年以来,人类急剧向大气中排放CO_2气体,增强了温室气体效应,可能改变冰期气候的趋向.     

微生物碳泵理论揭开深海碳库跨世纪之谜的面纱

<正>深海碳库成因之谜气候变化是当今最大的全球性环境问题。人类活动导致大气二氧化碳(CO_2)持续升高是加剧气候变化的主因。海洋是地球上最大的碳库,吸收了工业革命以来人类活动排放CO_2的三分之一,是全球气候变化的"调节器"。海洋碳库调节气候变化的主要组分是溶解在水里的有机碳(DOC)。一方面,海洋DOC总碳量与大气碳库相近,     

间歇性内陆水域是重要的碳源

内陆水域包括河流、溪水和湖泊、水库以及水池,会部分出现暂时性或者季节性甚至年际性的干旱,称之为间歇性内陆水域.随着极端气候事件频发、人类活动加剧和土地利用变化等原因,其面积不断增加.然而,内陆水域CO_2排放研究基本集中在常流水域,对于间歇性水域的CO_2排放研究较少,国内目前还未展开相关的工作.本文综述了现今所知的包括河流溪水和湖泊水库以及水池在内的间歇性内陆水域在干旱和再浸润时CO_2排放,讨论这两个阶段CO_2释放通量的控制因素和作用机理.间歇性内陆水域在干旱时沉积物暴露接触到更多氧气,有机质分解作用增强;分解速率除受温度和湿度控制外,还受上覆植被的影响,存在时空差异性.再浸润时发生类似土壤中"桦木效应",间歇性内陆水域CO_2释放浓度迅速增加, CO_2排放通量受沉积物理化性质和温湿度影响.最后估算间歇性内陆水域CO_2排放量为每年0.51 Pg C,约占全球内陆水域CO_2(未计间歇性内陆水域)排放量的1/4,是全球内陆水域重要的碳源.因此,计算全球内陆水域的CO_2排放量时,应该把间歇性内水域考虑进去,这将有助于更全面系统地了解区域和全球碳循环.     

活性磁铁矿的制备及其直接转化二氧化碳成炭的研究

近年来,综合利用CO_2的研究已取得了长足的进展。关于CO_2有两个问题特别引人关注:一是由于大气中CO_2引起的“温室效应”等环境问题;二是大量消耗煤炭、石油等化石燃料,导致资源缺乏问题。为了彻底解决上述问题,人们试图将CO_2作为“潜在碳资源”加以综合利用,为此必须解决CO_2的固定。CO_2的固定已被大量的研究人员使用化学的、物理的及生物的方法进行了广泛的研究。但是,有关CO_2直接分解成C的研究报道却很少见。 CO_2转化成C的研究,不仅可解决上述问题,得到有经济价值的炭黑,而且还有其特殊的应用背景。环境中CO_2含量低于0.4％时,对人的生存才是安全的,每人每天约吸入0.95kg O_2和呼出1kg CO_2。因此,及时将CO_2转化成C,已成为宇宙飞船、潜艇等具有密闭舱体系的生命保障系统的重要课题。目前,载人航天器中CO_2分解均采用Bosch法,该法是把CO_2和     

植物种子大小与幼苗对CO2倍增反应的关系

大气CO_2浓度到下世纪中叶可能增加到700μL/L。CO_2倍增及其引起的温室效应对植被和整个生态系统的影响已受到广泛关注。C3和C4植物对CO_2倍增的反应有着很大差异,CO_2倍增时,C3植物光合效率增长潜势可达66％,而C4植物则只有4％,因而在CO_2倍增后,C3物种将比C4物种占优势,可能显著地改变植物群落的组成。最近Diaz等曾观察到CO_2增加时,菌根侵染植物和非菌根侵染植物的反应差异很大,CO_2倍增使菌根及其被侵染植物Calluma vulgaris相互得益,而不利于非菌根侵染植物,如Rurnex obtusifolius和Cardamine flexuosa的生长,源于其根系与土壤微生物营养的竞争。它也是影响植物群落改变的重要因子。先前的工作中,我们曾注意到紫花苜蓿在苗期生长对CO_2倍增的反应较大豆更为明显。这使我们设想,植物早期生长对CO_2倍增的反应可能与种子大小有某种关系,而且可能影响大气CO_2增加导致的植物群落组成的变化。本文报告以7种草本植物为材料的研究结果。     

地热流体溶解CO_2总量参数的地震前兆特征

在新构造活动区,大量的天然CO_2释放点的分布与地震活动带的分布有很好的一致性.这表明一些CO_2释放与地震活动有关.碳同位素证据表明,这些CO_2绝大部分源自深部.由于CO_2在地热水中的溶解度随压力增加而增大,因此深部CO_2可以并总是随地热水集中迁移和释放.地热流体中溶解CO_2总量的观测方法已有报道.     

类水滑石材料的缺陷调控对光催化CO2还原产物的选择性

<正>随着人类不断消耗化石燃料等不可再生能源,产生的"温室效应"和污染等问题受到社会各界的广泛关注.光催化还原CO_2可以获得碳氢化合物,这一反应既可减排CO_2等温室气体,又可将其转化为碳氢化合物,实现资源的再利用,从而缓解能源问题,实现人工碳循环.目前,光催化还原CO_2的研究面临着转化率不高、产物多、选择     

土壤对全球增温的作用

土壤是二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和一氧化二氮(N_2O) 三种温室气体的来源地之一.尽管土壤在人类出现以前就释放出这些气体,但自工业革命以来人类的活动,如森林的砍伐和垦殖加速了这些气体的释放速度.如果我们要了解温室效应并搞清对于温室效应该做些什么,我们就得知道更多关于人类活动对土壤与大气间这些气体的影响情况.     

中国东部新生代玄武岩中超镁铁质捕虏体的CO_2包裹体的碳、氧同位素初步研究

自从Roedder发现地幔矿物含有原生的CO_2包裹体以来,CO_2这种形式的碳就受到研究地球深部流体性质的学者的密切注意.火山岩中超镁铁质捕虏体含有分布很不均匀的、纯CO_2或以CO_2为主要成分的CO_2包裹体.例如,浙江西垄石榴石二辉橄榄岩中早期形成的CO_2包裹体几乎为纯CO_2而晚期CO_2包裹体以CO_2为主.此外还有少量或微量的H_2O,CO,CH_4,H_2,SO_2和H_2S等挥发组分存在.     

有机小分子催化的炔丙醇与二氧化碳羧化环化反应

对有机小分子催化二氧化碳(CO_2)与炔丙醇羧化环化合成环状碳酸酯的反应体系进行概述,重点介绍离子液体、CO_2加合物和有机膦在催化炔丙醇羧化环化反应中的研究进展.有机小分子化合物能够与CO_2生成CO_2加合物或者亲核进攻炔丙醇中碳碳三键生成两性离子中间体,从而活化CO_2和(或)炔丙醇底物,催化此羧化环化反应.本文对有机小分子催化此羧化环化反应的机理进行了简要分析和探讨,希望为进一步发展更加高效、绿色的有机小分子催化体系提供一点思路.     

超高压脉冲电晕放电分解CO_2气体研究

CO_2造成的地球暖化是全球环境问题中最重要、最急待解决的问题之一.当前CO_2固定化、有效应用技术研究:应用细菌、海藻固定;复合糖固定;氢化学反应固定;高温分离、回收利用技术.日本电力中央研究所提出将分离出来的CO_2液体化后注入3000m海底贮存,它使发电厂生产成本增加80%以上.Higashi等人用直流和脉冲电晕放电,在添加Ar气体作用下,降低N_2-CO_2或纯CO_2含量.由于CO_2是一种稳定性气体,治理CO_2的技术处于基础研究阶段.     

二氧化碳化学:碳捕集、活化与资源化

正国际能源署宣称,如不部署碳捕集与封存(CCUS),几乎不可能实现净零排放.据报道, 2050年, CO_2化学利用潜力约为每年3～6亿吨CO_2用于能源载体和燃料;资源化利用总规模为10～42亿吨.对工业CO_2利用途径的生命周期分析表明,CO_2化学利用减排潜力显著.例如,聚碳酸酯多元醇生产过程中,